សម្ភារៈ ternary Nickel-cobalt-manganese គឺជាវត្ថុធាតុដើមសំខាន់មួយនៃថ្មថាមពលបច្ចុប្បន្ន។ ធាតុទាំងបីមានអត្ថន័យផ្សេងគ្នាសម្រាប់សម្ភារៈ cathode ដែលក្នុងនោះធាតុនីកែលគឺដើម្បីបង្កើនសមត្ថភាពរបស់ថ្ម។ មាតិកានីកែលកាន់តែខ្ពស់សមត្ថភាពជាក់លាក់នៃសម្ភារៈកាន់តែខ្ពស់។ NCM811 មានសមត្ថភាពជាក់លាក់ 200mAh/g និងប្រព័ន្ធបញ្ចេញថាមពលប្រហែល 3.8V ដែលអាចផលិតទៅជាថ្មដង់ស៊ីតេថាមពលខ្ពស់។ ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយ បញ្ហានៃថ្ម NCM811 គឺសុវត្ថិភាពមិនល្អ និងការខូចអាយុកាលលឿន។ តើហេតុផលអ្វីខ្លះដែលប៉ះពាល់ដល់អាយុជីវិត និងសុវត្ថិភាពរបស់វា? តើធ្វើដូចម្តេចដើម្បីដោះស្រាយបញ្ហានេះ? ខាង​ក្រោម​នេះ​គឺ​ជា​ការ​វិភាគ​ស៊ី​ជម្រៅ៖

NCM811 ត្រូវបានបង្កើតឡើងជាថ្មប៊ូតុង (NCM811/Li) និងថ្មកញ្ចប់ដែលអាចបត់បែនបាន (NCM811/ graphite) ហើយសមត្ថភាពក្រាម និងសមត្ថភាពថ្មពេញរបស់វាត្រូវបានសាកល្បងរៀងៗខ្លួន។ ថ្មកញ្ចប់ទន់ត្រូវបានបែងចែកជា 4.1 ក្រុមសម្រាប់ការពិសោធន៍កត្តាតែមួយ។ អថេរប៉ារ៉ាម៉ែត្រគឺវ៉ុលកាត់ដែលមាន 4.2V, 4.3V, 4.4V និង 0.05V រៀងគ្នា។ ទីមួយ ថ្មត្រូវបានបង្វិលពីរដងនៅ 0.2c ហើយបន្ទាប់មកនៅ 30C នៅ 200℃។ បន្ទាប់ពី XNUMX វដ្ត ខ្សែកោងនៃវដ្តថ្មកញ្ចប់ទន់ត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពខាងក្រោម៖

វាអាចត្រូវបានគេមើលឃើញថានៅក្រោមលក្ខខណ្ឌនៃតង់ស្យុងកាត់ខ្ពស់សមត្ថភាពក្រាមនៃសារធាតុរស់នៅនិងថ្មគឺខ្ពស់ទាំងពីរប៉ុន្តែសមត្ថភាពក្រាមនៃថ្មនិងសម្ភារៈក៏រលួយលឿនជាងមុនផងដែរ។ ផ្ទុយទៅវិញ នៅតង់ស្យុងកាត់ទាប (ក្រោម 4.2V) សមត្ថភាពថ្មថយចុះបន្តិចម្តងៗ ហើយអាយុកាលនៃវដ្តគឺយូរជាង។

នៅក្នុងការពិសោធន៍នេះ ប្រតិកម្មប៉ារ៉ាស៊ីតត្រូវបានសិក្សាដោយ isothermal calorimetry ហើយរចនាសម្ព័ន្ធ និង morphology degradation នៃវត្ថុធាតុដើម cathode កំឡុងដំណើរការជិះកង់ត្រូវបានសិក្សាដោយ XRD និង SEM ។ ការសន្និដ្ឋានមានដូចខាងក្រោម៖

រូបភាព

ទីមួយ ការផ្លាស់ប្តូររចនាសម្ព័ន្ធមិនមែនជាមូលហេតុចម្បងនៃការថយចុះអាយុកាលថ្មនោះទេ។

លទ្ធផលនៃ XRD និង SEM បានបង្ហាញថាមិនមានភាពខុសប្លែកគ្នាជាក់ស្តែងនៅក្នុង morphology ភាគល្អិត និងរចនាសម្ព័ន្ធអាតូមិចនៃថ្មជាមួយនឹងអេឡិចត្រូត និងវ៉ុលកាត់នៃ 4.1V, 4.2V, 4.3V និង 4.4V បន្ទាប់ពី 200 វដ្តនៅ 0.2c ។ ដូច្នេះ ការផ្លាស់ប្តូររចនាសម្ព័ន្ធយ៉ាងឆាប់រហ័សនៃសារធាតុរស់នៅកំឡុងពេលបញ្ចូលថ្ម និងការបញ្ចេញថាមពល មិនមែនជាហេតុផលចម្បងសម្រាប់ការធ្លាក់ចុះនៃអាយុកាលរបស់ថ្មនោះទេ។ ផ្ទុយទៅវិញ ប្រតិកម្មប៉ារ៉ាស៊ីតនៅចំណុចប្រទាក់រវាងអេឡិចត្រូលីត និងភាគល្អិតដែលមានប្រតិកម្មខ្ពស់នៃសារធាតុរស់ក្នុងស្ថានភាព delithium គឺជាមូលហេតុចម្បងនៃការថយចុះអាយុកាលថ្មនៅវដ្តតង់ស្យុងខ្ពស់ 4.2V ។

(១) សេម

រូបភាព

រូបភាព

A1 និង A2 គឺជារូបភាព SEM នៃថ្មដែលមិនមានចរាចរ។ B ~ E គឺជារូបភាព SEM នៃសម្ភារៈរស់នៅរបស់អេឡិចត្រូតវិជ្ជមានបន្ទាប់ពី 200cycle ក្រោមលក្ខខណ្ឌ 0.5C និងវ៉ុលកាត់នៃការសាកថ្ម 4.1V/4.2V/4.3V/4.4V រៀងគ្នា។ ផ្នែកខាងឆ្វេងគឺជារូបភាពមីក្រូទស្សន៍អេឡិចត្រុងនៅក្រោមការពង្រីកទាប ហើយផ្នែកខាងស្តាំគឺជារូបភាពមីក្រូទស្សន៍អេឡិចត្រុងក្រោមការពង្រីកខ្ពស់។ ដូចដែលអាចមើលឃើញពីរូបភាពខាងលើ វាមិនមានភាពខុសប្លែកគ្នាខ្លាំងនៅក្នុង morphology ភាគល្អិត និងកម្រិតនៃការបំបែករវាងថ្មដែលកំពុងចរាចរ និងថ្មដែលមិនចរាចរនោះទេ។

(2) រូបភាព XRD

ដូចដែលអាចមើលឃើញពីរូបភាពខាងលើ វាមិនមានភាពខុសប្លែកគ្នាជាក់ស្តែងរវាងកំពូលទាំងប្រាំនៅក្នុងរូបរាង និងទីតាំងនោះទេ។

(3) ការផ្លាស់ប្តូរប៉ារ៉ាម៉ែត្របន្ទះឈើ

រូបភាព

ដូចដែលអាចមើលឃើញពីតារាងចំណុចដូចខាងក្រោម:

1. ស្ថេរភាពបន្ទះឈើនៃចានរាងប៉ូលដែលមិនបានកែច្នៃគឺស្របទៅនឹងម្សៅផ្ទាល់របស់ NCM811។ នៅពេលដែលវ៉ុលកាត់នៃវដ្តគឺ 4.1V ថេរបន្ទះឈើមិនខុសគ្នាខ្លាំងពីពីរមុនទេ ហើយអ័ក្ស C កើនឡើងបន្តិច។ ថេរបន្ទះឈើនៃអ័ក្ស C ដែលមាន 4.2V, 4.3V និង 4.4V មិនមានភាពខុសប្លែកគ្នាខ្លាំងពី 4.1V (0.004 angms) ខណៈដែលទិន្នន័យនៅលើអ័ក្ស A មានភាពខុសគ្នាខ្លាំង។

2. មិនមានការផ្លាស់ប្តូរគួរឱ្យកត់សម្គាល់នៅក្នុងខ្លឹមសារ Ni នៅក្នុងក្រុមទាំងប្រាំនោះទេ។

3. បន្ទះប៉ូលដែលមានវ៉ុលចរាចរ 4.1V នៅ 44.5° បង្ហាញ FWHM ដ៏ធំ ខណៈដែលក្រុមត្រួតពិនិត្យផ្សេងទៀតបង្ហាញ FWHM ស្រដៀងគ្នា។

នៅក្នុងដំណើរការនៃការសាកថ្ម និងបញ្ចេញថាមពលថ្ម អ័ក្ស C មានការរួញ និងពង្រីកធំ។ ការកាត់បន្ថយអាយុកាលនៃវដ្តនៃថ្មនៅតង់ស្យុងខ្ពស់មិនមែនដោយសារតែការផ្លាស់ប្តូររចនាសម្ព័ន្ធសារធាតុរស់នៅនោះទេ។ ដូច្នេះហើយ ចំណុចទាំងបីខាងលើផ្ទៀងផ្ទាត់ថា ការផ្លាស់ប្តូររចនាសម្ព័ន្ធមិនមែនជាហេតុផលចម្បងសម្រាប់ការធ្លាក់ចុះនៃអាយុកាលថ្មនោះទេ។

រូបភាព

ទីពីរ អាយុកាលវដ្តនៃថ្ម NCM811 គឺទាក់ទងទៅនឹងប្រតិកម្មប៉ារ៉ាស៊ីតនៅក្នុងថ្ម

NCM811 និងក្រាហ្វិចត្រូវបានបង្កើតឡើងជាកោសិកាកញ្ចប់ដែលអាចបត់បែនបានដោយប្រើអេឡិចត្រូលីតផ្សេងៗគ្នា។ ផ្ទុយទៅវិញ 2% VC និង PES211 ត្រូវបានបញ្ចូលទៅក្នុងអេឡិចត្រូលីតនៃក្រុមទាំងពីររៀងគ្នា ហើយអត្រាថែទាំសមត្ថភាពនៃក្រុមទាំងពីរបានបង្ហាញពីភាពខុសគ្នាយ៉ាងខ្លាំងបន្ទាប់ពីវដ្តនៃថ្ម។

រូបភាព

យោងតាមរូបភាពខាងលើនៅពេលដែលវ៉ុលកាត់នៃថ្មដែលមាន 2% VC គឺ 4.1V, 4.2V, 4.3V និង 4.4V អត្រាថែទាំសមត្ថភាពរបស់ថ្មបន្ទាប់ពី 70 វដ្តគឺ 98%, 98%, 91 % និង 88% រៀងគ្នា។ បន្ទាប់ពីបានត្រឹមតែ 40 វដ្ត អត្រាថែទាំសមត្ថភាពរបស់ថ្មជាមួយនឹងការបន្ថែម PES211 បានថយចុះមកត្រឹម 91%, 82%, 82%, 74% ។ សំខាន់ក្នុងការពិសោធន៍មុនៗ អាយុកាលថ្មរបស់ប្រព័ន្ធ NCM424/ graphite និង NCM111/ graphite ជាមួយ PES211 គឺល្អជាងជាមួយ 2% VC ។ នេះនាំឱ្យមានការសន្មត់ថាសារធាតុបន្ថែមអេឡិចត្រូលីតមានឥទ្ធិពលយ៉ាងសំខាន់ទៅលើអាយុកាលថ្មនៅក្នុងប្រព័ន្ធនីកែលខ្ពស់។

វាក៏អាចត្រូវបានគេមើលឃើញពីទិន្នន័យខាងលើថាជីវិតវដ្តនៅក្រោមវ៉ុលខ្ពស់គឺអាក្រក់ជាងនៅក្រោមវ៉ុលទាប។ តាមរយៈមុខងារសមនៃបន្ទាត់រាងប៉ូល △V និងវដ្ត តួលេខខាងក្រោមអាចទទួលបាន៖

រូបភាព

វាអាចត្រូវបានគេមើលឃើញថាថ្ម △V មានទំហំតូចនៅពេលជិះកង់នៅតង់ស្យុងកាត់ទាប ប៉ុន្តែនៅពេលដែលវ៉ុលកើនឡើងលើសពី 4.3V នោះ △V កើនឡើងយ៉ាងខ្លាំង ហើយប៉ូលថ្មកើនឡើង ដែលជះឥទ្ធិពលយ៉ាងខ្លាំងដល់អាយុកាលថ្ម។ វាក៏អាចត្រូវបានគេមើលឃើញពីតួរលេខដែលអត្រាផ្លាស់ប្តូរ △V នៃ VC និង PES211 គឺខុសគ្នា ដែលបញ្ជាក់បន្ថែមថាកម្រិត និងល្បឿននៃប៉ូលាថ្មគឺខុសគ្នាជាមួយនឹងសារធាតុបន្ថែមអេឡិចត្រូលីតខុសៗគ្នា។

Isothermal microcalorimetry ត្រូវបានប្រើដើម្បីវិភាគប្រូបាប៊ីលីតេនៃប្រតិកម្មប៉ារ៉ាស៊ីតនៃថ្ម។ ប៉ារ៉ាម៉ែត្រដូចជា polarization, entropy និងលំហូរកំដៅប៉ារ៉ាស៊ីតត្រូវបានស្រង់ចេញដើម្បីបង្កើតទំនាក់ទំនងមុខងារជាមួយ rSOC ដូចបង្ហាញក្នុងរូបភាពខាងក្រោម៖

រូបភាព

លើសពី 4.2V លំហូរកំដៅប៉ារ៉ាស៊ីតត្រូវបានបង្ហាញថាកើនឡើងភ្លាមៗ ដោយសារតែផ្ទៃ delithium anode ខ្ពស់មានប្រតិកម្មយ៉ាងងាយស្រួលជាមួយនឹងអេឡិចត្រូលីតនៅតង់ស្យុងខ្ពស់។ នេះក៏ពន្យល់ផងដែរអំពីមូលហេតុដែលការសាកថ្ម និងវ៉ុលបញ្ចេញកាន់តែខ្ពស់ អត្រាថែទាំថ្មកាន់តែថយចុះ។

រូបភាព

iii. NCM811 មានសន្តិសុខខ្សោយ

នៅក្រោមលក្ខខណ្ឌនៃការបង្កើនសីតុណ្ហភាពព័ទ្ធជុំវិញ សកម្មភាពប្រតិកម្មរបស់ NCM811 នៅក្នុងស្ថានភាពសាកជាមួយអេឡិចត្រូលីតគឺធំជាង NCM111 ។ ដូច្នេះការប្រើប្រាស់ NCM811 នៃថ្មគឺពិបាកក្នុងការឆ្លងកាត់ការបញ្ជាក់ជាកាតព្វកិច្ចជាតិ។

រូបភាព

តួលេខនេះគឺជាក្រាហ្វនៃអត្រាកំដៅដោយខ្លួនឯងនៃ NCM811 និង NCM111 រវាង 70 ℃និង 350 ℃។ តួលេខបង្ហាញថា NCM811 ចាប់ផ្តើមឡើងកំដៅនៅប្រហែល 105 ℃ ខណៈពេលដែល NCM111 មិនដល់ 200 ℃។ NCM811 មានអត្រាកំដៅ 1 ℃ / នាទីពី 200 ℃ ខណៈពេលដែល NCM111 មានអត្រាកំដៅ 0.05 ℃ / នាទី ដែលមានន័យថាប្រព័ន្ធ NCM811 / graphite ពិបាកក្នុងការទទួលបានវិញ្ញាបនប័ត្រសុវត្ថិភាពជាកាតព្វកិច្ច។

សារធាតុនីកែលខ្ពស់ត្រូវបានចងជាសម្ភារៈសំខាន់នៃថ្មដង់ស៊ីតេថាមពលខ្ពស់នាពេលអនាគត។ តើ​ធ្វើ​ដូចម្តេច​ដើម្បី​ដោះស្រាយ​បញ្ហា​ឆាប់​ខូច​ថ្ម NCM811? ទីមួយ ផ្ទៃភាគល្អិតរបស់ NCM811 ត្រូវបានកែប្រែ ដើម្បីកែលម្អដំណើរការរបស់វា។ ទីពីរគឺត្រូវប្រើអេឡិចត្រូលីតដែលអាចកាត់បន្ថយប្រតិកម្មប៉ារ៉ាស៊ីតទាំងពីរ ដើម្បីកែលម្អជីវិត និងសុវត្ថិភាពរបស់វា។ រូបភាព

ចុចឱ្យយូរដើម្បីកំណត់អត្តសញ្ញាណកូដ QR បន្ថែមលីចូមπ!

សូមស្វាគមន៍ចំពោះការចែករំលែក!