Nikel-kobalt-manqan üçlü material cari enerji batareyasının əsas materiallarından biridir. Üç elementin katod materialı üçün fərqli mənaları var, bunların arasında nikel elementi batareyanın tutumunu yaxşılaşdırmaqdır. Nikel tərkibi nə qədər yüksək olsa, materialın xüsusi tutumu bir o qədər yüksəkdir. NCM811 200mAh/g xüsusi tutuma və yüksək enerji sıxlığı olan batareyaya çevrilə bilən təxminən 3.8V boşalma platformasına malikdir. Bununla belə, NCM811 batareyasının problemi zəif təhlükəsizlik və sürətli dövriyyənin ömrünün itirilməsidir. Onun dövrünün ömrünə və təhlükəsizliyinə təsir edən səbəblər hansılardır? Bu problemi necə həll etmək olar? Aşağıdakılar dərin təhlildir:

NCM811 düymə batareyası (NCM811/Li) və çevik paket batareyası (NCM811/qrafit) halına gətirilib və onun qram tutumu və tam batareya tutumu müvafiq olaraq sınaqdan keçirilib. Yumşaq paketli batareya tək faktorlu təcrübə üçün dörd qrupa bölündü. Parametr dəyişəni müvafiq olaraq 4.1V, 4.2V, 4.3V və 4.4V olan kəsmə gərginliyi idi. Əvvəlcə batareya iki dəfə 0.05C-də, sonra 0.2C-də 30 ° C-də dövrə edildi. 200 dövrədən sonra yumşaq paket batareyasının dövriyyə əyrisi aşağıdakı şəkildə göstərilmişdir:

Şəkildən görünür ki, yüksək kəsmə gərginliyi şəraitində canlı maddənin və akkumulyatorun qram tutumu həm yüksəkdir, həm də akkumulyator və materialın qram tutumu da daha tez xarab olur. Əksinə, daha aşağı kəsmə gərginliklərində (4.2V-dən aşağı) batareya tutumu yavaş-yavaş pisləşir və dövriyyə müddəti daha uzun olur.

Bu təcrübədə parazitar reaksiya izotermik kalorimetriya və katod materiallarının sikl prosesi zamanı strukturu və morfoloji deqradasiyası XRD və SEM vasitəsilə tədqiq edilmişdir. Nəticələr aşağıdakılardır:

Şəkil

Birincisi, struktur dəyişikliyi batareyanın ömrünün azalmasının əsas səbəbi deyil

The results of XRD and SEM showed that there was no obvious difference in particle morphology and atomic structure of the battery with electrode and cut-off voltage of 4.1V, 4.2V, 4.3V and 4.4V after 200 cycles at 0.2c. Therefore, the rapid structural change of living matter during charging and discharging is not the main reason for the decline of battery cycle life. Instead, parasitic reactions at the interface between the electrolyte and the highly reactive particles of live matter in the delithium state are the main cause of reduced battery life at the 4.2V high voltage cycle.

(1) the SEM

Şəkil

Şəkil

A1 və A2 dövriyyəsiz batareyanın SEM şəkilləridir. B ~ E müvafiq olaraq 200C vəziyyətində 0.5 dövrədən sonra müsbət elektrod canlı materialının SEM şəkilləridir və müvafiq olaraq 4.1V/4.2V/4.3V/4.4V yükləmə kəsmə gərginliyidir. Sol tərəf aşağı böyüdücü altında elektron mikroskop şəkli, sağ tərəf isə yüksək böyüdücü altında elektron mikroskop şəklidir. Yuxarıdakı şəkildən göründüyü kimi dövriyyədə olan akkumulyatorla dövriyyəsiz akkumulyator arasında hissəciklərin morfologiyası və qırılma dərəcəsində ciddi fərq yoxdur.

(2) XRD şəkilləri

As can be seen from the figure above, there is no obvious difference between the five peaks in shape and position.

(3) Şəbəkə parametrlərinin dəyişdirilməsi

Şəkil

Cədvəldən göründüyü kimi, aşağıdakı məqamlar:

1. Dövr edilməmiş qütb plitələrinin qəfəs sabitləri NCM811 canlı tozununklərinə uyğundur. Dövrün kəsilməsi gərginliyi 4.1V olduqda, şəbəkə sabiti əvvəlki ikisindən əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənmir və C oxu bir az artır. 4.2V, 4.3V və 4.4V olan C oxunun qəfəs sabitləri 4.1V (0.004 angms) ilə müqayisədə əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənmir, A oxundakı məlumatlar isə tamamilə fərqlidir.

2. Beş qrupda Ni tərkibində əhəmiyyətli dəyişiklik olmadı.

3. 4.1°-də dövriyyə gərginliyi 44.5V olan qütb plitələr böyük FWHM nümayiş etdirir, digər nəzarət qrupları isə oxşar FWHM nümayiş etdirir.

In the charging and discharging process of the battery, the C axis has a large shrinkage and expansion. The reduction in battery cycle life at high voltages is not due to changes in living matter structure. Therefore, the above three points verify that structural change is not the main reason for the decline of battery cycle life.

Şəkil

Second, the cycle life of NCM811 battery is related to the parasitic reaction in the battery

NCM811 və qrafit müxtəlif elektrolitlərdən istifadə edərək çevik paket hüceyrələrinə çevrilir. Bunun əksinə olaraq, iki qrupun elektrolitinə müvafiq olaraq 2% VC və PES211 əlavə edildi və iki qrupun tutumun saxlanma sürəti batareya dövründən sonra böyük fərq göstərdi.

Şəkil

Yuxarıdakı rəqəmə görə, 2% VC ilə batareyanın kəsmə gərginliyi 4.1V, 4.2V, 4.3V və 4.4V olduqda, 70 dövrədən sonra batareyanın tutumunun saxlanma dərəcəsi 98%, 98%, 91-dir. müvafiq olaraq % və 88%. Cəmi 40 dövrədən sonra PES211 əlavə edilmiş batareyanın tutumlu saxlama dərəcəsi 91%, 82%, 82%, 74% -ə qədər azaldı. Əhəmiyyətli odur ki, əvvəlki təcrübələrdə PES424 ilə NCM111/qrafit və NCM211/qrafit sistemlərinin batareya dövriyyəsi 2% VC ilə müqayisədə daha yaxşı idi. Bu, elektrolit əlavələrinin yüksək nikelli sistemlərdə batareyanın ömrünə əhəmiyyətli təsir göstərdiyi fərziyyəsinə səbəb olur.

Yuxarıdakı məlumatlardan da görünə bilər ki, yüksək gərginlik altında dövr ömrü aşağı gərginlik altında olduğundan daha pisdir. Qütbləşmə, △V və dövrə vaxtlarının uyğun funksiyası vasitəsilə aşağıdakı rəqəm əldə edilə bilər:

Şəkil

Görünür ki, △V batareyası aşağı kəsmə gərginliyində velosiped sürərkən kiçikdir, lakin gərginlik 4.3V-dən yuxarı qalxdıqda, △V kəskin şəkildə artır və batareyanın polarizasiyası artır, bu da batareyanın ömrünə böyük təsir göstərir. Şəkildən də görünür ki, VC və PES211-in △V dəyişmə sürəti fərqlidir, bu da batareyanın qütbləşmə dərəcəsinin və sürətinin müxtəlif elektrolit əlavələri ilə fərqli olduğunu daha da təsdiqləyir.

Akkumulyatorun parazitar reaksiya ehtimalını təhlil etmək üçün izotermik mikrokalorimetriyadan istifadə edilmişdir. Aşağıdakı şəkildə göstərildiyi kimi rSOC ilə funksional əlaqə yaratmaq üçün qütbləşmə, entropiya və parazitar istilik axını kimi parametrlər çıxarılmışdır:

Şəkil

4.2V-dən yuxarı, parazitar istilik axınının qəfil artdığı göstərilir, çünki yüksək delitiumlu anod səthi yüksək gərginlikdə elektrolitlə asanlıqla reaksiya verir. Bu, doldurma və boşalma gərginliyi nə qədər yüksək olsa, batareyaya texniki xidmət dərəcəsinin bir o qədər tez azaldığını izah edir.

Şəkil

Iii. NCM811 zəif təhlükəsizliyə malikdir

Ətraf mühitin temperaturunun artırılması şərti ilə NCM811-in elektrolitlə doldurulma vəziyyətində reaksiya aktivliyi NCM111-dən xeyli yüksəkdir. Buna görə də, batareyanın NCM811 istehsalının istifadəsi milli məcburi sertifikatlaşdırmadan keçmək çətindir.

Şəkil

Şəkil NCM811 və NCM111-in 70 ℃ ilə 350 ℃ arasında özünü isitmə dərəcələrinin qrafikidir. Şəkil göstərir ki, NCM811 təxminən 105 ° C-də qızmağa başlayır, NCM111 isə 200 ° C-ə qədər deyil. NCM811-in 1℃-dən 200℃/dəq istilik sürəti var, NCM111-in isə 0.05℃/dəq isitmə sürəti var, bu da NCM811/qrafit sisteminin məcburi təhlükəsizlik sertifikatını almaq çətin olduğunu göstərir.

Yüksək nikel canlı maddəsi gələcəkdə yüksək enerji sıxlığı olan batareyanın əsas materialı olacaqdır. NCM811 batareyasının ömrünün sürətlə çürüməsi problemini necə həll etmək olar? Birincisi, NCM811-in hissəcik səthi işini yaxşılaşdırmaq üçün dəyişdirildi. İkincisi, dövrünün ömrünü və təhlükəsizliyini yaxşılaşdırmaq üçün ikisinin parazitar reaksiyasını azalda bilən elektrolitdən istifadə etməkdir. Şəkil

QR kodunu müəyyən etmək üçün uzun basın, litium π əlavə edin!

Paylaşmağa xoş gəlmisiniz!