Lithium batteries will encounter different environments during their use. In winter, the temperature in northern China is often below 0℃ or even -10℃. When the charging and discharging temperature of the battery is lowered below 0℃, the charging and discharging capacity and voltage of the lithium battery will decrease sharply. This is because the mobility of lithium ions in electrolyte, SEI and graphite particles is reduced at low temperature. Such a harsh low temperature environment will inevitably lead to the precipitation of lithium metal with high specific surface area.

ಹೆಚ್ಚಿನ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣದೊಂದಿಗೆ ಲಿಥಿಯಂ ಮಳೆಯು ಲಿಥಿಯಂ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳ ವೈಫಲ್ಯ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನಕ್ಕೆ ಅತ್ಯಂತ ನಿರ್ಣಾಯಕ ಕಾರಣಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಬ್ಯಾಟರಿ ಸುರಕ್ಷತೆಗೆ ಪ್ರಮುಖ ಸಮಸ್ಯೆಯಾಗಿದೆ. ಏಕೆಂದರೆ ಇದು ಬಹಳ ದೊಡ್ಡ ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ, ಲಿಥಿಯಂ ಲೋಹವು ತುಂಬಾ ಸಕ್ರಿಯವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ದಹಿಸಬಲ್ಲದು, ಹೆಚ್ಚಿನ ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣ ಡೆಂಡ್ರೈಟ್ ಲಿಥಿಯಂ ಸ್ವಲ್ಪ ಆರ್ದ್ರ ಗಾಳಿಯನ್ನು ಸುಡಬಹುದು.

ಬ್ಯಾಟರಿ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ, ವ್ಯಾಪ್ತಿ ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ವಾಹನಗಳ ಮಾರುಕಟ್ಟೆ ಪಾಲು ಸುಧಾರಣೆಯೊಂದಿಗೆ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ವಾಹನಗಳ ಸುರಕ್ಷತೆ ಅಗತ್ಯತೆಗಳು ಹೆಚ್ಚು ಹೆಚ್ಚು ಕಠಿಣವಾಗುತ್ತಿವೆ. ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಬದಲಾವಣೆಗಳು ಯಾವುವು? ಗಮನಿಸಬೇಕಾದ ಭದ್ರತಾ ಅಂಶಗಳು ಯಾವುವು?

1.18650 ಕ್ರಯೋಜೆನಿಕ್ ಸೈಕಲ್ ಪ್ರಯೋಗ ಮತ್ತು ಬ್ಯಾಟರಿ ಡಿಸ್ಅಸೆಂಬಲ್ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆ

The 18650 battery (2.2A, NCM523/ graphite system) was simulated at A low temperature of 0℃ under A certain charge-discharge mechanism. The charging and discharging mechanism is: CC-CV charging, charging rate is 1C, charging cut-off voltage is 4.2V, charging cut-off current is 0.05c, then CC discharge to 2.75V. As the battery SOH of 70%-80% is generally defined as the termination state (EOL) of a battery. Therefore, in this experiment, the battery is terminated when the SOH of the battery is 70%. The cycle curve of the battery under the above conditions is shown in Figure 1 (a). Li MAS NMR analysis was performed on the poles and diaphragms of the circulating and non-circulating batteries, and the chemical displacement results were shown in Figure 1 (b).

ಚಿತ್ರ 1. ಸೆಲ್ ಸೈಕಲ್ ಕರ್ವ್ ಮತ್ತು Li MAS NMR ವಿಶ್ಲೇಷಣೆ

ಮೊದಲ ಕೆಲವು ಚಕ್ರಗಳಲ್ಲಿ ಕ್ರಯೋಜೆನಿಕ್ ಚಕ್ರದ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವು ಹೆಚ್ಚಾಯಿತು, ನಂತರ ಸ್ಥಿರವಾದ ಕುಸಿತ, ಮತ್ತು 70 ಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಚಕ್ರಗಳಲ್ಲಿ SOH 50% ಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆಯಾಯಿತು. ಬ್ಯಾಟರಿಯನ್ನು ಡಿಸ್ಅಸೆಂಬಲ್ ಮಾಡಿದ ನಂತರ, ಆನೋಡ್‌ನ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಬೆಳ್ಳಿ-ಬೂದು ವಸ್ತುಗಳ ಪದರವಿದೆ ಎಂದು ಕಂಡುಬಂದಿದೆ, ಇದು ಪರಿಚಲನೆಯ ಆನೋಡ್ ವಸ್ತುವಿನ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಸಂಗ್ರಹವಾಗಿರುವ ಲಿಥಿಯಂ ಲೋಹ ಎಂದು ಊಹಿಸಲಾಗಿದೆ. ಲಿ MAS NMR ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯನ್ನು ಎರಡು ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಹೋಲಿಕೆ ಗುಂಪುಗಳ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳ ಮೇಲೆ ನಡೆಸಲಾಯಿತು ಮತ್ತು ಫಲಿತಾಂಶಗಳನ್ನು ಚಿತ್ರ B ನಲ್ಲಿ ಮತ್ತಷ್ಟು ದೃಢೀಕರಿಸಲಾಗಿದೆ.

0ppm ನಲ್ಲಿ ವಿಶಾಲವಾದ ಶಿಖರವಿದೆ, ಈ ಸಮಯದಲ್ಲಿ SEI ನಲ್ಲಿ ಲಿಥಿಯಂ ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿದೆ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ಚಕ್ರದ ನಂತರ, ಎರಡನೇ ಶಿಖರವು 255 PPM ನಲ್ಲಿ ಕಾಣಿಸಿಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ, ಇದು ಆನೋಡ್ ವಸ್ತುವಿನ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಲಿಥಿಯಂ ಲೋಹದ ಅವಕ್ಷೇಪದಿಂದ ರೂಪುಗೊಳ್ಳಬಹುದು. ಲಿಥಿಯಂ ಡೆಂಡ್ರೈಟ್‌ಗಳು ನಿಜವಾಗಿಯೂ ಕಾಣಿಸಿಕೊಂಡಿವೆಯೇ ಎಂಬುದನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ಖಚಿತಪಡಿಸಲು, SEM ರೂಪವಿಜ್ಞಾನವನ್ನು ಗಮನಿಸಲಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಫಲಿತಾಂಶಗಳನ್ನು ಚಿತ್ರ 2 ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ.

ಚಿತ್ರ

ಚಿತ್ರ 2. SEM ವಿಶ್ಲೇಷಣೆ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು

ಎ ಮತ್ತು ಬಿ ಚಿತ್ರಗಳನ್ನು ಹೋಲಿಸಿದಾಗ, ಬಿ ಬಿಯಲ್ಲಿ ವಸ್ತುವಿನ ದಪ್ಪ ಪದರವು ರೂಪುಗೊಂಡಿರುವುದನ್ನು ಕಾಣಬಹುದು, ಆದರೆ ಈ ಪದರವು ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಕಣಗಳನ್ನು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಆವರಿಸಿಲ್ಲ. SEM ವರ್ಧನೆಯನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ವಿಸ್ತರಿಸಲಾಯಿತು ಮತ್ತು ಸೂಜಿಯಂತಹ ವಸ್ತುವನ್ನು ಚಿತ್ರ D ಯಲ್ಲಿ ಗಮನಿಸಲಾಯಿತು, ಇದು ಹೆಚ್ಚಿನ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣದೊಂದಿಗೆ ಲಿಥಿಯಂ ಆಗಿರಬಹುದು (ಡೆಂಡ್ರೈಟ್ ಲಿಥಿಯಂ ಎಂದೂ ಕರೆಯುತ್ತಾರೆ). ಜೊತೆಗೆ, ಲಿಥಿಯಂ ಲೋಹದ ಶೇಖರಣೆಯು ಡಯಾಫ್ರಾಮ್ ಕಡೆಗೆ ಬೆಳೆಯುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅದರ ದಪ್ಪವನ್ನು ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಪದರದ ದಪ್ಪದೊಂದಿಗೆ ಹೋಲಿಸುವ ಮೂಲಕ ಗಮನಿಸಬಹುದು.

ಠೇವಣಿ ಲಿಥಿಯಂ ರೂಪವು ಅನೇಕ ಅಂಶಗಳ ಮೇಲೆ ಅವಲಂಬಿತವಾಗಿದೆ. ಮೇಲ್ಮೈ ಅಸ್ವಸ್ಥತೆ, ಪ್ರಸ್ತುತ ಸಾಂದ್ರತೆ, ಚಾರ್ಜಿಂಗ್ ಸ್ಥಿತಿ, ತಾಪಮಾನ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ಸೇರ್ಪಡೆಗಳು, ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ಸಂಯೋಜನೆ, ಅನ್ವಯಿಕ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಮತ್ತು ಮುಂತಾದವು. ಅವುಗಳಲ್ಲಿ, ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದ ಪರಿಚಲನೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರಸ್ತುತ ಸಾಂದ್ರತೆಯು ಹೆಚ್ಚಿನ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣದೊಂದಿಗೆ ದಟ್ಟವಾದ ಲಿಥಿಯಂ ಲೋಹವನ್ನು ರೂಪಿಸಲು ಅತ್ಯಂತ ಸುಲಭವಾಗಿದೆ.

2. ಬ್ಯಾಟರಿ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರದ ಉಷ್ಣ ಸ್ಥಿರತೆಯ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆ

TGA was used to analyze uncirculated and post-circulated battery electrodes, as shown in Figure 3.

ಚಿತ್ರ

ಚಿತ್ರ 3. ಋಣಾತ್ಮಕ ಮತ್ತು ಧನಾತ್ಮಕ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳ TGA ವಿಶ್ಲೇಷಣೆ (A. ಋಣಾತ್ಮಕ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರ B. ಧನಾತ್ಮಕ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರ)

ಮೇಲಿನ ಚಿತ್ರದಿಂದ ನೋಡಬಹುದಾದಂತೆ, ಬಳಕೆಯಾಗದ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರವು ಕ್ರಮವಾಗಿ T≈260℃, 450℃ ಮತ್ತು 725℃ಗಳಲ್ಲಿ ಮೂರು ಪ್ರಮುಖ ಶಿಖರಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ, ಈ ಸ್ಥಳಗಳಲ್ಲಿ ಹಿಂಸಾತ್ಮಕ ವಿಘಟನೆ, ಆವಿಯಾಗುವಿಕೆ ಅಥವಾ ಉತ್ಪತನ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳು ಸಂಭವಿಸುತ್ತವೆ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ವಿದ್ಯುದ್ವಾರದ ಸಮೂಹ ನಷ್ಟವು 33℃ ಮತ್ತು 200℃ ನಲ್ಲಿ ಸ್ಪಷ್ಟವಾಗಿತ್ತು. ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ವಿಭಜನೆಯ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯು SEI ಪೊರೆಯ ವಿಭಜನೆಯಿಂದ ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ, ಸಹಜವಾಗಿ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ಸಂಯೋಜನೆ ಮತ್ತು ಇತರ ಅಂಶಗಳಿಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದೆ. ಹೆಚ್ಚಿನ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣದೊಂದಿಗೆ ಲಿಥಿಯಂ ಲೋಹದ ಮಳೆಯು ಲಿಥಿಯಂ ಲೋಹದ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಂಖ್ಯೆಯ SEI ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳ ರಚನೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದ ಚಕ್ರದಲ್ಲಿ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳ ಸಾಮೂಹಿಕ ನಷ್ಟಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಗಿದೆ.

ಆವರ್ತಕ ಪ್ರಯೋಗದ ನಂತರ SEM ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ವಸ್ತುವಿನ ರೂಪವಿಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿ ಯಾವುದೇ ಬದಲಾವಣೆಗಳನ್ನು ನೋಡಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗಲಿಲ್ಲ, ಮತ್ತು TGA ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯು ತಾಪಮಾನವು 400℃ ಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿರುವಾಗ ಉತ್ತಮ ಗುಣಮಟ್ಟದ ನಷ್ಟವಿದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸಿದೆ. ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ವಸ್ತುವಿನಲ್ಲಿ ಲಿಥಿಯಂನ ಕಡಿತದಿಂದ ಈ ಸಾಮೂಹಿಕ ನಷ್ಟವು ಉಂಟಾಗಬಹುದು. ಚಿತ್ರ 3 (b) ನಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ, ಬ್ಯಾಟರಿಯ ವಯಸ್ಸಾದಂತೆ, NCM ನ ಧನಾತ್ಮಕ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರದಲ್ಲಿ Li ನ ವಿಷಯವು ಕ್ರಮೇಣ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ. SOH100% ಧನಾತ್ಮಕ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರದ ಸಮೂಹ ನಷ್ಟವು 4.2% ಮತ್ತು SOH70% ಧನಾತ್ಮಕ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರದ 5.9% ಆಗಿದೆ. ಒಂದು ಪದದಲ್ಲಿ, ಕ್ರಯೋಜೆನಿಕ್ ಚಕ್ರದ ನಂತರ ಧನಾತ್ಮಕ ಮತ್ತು ಋಣಾತ್ಮಕ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳ ಸಾಮೂಹಿಕ ನಷ್ಟದ ಪ್ರಮಾಣವು ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ.

3. Electrochemical aging analysis of electrolyte

ಬ್ಯಾಟರಿ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯದ ಮೇಲೆ ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದ ಪ್ರಭಾವವನ್ನು GC/MS ನಿಂದ ವಿಶ್ಲೇಷಿಸಲಾಗಿದೆ. ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯ ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ಕ್ರಮವಾಗಿ ವಯಸ್ಸಾದ ಮತ್ತು ವಯಸ್ಸಾದ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳಿಂದ ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳಲಾಗಿದೆ ಮತ್ತು GC/MS ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯ ಫಲಿತಾಂಶಗಳನ್ನು ಚಿತ್ರ 4 ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ.

ಚಿತ್ರ

ಚಿತ್ರ 4.GC/MS ಮತ್ತು FD-MS ಪರೀಕ್ಷಾ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು

ಕ್ರಯೋಜೆನಿಕ್ ಅಲ್ಲದ ಸೈಕಲ್ ಬ್ಯಾಟರಿಯ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯವು DMC, EC, PC, ಮತ್ತು FEC, PS ಮತ್ತು SN ಅನ್ನು ಬ್ಯಾಟರಿ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಲು ಮಿಶ್ರಣಗಳಾಗಿ ಒಳಗೊಂಡಿದೆ. ಪರಿಚಲನೆಯಲ್ಲದ ಕೋಶ ಮತ್ತು ಪರಿಚಲನೆಯ ಕೋಶದಲ್ಲಿನ DMC, EC ಮತ್ತು PC ಯ ಪ್ರಮಾಣವು ಒಂದೇ ಆಗಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಪರಿಚಲನೆಯ ನಂತರ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್‌ನಲ್ಲಿ ಸಂಯೋಜಕ SN (ಇದು ಹೆಚ್ಚಿನ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಧನಾತ್ಮಕ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟಿಕ್ ದ್ರವ ಆಮ್ಲಜನಕದ ವಿಭಜನೆಯನ್ನು ತಡೆಯುತ್ತದೆ) ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ. , ಆದ್ದರಿಂದ ಕಾರಣವೆಂದರೆ ಧನಾತ್ಮಕ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರವು ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದ ಚಕ್ರದಲ್ಲಿ ಭಾಗಶಃ ಅಧಿಕವಾಗಿರುತ್ತದೆ. BS ಮತ್ತು FEC ಗಳು SEI ಫಿಲ್ಮ್ ರೂಪಿಸುವ ಸೇರ್ಪಡೆಗಳು, ಇದು ಸ್ಥಿರ SEI ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳ ರಚನೆಯನ್ನು ಉತ್ತೇಜಿಸುತ್ತದೆ. ಜೊತೆಗೆ, FEC ಬ್ಯಾಟರಿಗಳ ಸೈಕಲ್ ಸ್ಥಿರತೆ ಮತ್ತು ಕೂಲಂಬ್ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಬಹುದು. PS ಆನೋಡ್ SEI ನ ಉಷ್ಣ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಬಹುದು. ಚಿತ್ರದಿಂದ ನೋಡಬಹುದಾದಂತೆ, ಬ್ಯಾಟರಿಯ ವಯಸ್ಸಾದಂತೆ ಪಿಎಸ್ ಪ್ರಮಾಣವು ಕಡಿಮೆಯಾಗುವುದಿಲ್ಲ. FEC ಯ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ತೀವ್ರ ಇಳಿಕೆ ಕಂಡುಬಂದಿದೆ, ಮತ್ತು SOH 70% ಇದ್ದಾಗ, FEC ಅನ್ನು ಸಹ ನೋಡಲಾಗಲಿಲ್ಲ. FEC ಯ ಕಣ್ಮರೆಯು SEI ಯ ನಿರಂತರ ಪುನರ್ನಿರ್ಮಾಣದಿಂದ ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು SEI ಯ ಪುನರಾವರ್ತಿತ ಪುನರ್ನಿರ್ಮಾಣವು ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ Li ಯ ನಿರಂತರ ಮಳೆಯಿಂದ ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ.

ಬ್ಯಾಟರಿ ಚಕ್ರದ ನಂತರ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯದ ಮುಖ್ಯ ಉತ್ಪನ್ನವೆಂದರೆ DMDOHC, ಇದರ ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯು SEI ರಚನೆಯೊಂದಿಗೆ ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, FIG ನಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಂಖ್ಯೆಯ DMDOHC. 4A ದೊಡ್ಡ SEI ಪ್ರದೇಶಗಳ ರಚನೆಯನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ.

4. ಕ್ರಯೋಜೆನಿಕ್ ಅಲ್ಲದ ಸೈಕಲ್ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳ ಉಷ್ಣ ಸ್ಥಿರತೆಯ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆ

ARC (ಆಕ್ಸಲರೇಟೆಡ್ ಕ್ಯಾಲೋರಿಮೀಟರ್) ಪರೀಕ್ಷೆಗಳನ್ನು ಕ್ರಯೋಜೆನಿಕ್ ಅಲ್ಲದ ಸೈಕಲ್ ಮತ್ತು ಕ್ರಯೋಜೆನಿಕ್ ಸೈಕಲ್ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳಲ್ಲಿ ಅರೆ-ಅಡಿಯಾಬಾಟಿಕ್ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳು ಮತ್ತು HWS ಮೋಡ್‌ನಲ್ಲಿ ನಡೆಸಲಾಯಿತು. ಆರ್ಕ್-ಎಚ್‌ಡಬ್ಲ್ಯೂಎಸ್ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಒಳಭಾಗದಿಂದ ಬಾಹ್ಯ ಸುತ್ತುವರಿದ ತಾಪಮಾನದಿಂದ ಸ್ವತಂತ್ರವಾಗಿ ಎಕ್ಸೋಥರ್ಮಿಕ್ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸಿದೆ. ಟೇಬಲ್ 1 ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ ಬ್ಯಾಟರಿಯೊಳಗಿನ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಮೂರು ಹಂತಗಳಾಗಿ ವಿಂಗಡಿಸಬಹುದು.

ಚಿತ್ರ

ಡಯಾಫ್ರಾಮ್ ಥರ್ಮಲೈಸೇಶನ್ ಮತ್ತು ಬ್ಯಾಟರಿ ಸ್ಫೋಟದ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಭಾಗಶಃ ಶಾಖ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಡಯಾಫ್ರಾಮ್ ಥರ್ಮಲೈಸೇಶನ್ ಸಂಪೂರ್ಣ SHR ಗೆ ಅತ್ಯಲ್ಪವಾಗಿದೆ. ಆರಂಭಿಕ ಎಕ್ಸೋಥರ್ಮಿಕ್ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯು SEI ಯ ವಿಭಜನೆಯಿಂದ ಬರುತ್ತದೆ, ನಂತರ ಲಿಥಿಯಂ ಅಯಾನುಗಳ ಡೀಎಂಬೆಡ್ಡಿಂಗ್ ಅನ್ನು ಪ್ರೇರೇಪಿಸಲು ಉಷ್ಣ ಪ್ರಚೋದನೆ, ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಮೇಲ್ಮೈಗೆ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳ ಆಗಮನ ಮತ್ತು SEI ಪೊರೆಯನ್ನು ಮರು-ಸ್ಥಾಪಿಸಲು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳ ಕಡಿತ. ಉಷ್ಣ ಸ್ಥಿರತೆಯ ಪರೀಕ್ಷೆಯ ಫಲಿತಾಂಶಗಳನ್ನು ಚಿತ್ರ 5 ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ.

ಚಿತ್ರ

ಚಿತ್ರ

ಚಿತ್ರ 5. Arc-hws ಫಲಿತಾಂಶಗಳು (a) 0% SOC; (ಬಿ) 50 ಪ್ರತಿಶತ SOC; (ಸಿ) 100 ಪ್ರತಿಶತ SOC; ಡ್ಯಾಶ್ ಮಾಡಿದ ರೇಖೆಗಳು ಆರಂಭಿಕ ಎಕ್ಸೋಥರ್ಮಿಕ್ ರಿಯಾಕ್ಷನ್ ತಾಪಮಾನ, ಆರಂಭಿಕ ಥರ್ಮಲ್ ರನ್‌ಅವೇ ತಾಪಮಾನ ಮತ್ತು ಥರ್ಮಲ್ ರನ್‌ಅವೇ ತಾಪಮಾನ

ಚಿತ್ರ

ಚಿತ್ರ 6. Arc-hws ಫಲಿತಾಂಶದ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನ a. ಥರ್ಮಲ್ ರನ್‌ಅವೇ ತಾಪಮಾನ, B.ID ಸ್ಟಾರ್ಟ್‌ಅಪ್, C. ಥರ್ಮಲ್ ರನ್‌ಅವೇನ ಆರಂಭಿಕ ತಾಪಮಾನ ಡಿ. ಎಕ್ಸೋಥರ್ಮಿಕ್ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯ ಆರಂಭಿಕ ತಾಪಮಾನ

ಕ್ರಯೋಜೆನಿಕ್ ಸೈಕಲ್ ಇಲ್ಲದ ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಆರಂಭಿಕ ಎಕ್ಸೋಥರ್ಮಿಕ್ ರಿಯಾಕ್ಷನ್ (OER) ಸುಮಾರು 90℃ ರಷ್ಟು ಪ್ರಾರಂಭವಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು SOC ಯ ಇಳಿಕೆಯೊಂದಿಗೆ ರೇಖೀಯವಾಗಿ 125℃ ಗೆ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ, OER ಆನೋಡ್‌ನಲ್ಲಿನ ಲಿಥಿಯಂ ಅಯಾನಿನ ಸ್ಥಿತಿಯ ಮೇಲೆ ಹೆಚ್ಚು ಅವಲಂಬಿತವಾಗಿದೆ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ಬ್ಯಾಟರಿಗಾಗಿ, ವಿಭಜನೆಯ ಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿನ ಅತ್ಯಧಿಕ SHR (ಸ್ವಯಂ-ತಾಪನ ದರ) ಸುಮಾರು 160℃ ನಲ್ಲಿ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ SHR ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಇಂಟರ್ಕಲೇಟೆಡ್ ಲಿಥಿಯಂ ಅಯಾನುಗಳ ಬಳಕೆಯನ್ನು ಋಣಾತ್ಮಕ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರದಲ್ಲಿ ನಿರ್ಧರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. .

ಋಣಾತ್ಮಕ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರದಲ್ಲಿ ಸಾಕಷ್ಟು ಲಿಥಿಯಂ ಅಯಾನುಗಳು ಇರುವವರೆಗೆ, ಹಾನಿಗೊಳಗಾದ SEI ಅನ್ನು ಮರುನಿರ್ಮಾಣ ಮಾಡಬಹುದು ಎಂದು ಖಾತರಿಪಡಿಸಲಾಗಿದೆ. ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ವಸ್ತುವಿನ ಉಷ್ಣ ವಿಘಟನೆಯು ಆಮ್ಲಜನಕವನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ, ಇದು ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯದೊಂದಿಗೆ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ, ಅಂತಿಮವಾಗಿ ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಥರ್ಮಲ್ ರನ್ವೇ ವರ್ತನೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. ಹೆಚ್ಚಿನ SOC ಅಡಿಯಲ್ಲಿ, ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ವಸ್ತುವು ಹೆಚ್ಚು ಡೆಲಿಥಿಯಂ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿದೆ ಮತ್ತು ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ವಸ್ತುವಿನ ರಚನೆಯು ಅತ್ಯಂತ ಅಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಏನಾಗುತ್ತದೆ ಎಂದರೆ ಜೀವಕೋಶದ ಉಷ್ಣ ಸ್ಥಿರತೆ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ, ಬಿಡುಗಡೆಯಾದ ಆಮ್ಲಜನಕದ ಪ್ರಮಾಣವು ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಧನಾತ್ಮಕ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರ ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ನಡುವಿನ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯು ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ.

4. ಅನಿಲ ಉತ್ಪಾದನೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಶಕ್ತಿ ಬಿಡುಗಡೆ

ನಂತರದ-ಚಕ್ರ ಬ್ಯಾಟರಿಯ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯ ಮೂಲಕ, SHR 32℃ ಸುತ್ತ ನೇರ ಸಾಲಿನಲ್ಲಿ ಬೆಳೆಯಲು ಪ್ರಾರಂಭಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ನೋಡಬಹುದು. ಅನಿಲ ಉತ್ಪಾದನೆಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ಶಕ್ತಿಯ ಬಿಡುಗಡೆಯು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ವಿಭಜನೆಯ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯಿಂದ ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯದ ಉಷ್ಣ ವಿಘಟನೆ ಎಂದು ಊಹಿಸಲಾಗಿದೆ.

ಹೆಚ್ಚಿನ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಲಿಥಿಯಂ ಲೋಹವು ಆನೋಡ್ ವಸ್ತುವಿನ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಅವಕ್ಷೇಪಿಸುತ್ತದೆ, ಇದನ್ನು ಈ ಕೆಳಗಿನ ಸಮೀಕರಣದಿಂದ ವ್ಯಕ್ತಪಡಿಸಬಹುದು.

ಚಿತ್ರ

ಪ್ರಚಾರದಲ್ಲಿ, Cp ಎಂಬುದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಶಾಖದ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ, ಮತ್ತು △T ಎಂಬುದು ARC ಪರೀಕ್ಷೆಯಲ್ಲಿ ವಿಭಜನೆಯ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯಿಂದ ಉಂಟಾಗುವ ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಸ್ವಯಂ-ತಾಪನ ತಾಪಮಾನ ಏರಿಕೆಯ ಮೊತ್ತವನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ.

30 ℃ ಮತ್ತು 120 ℃ ನಡುವಿನ ಪರಿಚಲನೆಯಿಲ್ಲದ ಕೋಶಗಳ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಶಾಖ ಸಾಮರ್ಥ್ಯಗಳನ್ನು ARC ಪ್ರಯೋಗಗಳಲ್ಲಿ ಪರೀಕ್ಷಿಸಲಾಯಿತು. ಎಕ್ಸೋಥರ್ಮಿಕ್ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯು 125℃ ನಲ್ಲಿ ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಬ್ಯಾಟರಿಯು ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿದೆ ಮತ್ತು ಯಾವುದೇ ಇತರ ಎಕ್ಸೋಥರ್ಮಿಕ್ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯು ಅದರೊಂದಿಗೆ ಮಧ್ಯಪ್ರವೇಶಿಸುವುದಿಲ್ಲ. ಈ ಪ್ರಯೋಗದಲ್ಲಿ, ಕೆಳಗಿನ ಸಮೀಕರಣದಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ CP ತಾಪಮಾನದೊಂದಿಗೆ ರೇಖಾತ್ಮಕ ಸಂಬಂಧವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ.

ಚಿತ್ರ

ಸಂಪೂರ್ಣ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ಬಿಡುಗಡೆಯಾದ ಶಕ್ತಿಯ ಒಟ್ಟು ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಶಾಖದ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಸಂಯೋಜಿಸುವ ಮೂಲಕ ಪಡೆಯಬಹುದು, ಇದು ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿ ಜೀವಕೋಶದ ವಯಸ್ಸಿಗೆ 3.3Kj ಆಗಿದೆ. ಥರ್ಮಲ್ ರನ್ಅವೇ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಬಿಡುಗಡೆಯಾದ ಶಕ್ತಿಯ ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ.

5. ಅಕ್ಯುಪಂಕ್ಚರ್ ಪ್ರಯೋಗ

ಬ್ಯಾಟರಿ ಶಾರ್ಟ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ಪ್ರಯೋಗದ ಮೇಲೆ ಬ್ಯಾಟರಿ ವಯಸ್ಸಾದ ಪ್ರಭಾವವನ್ನು ಖಚಿತಪಡಿಸಲು, ಸೂಜಿ ಪ್ರಯೋಗವನ್ನು ನಡೆಸಲಾಯಿತು. ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಫಲಿತಾಂಶಗಳನ್ನು ಕೆಳಗಿನ ಚಿತ್ರದಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ:

ಚಿತ್ರ

ಅಕ್ಯುಪಂಕ್ಚರ್‌ನ ಫಲಿತಾಂಶಕ್ಕೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದಂತೆ, ಅಕ್ಯುಪಂಕ್ಚರ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ A ಬ್ಯಾಟರಿ ಮೇಲ್ಮೈ ತಾಪಮಾನವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು B ಎಂಬುದು ಸಾಧಿಸಬಹುದಾದ ಗರಿಷ್ಠ ತಾಪಮಾನವಾಗಿದೆ.

ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ನಂತರ ವಯಸ್ಸಾದ ಬ್ಯಾಟರಿ ಮತ್ತು ಸೂಜಿ ಪರೀಕ್ಷೆಯ ಮೂಲಕ ಹೊಸ ಬ್ಯಾಟರಿ (SOC 10%) ನಡುವೆ ಕೇವಲ 20-0 ℃ ಸ್ವಲ್ಪ ವ್ಯತ್ಯಾಸವಿದೆ ಎಂದು ಚಿತ್ರದಿಂದ ನೋಡಬಹುದಾಗಿದೆ. ವಯಸ್ಸಾದ ಕೋಶಕ್ಕೆ, ಅಡಿಯಾಬಾಟಿಕ್ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ಸಂಪೂರ್ಣ ತಾಪಮಾನವು T≈35℃ ತಲುಪುತ್ತದೆ, ಇದು SHR≈0.04K/min ಗೆ ಹೊಂದಿಕೆಯಾಗುತ್ತದೆ.

SOC 120% ಆಗಿರುವಾಗ 30 ಸೆಕೆಂಡುಗಳ ನಂತರ ಸ್ಥಗಿತಗೊಂಡ ಬ್ಯಾಟರಿ 50℃ ಗರಿಷ್ಠ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ತಲುಪುತ್ತದೆ. ಬಿಡುಗಡೆಯಾದ ಜೌಲ್ ಶಾಖವು ಈ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ತಲುಪಲು ಸಾಕಾಗುವುದಿಲ್ಲ, ಮತ್ತು SHR ಶಾಖ ಪ್ರಸರಣದ ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ಮೀರುತ್ತದೆ. SOC 50% ಆಗಿದ್ದರೆ, ವಯಸ್ಸಾದ ಬ್ಯಾಟರಿಯು ಥರ್ಮಲ್ ರನ್‌ಅವೇ ಮೇಲೆ ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ವಿಳಂಬ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ಬೀರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಬ್ಯಾಟರಿಗೆ ಸೂಜಿಯನ್ನು ಸೇರಿಸಿದಾಗ ತಾಪಮಾನವು 135℃ ಗೆ ತೀವ್ರವಾಗಿ ಏರುತ್ತದೆ. 135℃ ಮೇಲೆ, SHR ನ ಹೆಚ್ಚಳವು ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಥರ್ಮಲ್ ರನ್‌ವೇಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಮೇಲ್ಮೈ ತಾಪಮಾನವು 400℃ ಗೆ ಏರುತ್ತದೆ.

ಹೊಸ ಬ್ಯಾಟರಿಯನ್ನು ಸೂಜಿ ಚುಚ್ಚಿ ಚಾರ್ಜ್ ಮಾಡಿದಾಗ ವಿಭಿನ್ನ ವಿದ್ಯಮಾನವನ್ನು ಗಮನಿಸಲಾಯಿತು. ಕೆಲವು ಕೋಶಗಳು ನೇರವಾಗಿ ಉಷ್ಣ ನಿಯಂತ್ರಣವನ್ನು ಕಳೆದುಕೊಂಡರೆ, ಇತರವು ಮೇಲ್ಮೈ ತಾಪಮಾನವನ್ನು 125℃ ಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಇರಿಸಿದಾಗ ಉಷ್ಣ ನಿಯಂತ್ರಣವನ್ನು ಕಳೆದುಕೊಳ್ಳಲಿಲ್ಲ. ಬ್ಯಾಟರಿಯೊಳಗೆ ಸೂಜಿಯ ನಂತರ ಬ್ಯಾಟರಿಯ ನೇರ ಥರ್ಮಲ್ ನಿಯಂತ್ರಣದಲ್ಲಿ ಒಂದಾದ ಮೇಲ್ಮೈ ತಾಪಮಾನವು 700℃ ತಲುಪಿತು, ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂ ಫಾಯಿಲ್ ಕರಗಲು ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ, ಕೆಲವು ಸೆಕೆಂಡುಗಳ ನಂತರ, ಕಂಬವನ್ನು ಕರಗಿಸಿ ಬ್ಯಾಟರಿಯಿಂದ ಬೇರ್ಪಡಿಸಲಾಯಿತು ಮತ್ತು ನಂತರ ಎಜೆಕ್ಷನ್ ಅನ್ನು ಹೊತ್ತಿಸಿತು. ಅನಿಲ, ಮತ್ತು ಅಂತಿಮವಾಗಿ ಇಡೀ ಶೆಲ್ ಕೆಂಪು ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ. ವಿಭಿನ್ನ ವಿದ್ಯಮಾನಗಳ ಎರಡು ಗುಂಪುಗಳು ಡಯಾಫ್ರಾಮ್ 135℃ ನಲ್ಲಿ ಕರಗುತ್ತದೆ ಎಂದು ಊಹಿಸಬಹುದು. ತಾಪಮಾನವು 135℃ ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಾದಾಗ, ಡಯಾಫ್ರಾಮ್ ಕರಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಆಂತರಿಕ ಶಾರ್ಟ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ಕಾಣಿಸಿಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಾಖವನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅಂತಿಮವಾಗಿ ಥರ್ಮಲ್ ರನ್‌ಅವೇಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. ಇದನ್ನು ಪರಿಶೀಲಿಸಲು, ಥರ್ಮಲ್ ಅಲ್ಲದ ರನ್‌ಅವೇ ಬ್ಯಾಟರಿಯನ್ನು ಡಿಸ್ಅಸೆಂಬಲ್ ಮಾಡಲಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಡಯಾಫ್ರಾಮ್ ಅನ್ನು AFM ಪರೀಕ್ಷಿಸಲಾಯಿತು. ಮೆಂಬರೇನ್ ಕರಗುವಿಕೆಯ ಆರಂಭಿಕ ಸ್ಥಿತಿಯು ಪೊರೆಯ ಎರಡೂ ಬದಿಗಳಲ್ಲಿ ಕಾಣಿಸಿಕೊಂಡಿದೆ ಎಂದು ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ತೋರಿಸಿವೆ, ಆದರೆ ಸರಂಧ್ರ ರಚನೆಯು ಇನ್ನೂ ನಕಾರಾತ್ಮಕ ಭಾಗದಲ್ಲಿ ಕಾಣಿಸಿಕೊಂಡಿತು, ಆದರೆ ಧನಾತ್ಮಕ ಭಾಗದಲ್ಲಿ ಅಲ್ಲ.