નિકલ-કોબાલ્ટ-મેંગેનીઝ ટર્નરી સામગ્રી એ વર્તમાન પાવર બેટરીની મુખ્ય સામગ્રીમાંની એક છે. કેથોડ સામગ્રી માટે ત્રણ તત્વોના જુદા જુદા અર્થ છે, જેમાંથી નિકલ તત્વ બેટરીની ક્ષમતાને સુધારવા માટે છે. નિકલનું પ્રમાણ જેટલું ઊંચું છે, સામગ્રીની વિશિષ્ટ ક્ષમતા વધારે છે. NCM811 200mAh/g ની ચોક્કસ ક્ષમતા અને લગભગ 3.8V નું ડિસ્ચાર્જ પ્લેટફોર્મ ધરાવે છે, જેને ઉચ્ચ ઉર્જા ઘનતા બેટરી બનાવી શકાય છે. જો કે, NCM811 બેટરીની સમસ્યા નબળી સલામતી અને ઝડપી ચક્ર જીવનનો ક્ષય છે. તેના ચક્ર જીવન અને સલામતીને અસર કરતા કારણો શું છે? આ સમસ્યાને કેવી રીતે હલ કરવી? નીચેનું ઊંડાણપૂર્વકનું વિશ્લેષણ છે:

NCM811 ને બટન બેટરી (NCM811/Li) અને ફ્લેક્સિબલ પેક બેટરી (NCM811/ ગ્રેફાઇટ) માં બનાવવામાં આવી હતી, અને તેની ગ્રામ ક્ષમતા અને સંપૂર્ણ બેટરી ક્ષમતાનું અનુક્રમે પરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું હતું. સોફ્ટ-પેક બેટરીને એક પરિબળ પ્રયોગ માટે ચાર જૂથોમાં વહેંચવામાં આવી હતી. પેરામીટર વેરીએબલ કટ-ઓફ વોલ્ટેજ હતું, જે અનુક્રમે 4.1V, 4.2V, 4.3V અને 4.4V હતું. પ્રથમ, બેટરી બે વાર 0.05c પર અને પછી 0.2℃ પર 30C પર સાયકલ કરવામાં આવી હતી. 200 ચક્ર પછી, સોફ્ટ પેક બેટરી ચક્ર વળાંક નીચેની આકૃતિમાં બતાવવામાં આવે છે:

તે આકૃતિ પરથી જોઈ શકાય છે કે ઉચ્ચ કટ-ઓફ વોલ્ટેજની સ્થિતિમાં, જીવંત પદાર્થ અને બેટરીની ગ્રામ ક્ષમતા બંને વધારે છે, પરંતુ બેટરી અને સામગ્રીની ગ્રામ ક્ષમતા પણ ઝડપથી ક્ષીણ થાય છે. તેનાથી વિપરીત, નીચા કટ-ઓફ વોલ્ટેજ પર (4.2V ની નીચે), બેટરીની ક્ષમતા ધીમે ધીમે ઘટતી જાય છે અને સાયકલ લાઇફ લાંબી હોય છે.

આ પ્રયોગમાં, પરોપજીવી પ્રતિક્રિયાનો અભ્યાસ આઇસોથર્મલ કેલરીમેટ્રી દ્વારા કરવામાં આવ્યો હતો અને XRD અને SEM દ્વારા સાયકલિંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન કેથોડ સામગ્રીની રચના અને મોર્ફોલોજી ડિગ્રેડેશનનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો. તારણો નીચે મુજબ છે.

ચિત્ર

પ્રથમ, માળખાકીય ફેરફાર એ બેટરી સાયકલના જીવનના ઘટાડાનું મુખ્ય કારણ નથી

XRD અને SEM ના પરિણામો દર્શાવે છે કે 4.1c પર 4.2 ચક્ર પછી ઇલેક્ટ્રોડ અને 4.3V, 4.4V, 200V અને 0.2V ના કટ-ઓફ વોલ્ટેજ સાથે બેટરીના કણો મોર્ફોલોજી અને અણુ બંધારણમાં કોઈ સ્પષ્ટ તફાવત નથી. તેથી, ચાર્જિંગ અને ડિસ્ચાર્જિંગ દરમિયાન જીવંત પદાર્થમાં ઝડપી માળખાકીય પરિવર્તન એ બેટરી ચક્રના જીવનના ઘટાડાનું મુખ્ય કારણ નથી. તેના બદલે, ઇલેક્ટ્રોલાઇટ અને ડેલિથિયમ અવસ્થામાં જીવંત પદાર્થના અત્યંત પ્રતિક્રિયાશીલ કણો વચ્ચેના ઇન્ટરફેસ પર પરોપજીવી પ્રતિક્રિયાઓ 4.2V ઉચ્ચ વોલ્ટેજ ચક્રમાં બેટરી જીવન ઘટાડવાનું મુખ્ય કારણ છે.

(1) SEM

ચિત્ર

ચિત્ર

A1 અને A2 એ પરિભ્રમણ વિના બેટરીની SEM છબીઓ છે. B ~ E એ 200C સ્થિતિ હેઠળ 0.5 ચક્ર પછી હકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ જીવંત સામગ્રીની અને અનુક્રમે 4.1V/4.2V/4.3V/4.4V ના ચાર્જિંગ કટ-ઓફ વોલ્ટેજની SEM છબીઓ છે. ડાબી બાજુ નીચા મેગ્નિફિકેશન હેઠળ ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપ ઇમેજ છે અને જમણી બાજુ હાઇ મેગ્નિફિકેશન હેઠળ ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપ ઇમેજ છે. ઉપરની આકૃતિ પરથી જોઈ શકાય છે તેમ, ફરતી બેટરી અને નોન-સર્ક્યુલેટીંગ બેટરી વચ્ચે પાર્ટિકલ મોર્ફોલોજી અને તૂટવાની ડિગ્રીમાં કોઈ નોંધપાત્ર તફાવત નથી.

(2) XRD છબીઓ

ઉપરની આકૃતિ પરથી જોઈ શકાય છે તેમ, આકાર અને સ્થિતિમાં પાંચ શિખરો વચ્ચે કોઈ સ્પષ્ટ તફાવત નથી.

(3) જાળીના પરિમાણોમાં ફેરફાર

ચિત્ર

કોષ્ટકમાંથી જોઈ શકાય છે, નીચેના મુદ્દાઓ:

1. અનસાયકલ વગરની ધ્રુવીય પ્લેટોના જાળીના સ્થિરાંકો NCM811 જીવંત પાવડર સાથે સુસંગત છે. જ્યારે ચક્ર કટઓફ વોલ્ટેજ 4.1V હોય છે, ત્યારે જાળીનો સ્થિરાંક અગાઉના બે કરતા નોંધપાત્ર રીતે અલગ હોતો નથી, અને C અક્ષ થોડો વધે છે. 4.2V, 4.3V અને 4.4V સાથેના C-અક્ષના જાળીના સ્થિરાંકો 4.1V (0.004 angms) કરતા નોંધપાત્ર રીતે અલગ નથી, જ્યારે A-અક્ષ પરનો ડેટા તદ્દન અલગ છે.

2. પાંચ જૂથોમાં Ni સામગ્રીમાં કોઈ નોંધપાત્ર ફેરફાર થયો નથી.

3. 4.1° પર 44.5V ના ફરતા વોલ્ટેજ સાથે ધ્રુવીય પ્લેટો મોટા FWHM પ્રદર્શિત કરે છે, જ્યારે અન્ય નિયંત્રણ જૂથો સમાન FWHM પ્રદર્શિત કરે છે.

બેટરીની ચાર્જિંગ અને ડિસ્ચાર્જિંગ પ્રક્રિયામાં, C અક્ષમાં મોટા પ્રમાણમાં સંકોચન અને વિસ્તરણ થાય છે. ઉચ્ચ વોલ્ટેજ પર બેટરી સાયકલ લાઇફમાં ઘટાડો જીવંત પદાર્થની રચનામાં ફેરફારને કારણે નથી. તેથી, ઉપરોક્ત ત્રણ મુદ્દાઓ ચકાસે છે કે માળખાકીય ફેરફાર એ બેટરી સાયકલ જીવનના ઘટાડાનું મુખ્ય કારણ નથી.

ચિત્ર

બીજું, NCM811 બેટરીનું ચક્ર જીવન બેટરીમાં પરોપજીવી પ્રતિક્રિયા સાથે સંબંધિત છે

NCM811 અને ગ્રેફાઇટ વિવિધ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સનો ઉપયોગ કરીને લવચીક પેક કોષોમાં બનાવવામાં આવે છે. તેનાથી વિપરીત, બે જૂથોના ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાં અનુક્રમે 2% VC અને PES211 ઉમેરવામાં આવ્યા હતા, અને બેટરી ચક્ર પછી બંને જૂથોના ક્ષમતા જાળવણી દરમાં ઘણો તફાવત જોવા મળ્યો હતો.

ચિત્ર

ઉપરોક્ત આકૃતિ અનુસાર, જ્યારે 2% VC સાથેની બેટરીનું કટ-ઓફ વોલ્ટેજ 4.1V, 4.2V, 4.3V અને 4.4V હોય છે, ત્યારે 70 ચક્ર પછી બેટરીનો ક્ષમતા જાળવણી દર 98%, 98%, 91 છે. % અને 88%, અનુક્રમે. માત્ર 40 સાયકલ પછી, PES211 ઉમેરવામાં આવેલ બેટરીની ક્ષમતા જાળવણી દર ઘટીને 91%, 82%, 82%, 74% થઈ ગયો. મહત્વપૂર્ણ રીતે, અગાઉના પ્રયોગોમાં, PES424 સાથે NCM111/ ગ્રેફાઇટ અને NCM211/ ગ્રેફાઇટ સિસ્ટમ્સની બેટરી સાઇકલ લાઇફ 2% VC કરતાં વધુ સારી હતી. આ ધારણા તરફ દોરી જાય છે કે ઇલેક્ટ્રોલાઇટ ઉમેરણો ઉચ્ચ-નિકલ સિસ્ટમ્સમાં બેટરી જીવન પર નોંધપાત્ર અસર કરે છે.

ઉપરોક્ત ડેટા પરથી તે પણ જોઈ શકાય છે કે ઉચ્ચ વોલ્ટેજ હેઠળની સાયકલ લાઇફ નીચા વોલ્ટેજની તુલનામાં ઘણી ખરાબ છે. ધ્રુવીકરણ, △V અને ચક્ર સમયના ફિટિંગ કાર્ય દ્વારા, નીચેની આકૃતિ મેળવી શકાય છે:

ચિત્ર

તે જોઈ શકાય છે કે નીચા કટ-ઓફ વોલ્ટેજ પર સાયકલ ચલાવતી વખતે બેટરી △V નાની હોય છે, પરંતુ જ્યારે વોલ્ટેજ 4.3V થી ઉપર વધે છે, △V તીવ્રપણે વધે છે અને બેટરીનું ધ્રુવીકરણ વધે છે, જે બેટરીના જીવનને ખૂબ અસર કરે છે. આકૃતિ પરથી તે પણ જોઈ શકાય છે કે VC અને PES211 નો △V ફેરફાર દર અલગ છે, જે વધુ ચકાસે છે કે બેટરીના ધ્રુવીકરણની ડિગ્રી અને ઝડપ વિવિધ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ ઉમેરણો સાથે અલગ છે.

બેટરીની પરોપજીવી પ્રતિક્રિયાની સંભાવનાનું વિશ્લેષણ કરવા માટે આઇસોથર્મલ માઇક્રોકેલોરીમેટ્રીનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. ધ્રુવીકરણ, એન્ટ્રોપી અને પરોપજીવી ઉષ્મા પ્રવાહ જેવા પરિમાણોને rSOC સાથે કાર્યાત્મક સંબંધ બનાવવા માટે કાઢવામાં આવ્યા હતા, જેમ કે નીચેની આકૃતિમાં બતાવ્યા પ્રમાણે:

ચિત્ર

4.2V ઉપર, પરોપજીવી ગરમીનો પ્રવાહ અચાનક વધતો દર્શાવવામાં આવ્યો છે, કારણ કે અત્યંત ડેલિથિયમ એનોડ સપાટી ઉચ્ચ વોલ્ટેજ પર ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સાથે સરળતાથી પ્રતિક્રિયા આપે છે. આ એ પણ સમજાવે છે કે શા માટે ચાર્જ અને ડિસ્ચાર્જ વોલ્ટેજ જેટલું ઊંચું છે, તેટલી ઝડપથી બેટરી મેન્ટેનન્સ રેટ ઘટે છે.

ચિત્ર

Iii. NCM811 નબળી સુરક્ષા ધરાવે છે

આસપાસના તાપમાનમાં વધારો કરવાની સ્થિતિ હેઠળ, ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સાથે ચાર્જિંગ સ્થિતિમાં NCM811 ની પ્રતિક્રિયા પ્રવૃત્તિ NCM111 કરતા ઘણી વધારે છે. તેથી, બેટરીના NCM811 ઉત્પાદનનો ઉપયોગ રાષ્ટ્રીય ફરજિયાત પ્રમાણપત્ર પાસ કરવું મુશ્કેલ છે.

ચિત્ર

આ આંકડો 811℃ અને 111℃ વચ્ચે NCM70 અને NCM350 ના સ્વ-હીટિંગ દરોનો ગ્રાફ છે. આકૃતિ દર્શાવે છે કે NCM811 લગભગ 105℃ પર ગરમ થવાનું શરૂ કરે છે, જ્યારે NCM111 200℃ સુધી ગરમ થતું નથી. NCM811 નો હીટિંગ રેટ 1℃ થી 200℃/min છે, જ્યારે NCM111 નો હીટિંગ રેટ 0.05℃/min છે, જેનો અર્થ છે કે NCM811/ ગ્રેફાઈટ સિસ્ટમ ફરજિયાત સલામતી પ્રમાણપત્ર મેળવવા મુશ્કેલ છે.

ઉચ્ચ નિકલ જીવંત પદાર્થ ભવિષ્યમાં ઉચ્ચ ઉર્જા ઘનતા બેટરીની મુખ્ય સામગ્રી બનવા માટે બંધાયેલ છે. NCM811 બેટરી જીવનના ઝડપી સડોની સમસ્યાને કેવી રીતે હલ કરવી? પ્રથમ, NCM811 ની કણોની સપાટી તેના પ્રભાવને સુધારવા માટે સંશોધિત કરવામાં આવી હતી. બીજું ઇલેક્ટ્રોલાઇટનો ઉપયોગ કરવાનો છે જે બંનેની પરોપજીવી પ્રતિક્રિયાને ઘટાડી શકે છે, જેથી તેના ચક્ર જીવન અને સલામતીમાં સુધારો કરી શકાય. ચિત્ર

QR કોડ ઓળખવા માટે લાંબા સમય સુધી દબાવો, લિથિયમ π ઉમેરો!

શેર કરવા માટે આપનું સ્વાગત છે!