Nickel-Kobalt-Mangan ternär Material ass ee vun den Haaptmaterialien vun der aktueller Stroumbatterie. Déi dräi Elementer hu verschidde Bedeitunge fir d’Kathodematerial, dorënner d’Néckelelement fir d’Kapazitéit vun der Batterie ze verbesseren. Wat méi héich den Néckelgehalt, dest méi héich ass d’Materialspezifesch Kapazitéit. NCM811 huet eng spezifesch Kapazitéit vun 200mAh / g an eng Entladungsplattform vun ongeféier 3.8V, déi zu enger Batterie mat héijer Energiedicht gemaach ka ginn. Allerdéngs ass de Problem vun der NCM811 Batterie schlecht Sécherheet a séier Zyklus Liewen Zerfall. Wat sinn d’Grënn, déi säin Zyklusliewen a Sécherheet beaflossen? Wéi dëse Problem ze léisen? Déi folgend ass eng detailléiert Analyse:

NCM811 war zu Knäppchen Batterie gemaach (NCM811 / Li) a flexibel Pak Batterie (NCM811 / GRAPHITE), a seng Gramm Muecht an voll Batterie Muecht getest respektiv. D’Soft-Pack Batterie gouf a véier Gruppen opgedeelt fir eenzel Faktor Experimenter. D’Parameter Variabel war ofgeschnidden Spannung, déi 4.1V, 4.2V, 4.3V an 4.4V respektiv war. Als éischt gouf d’Batterie zweemol bei 0.05c gefuer an duerno bei 0.2C bei 30 ℃. No 200 Zyklen gëtt d’Soft Pack Batterie Zykluskurve an der Figur hei ënnen gewisen:

Et kann aus der Figur gesi ginn datt ënner der Bedingung vun enger héijer Ofschnëttspannung d’Gramkapazitéit vu Liewewiesen a Batterie souwuel héich sinn, awer d’Grammkapazitéit vun der Batterie a vum Material och méi séier zerfall. Am Géigendeel, bei méi nidderegen Ofschnëttspannungen (ënner 4.2V), degradéiert d’Batteriekapazitéit lues an d’Zyklusliewen ass méi laang.

An dësem Experiment gouf d’parasitesch Reaktioun duerch isothermesch Kalorimetrie studéiert an d’Struktur an d’Morphologie Degradatioun vu Kathodematerialien wärend dem Vëlosprozess goufen duerch XRD a SEM studéiert. D’Conclusiounen sinn wéi follegt:

D’Bild

Éischtens, strukturell Ännerung ass net d’Haaptursaach vun Batterie Zyklus Liewen Réckgang

D’Resultater vun XRD an SEM weisen datt et keen offensichtlechen Ënnerscheed an der Partikelmorphologie an der atomarer Struktur vun der Batterie mat Elektroden a Spannungsspannung vu 4.1V, 4.2V, 4.3V an 4.4V no 200 Zyklen bei 0.2c war. Dofir ass déi séier strukturell Ännerung vu liewegen Matière wärend der Opluedung an der Entladung net den Haaptgrond fir de Réckgang vum Batteriezyklus Liewen. Amplaz parasitäre Reaktiounen op der Interface tëscht dem Elektrolyt an den héich reaktive Partikele vu liewegen Matière am Delithiumzoustand sinn d’Haaptursaach fir reduzéiert Batterieleszäit am 4.2V Héichspannungszyklus.

(1) SEM

D’Bild

D’Bild

A1 an A2 sinn d’SEM Biller vun der Batterie ouni Zirkulatioun. B ~ E sinn SEM Biller vun positiv Elektroden Liewen Material no 200cycle ënner 0.5C Conditioun an Opluedstatiounen cut-off Volt vun 4.1V / 4.2V / 4.3V / 4.4V, respektiv. Déi lénks Säit ass Elektronenmikroskopbild ënner gerénger Vergréisserung an déi riets Säit ass Elektronenmikroskopbild ënner héijer Vergréisserung. Wéi aus der Figur hei uewen gesi ka ginn, gëtt et kee wesentlechen Ënnerscheed an der Partikelmorphologie an der Brochgrad tëscht der zirkuléierender Batterie an der net zirkuléierender Batterie.

(2) XRD Biller

Wéi aus der Figur hei uewen gesi ka ginn, gëtt et keen offensichtlechen Ënnerscheed tëscht de fënnef Peaks a Form a Positioun.

(3) Ännerung vun Gitterparameter

D’Bild

Wéi aus der Tabell gesi kann, sinn déi folgend Punkten:

1. D’Gitter konstante vun uncycled polare Placke sinn konsequent mat deenen vun NCM811 liewen Pudder. Wann d’Zyklusschnëttspannung 4.1V ass, ass d’Gitterkonstant net wesentlech anescht wéi déi zwee virdrun, an d’C-Achs erhéicht e bëssen. D’Gitterkonstanten vun der C-Achs mat 4.2V, 4.3V a 4.4V sinn net wesentlech anescht wéi déi vun 4.1V (0.004 angms), während d’Donnéeën op der A-Achs ganz anescht sinn.

2. Et war keng bedeitend Ännerung vum Ni Inhalt an de fënnef Gruppen.

3. Polar Placke mat enger zirkuléierender Spannung vun 4.1V bei 44.5 ° weisen grouss FWHM, während déi aner Kontrollgruppen ähnlech FWHM weisen.

Am Lade- an Entladungsprozess vun der Batterie huet d’C-Achs e grousse Schrumpfung an Expansioun. D’Reduktioun vum Batteriezyklusliewen bei héije Spannungen ass net wéinst Ännerungen an der Struktur vun der Liewer Matière. Dofir verifizéieren déi uewe genannte dräi Punkten datt strukturell Ännerung net den Haaptgrond fir den Réckgang vum Batteriezyklusliewen ass.

D’Bild

Zweetens ass d’Zyklusliewen vun der NCM811 Batterie mat der parasitärer Reaktioun an der Batterie verbonnen

NCM811 a Grafit ginn a flexibel Packzellen mat verschiddenen Elektrolyte gemaach. Am Géigesaz, 2% VC a PES211 goufen zum Elektrolyt vun den zwou Gruppen bäigefüügt, respektiv, an d’Kapazitéithaltungsquote vun den zwou Gruppen huet e groussen Ënnerscheed nom Batteriezyklus gewisen.

D’Bild

Geméiss der Figur hei uewen, wann d’Ofschnëttspannung vun der Batterie mat 2%VC 4.1V, 4.2V, 4.3V a 4.4V ass, ass d’Kapazitéithaltungsquote vun der Batterie no 70 Zyklen 98%, 98%, 91 an 88% respektiv. No nëmmen 40 Zyklen ass d’Kapazitéit Ënnerhalt Taux vun der Batterie mat dobäi PES211 erofgaang op 91%, 82%, 82%, 74%. Wichteg, a fréieren Experimenter war d’Batteriezyklus Liewen vun NCM424/Graphit an NCM111/Graphitsystemer mat PES211 besser wéi dat mat 2%VC. Dëst féiert zu der Virgab datt Elektrolytadditive e wesentlechen Impakt op d’Batteriedauer an High-Nickelsystemer hunn.

Et kann och aus den uewe genannten Donnéeë gesi ginn datt d’Zyklusliewen ënner Héichspannung vill méi schlecht ass wéi dat ënner niddereger Spannung. Duerch d’Funktionalitéit vun der Polariséierung, △V an Zykluszäiten, kann déi folgend Figur kritt ginn:

D’Bild

Et kann gesi ginn datt d’Batterie △V kleng ass beim Vëlo mat enger niddereger Ofschnëttspannung, awer wann d’Spannung iwwer 4.3V eropgeet, △V erhéicht staark an d’Batteriepolariséierung erhéicht, wat d’Batteriedauer staark beaflosst. Et kann och aus der Figur gesi ginn datt den △V Ännerungsquote vu VC a PES211 anescht ass, wat weider verifizéiert datt de Grad an d’Geschwindegkeet vun der Batteriepolariséierung mat verschiddene Elektrolyt-Additiven anescht sinn.

Isothermesch Mikrokalorimetrie gouf benotzt fir d’parasitesch Reaktiounswahrscheinlechkeet vun der Batterie ze analyséieren. Parameteren wéi Polariséierung, Entropie a parasitäre Wärmefloss goufen extrahéiert fir eng funktionell Bezéiung mat rSOC ze maachen, wéi an der Figur hei ënnen gewisen:

D’Bild

Iwwer 4.2V gëtt de parasitäre Wärmefloss ugewisen datt se plötzlech eropgeet, well déi héich Delithium-Anode-Uewerfläch liicht mam Elektrolyt bei héijer Spannung reagéiert. Dëst erkläert och firwat wat méi héich d’Laascht- an Entladungsspannung ass, dest méi séier d’Batteriehaltungsquote erofgeet.

D’Bild

Iii. NCM811 huet schlecht Sécherheet

Ënnert der Bedingung vun der Erhéijung vun der Ëmgéigendtemperatur ass d’Reaktiounsaktivitéit vum NCM811 am Ladezoustand mat Elektrolyt vill méi grouss wéi déi vum NCM111. Dofir ass d’Benotzung vun der NCM811 Produktioun vun der Batterie schwéier déi national obligatoresch Zertifizéierung ze passéieren.

D’Bild

D’Figur ass eng Grafik vun de Selbstheizungsraten vun NCM811 an NCM111 tëscht 70 ℃ an 350 ℃. D’Figur weist datt NCM811 ufänkt op ongeféier 105 ℃ ze erhëtzen, während NCM111 net bis 200 ℃. Den NCM811 huet eng Heizungsquote vun 1 ℃ / min vun 200 ℃, während den NCM111 eng Heizgeschwindegkeet vun 0.05 ℃ / min huet, wat heescht datt den NCM811 / Grafit System schwéier ass obligatoresch Sécherheetszertifizéierung ze kréien.

Héich Néckel lieweg Matière ass gebonnen d’Haaptmaterial vun der Batterie mat héijer Energiedicht an der Zukunft ze sinn. Wéi de Problem vun rapid Zerfall vun NCM811 Batterie Liewen ze léisen? Als éischt gouf d’Partikeloberfläche vum NCM811 geännert fir seng Leeschtung ze verbesseren. Déi zweet ass den Elektrolyt ze benotzen deen d’parasitesch Reaktioun vun deenen zwee reduzéiere kann, fir säi Zyklusliewen a Sécherheet ze verbesseren. D’Bild

Laang dréckt fir den QR Code z’identifizéieren, füügt Lithium π derbäi!

Wëllkomm fir ze deelen!