Nikkel-kobalt-mangaan ternêre materiaal is een van die hoofmateriale van die huidige kragbattery. Die drie elemente het verskillende betekenisse vir die katodemateriaal, waaronder die nikkelelement is om die kapasiteit van die battery te verbeter. Hoe hoër die nikkelinhoud, hoe hoër is die materiaal spesifieke kapasiteit. NCM811 het ‘n spesifieke kapasiteit van 200mAh/g en ‘n ontladingsplatform van ongeveer 3.8V, wat in ‘n hoë-energiedigtheidbattery gemaak kan word. Die probleem van NCM811-battery is egter swak veiligheid en vinnige lewensduurverval. Wat is die redes wat sy sikluslewe en veiligheid beïnvloed? Hoe om hierdie probleem op te los? Die volgende is ‘n in-diepte ontleding:

NCM811 is gemaak in knoppiebattery (NCM811/Li) en buigsame pakbattery (NCM811/grafiet), en sy gramkapasiteit en volle batterykapasiteit is onderskeidelik getoets. Die sagtepakbattery is vir enkelfaktoreksperiment in vier groepe verdeel. Die parameterveranderlike was afsnyspanning, wat onderskeidelik 4.1V, 4.2V, 4.3V en 4.4V was. Eerstens is die battery twee keer teen 0.05c gery en toe teen 0.2C by 30 ℃. Na 200 siklusse word die sagtepakbattery-sikluskurwe in die onderstaande figuur getoon:

Uit die figuur kan gesien word dat onder die toestand van hoë afsnyspanning, die gramkapasiteit van lewende materiaal en battery albei hoog is, maar die gramkapasiteit van battery en materiaal verval ook vinniger. Inteendeel, by laer afsnyspannings (onder 4.2V) verswak die batterykapasiteit stadig en die sikluslewe is langer.

In hierdie eksperiment is die parasitiese reaksie deur isotermiese kalorimetrie bestudeer en die struktuur en morfologie-afbraak van katodemateriale tydens die fietsryproses is deur XRD en SEM bestudeer. Die gevolgtrekkings is soos volg:

Die prentjie

Eerstens is strukturele verandering nie die hoofoorsaak van die afname in batterysikluslewe nie

Die resultate van XRD en SEM het getoon dat daar geen duidelike verskil in partikelmorfologie en atoomstruktuur van die battery was met elektrode en afsnyspanning van 4.1V, 4.2V, 4.3V en 4.4V na 200 siklusse by 0.2c nie. Daarom is die vinnige strukturele verandering van lewende materie tydens laai en ontlaai nie die hoofrede vir die afname in batterysikluslewe nie. In plaas daarvan is parasitiese reaksies by die raakvlak tussen die elektroliet en die hoogs reaktiewe deeltjies van lewende materiaal in die delithium-toestand die hoofoorsaak van verminderde batterylewe by die 4.2V-hoëspanningsiklus.

(1) die SEM

Die prentjie

Die prentjie

A1 en A2 is die SEM-beelde van die battery sonder sirkulasie. B ~ E is SEM beelde van positiewe elektrode lewende materiaal na 200 siklus onder 0.5C toestand en laai afsnyspanning van 4.1V/4.2V/4.3V/4.4V, onderskeidelik. Die linkerkant is elektronmikroskoopbeeld onder lae vergroting en die regterkant is elektronmikroskoopbeeld onder hoë vergroting. Soos uit die figuur hierbo gesien kan word, is daar geen beduidende verskil in partikelmorfologie en breekgraad tussen die sirkulerende battery en die nie-sirkulerende battery nie.

(2) XRD-beelde

Soos uit die figuur hierbo gesien kan word, is daar geen duidelike verskil tussen die vyf pieke in vorm en posisie nie.

(3) Verandering van roosterparameters

Die prentjie

Soos uit die tabel gesien kan word, is die volgende punte:

1. Die roosterkonstantes van ongesiklusse polêre plate stem ooreen met dié van NCM811 lewendige poeier. Wanneer die siklusafsnyspanning 4.1V is, verskil die roosterkonstante nie beduidend van die vorige twee nie, en die C-as neem ‘n bietjie toe. Die roosterkonstantes van die C-as met 4.2V, 4.3V en 4.4V verskil nie betekenisvol van dié van 4.1V (0.004 angms nie), terwyl die data op die A-as heelwat verskil.

2. Daar was geen betekenisvolle verandering in Ni-inhoud in die vyf groepe nie.

3. Polêre plate met ‘n sirkulasiespanning van 4.1V by 44.5° vertoon groot FWHM, terwyl die ander kontrolegroepe soortgelyke FWHM vertoon.

In die laai- en ontlaaiproses van die battery het die C-as ‘n groot krimping en uitsetting. Die vermindering in batterysikluslewe by hoë spanning is nie te wyte aan veranderinge in lewende materiestruktuur nie. Daarom bevestig die bogenoemde drie punte dat strukturele verandering nie die hoofrede vir die afname in batterysikluslewe is nie.

Die prentjie

Tweedens, die sikluslewe van die NCM811-battery hou verband met die parasitiese reaksie in die battery

NCM811 en grafiet word in buigsame pakselle gemaak deur verskillende elektroliete te gebruik. Daarteenoor is 2%VC en PES211 onderskeidelik by die elektroliet van die twee groepe gevoeg, en die kapasiteit onderhoudtempo van die twee groepe het ‘n groot verskil getoon na die batterysiklus.

Die prentjie

Volgens die figuur hierbo, wanneer die afsnyspanning van die battery met 2%VC 4.1V, 4.2V, 4.3V en 4.4V is, is die kapasiteit onderhoudtempo van die battery na 70 siklusse 98%, 98%, 91 % en 88% onderskeidelik. Na slegs 40 siklusse het die kapasiteit-instandhoudingskoers van die battery met bygevoegde PES211 afgeneem tot 91%, 82%, 82%, 74%. Wat belangrik is, in vorige eksperimente was die batterysikluslewe van NCM424/grafiet- en NCM111/grafietstelsels met PES211 beter as dié met 2%VC. Dit lei tot die aanname dat elektrolietbymiddels ‘n beduidende impak op batterylewe in hoë-nikkelstelsels het.

Uit bogenoemde data kan ook gesien word dat die sikluslewe onder hoë spanning baie erger is as dié onder lae spanning. Deur die pasfunksie van polarisasie, △V en siklustye, kan die volgende figuur verkry word:

Die prentjie

Dit kan gesien word dat die battery △V klein is wanneer daar teen lae afsnyspanning fietsry word, maar wanneer die spanning bo 4.3V styg, neem △V skerp toe en die batterypolarisasie neem toe, wat die batterylewe grootliks beïnvloed. Dit kan ook gesien word uit die figuur dat die △V veranderingstempo van VC en PES211 verskil, wat verder verifieer dat die graad en spoed van batterypolarisasie verskil met verskillende elektroliet bymiddels.

Isotermiese mikrokalorimetrie is gebruik om die parasitiese reaksiewaarskynlikheid van die battery te ontleed. Parameters soos polarisasie, entropie en parasitiese hittevloei is onttrek om ‘n funksionele verwantskap met rSOC te maak, soos in die figuur hieronder getoon:

Die prentjie

Bo 4.2V word getoon dat die parasitiese hittevloei skielik toeneem, omdat die hoogs delithium-anode-oppervlak maklik met die elektroliet by hoë spanning reageer. Dit verklaar ook hoekom hoe hoër die laai- en ontladingsspanning, hoe vinniger daal die batteryinstandhoudingstempo.

Die prentjie

Iii. NCM811 het swak sekuriteit

Onder die toestand om die omgewingstemperatuur te verhoog, is die reaksie-aktiwiteit van NCM811 in laaitoestand met elektroliet baie groter as dié van NCM111. Daarom is die gebruik van NCM811 produksie van battery moeilik om die nasionale verpligte sertifisering te slaag.

Die prentjie

Die figuur is ‘n grafiek van die selfverhittingskoerse van NCM811 en NCM111 tussen 70℃ en 350℃. Die figuur wys dat NCM811 begin verhit teen ongeveer 105 ℃, terwyl NCM111 eers by 200 ℃ verhit. Die NCM811 het ‘n verhittingstempo van 1 ℃/min vanaf 200 ℃, terwyl die NCM111 ‘n verhittingstempo van 0.05 ℃/min het, wat beteken dat die NCM811/ grafietstelsel moeilik is om verpligte veiligheidsertifisering te verkry.

Lewende materie met hoë nikkel sal waarskynlik in die toekoms die hoofmateriaal van hoë-energiedigtheidbatterye wees. Hoe om die probleem van vinnige verval van NCM811 batterylewe op te los? Eerstens is die deeltjie-oppervlak van NCM811 gewysig om sy werkverrigting te verbeter. Die tweede is om die elektroliet te gebruik wat die parasitiese reaksie van die twee kan verminder, om sodoende sy sikluslewe en veiligheid te verbeter. Die prentjie

Druk lank om die QR-kode te identifiseer, voeg litium π by!

Welkom om te deel!