നിക്കൽ-കൊബാൾട്ട്-മാംഗനീസ് ടെർനറി മെറ്റീരിയൽ നിലവിലെ പവർ ബാറ്ററിയുടെ പ്രധാന വസ്തുക്കളിൽ ഒന്നാണ്. കാഥോഡ് മെറ്റീരിയലിന് മൂന്ന് ഘടകങ്ങൾക്ക് വ്യത്യസ്ത അർത്ഥങ്ങളുണ്ട്, അവയിൽ നിക്കൽ മൂലകം ബാറ്ററിയുടെ ശേഷി മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതാണ്. ഉയർന്ന നിക്കൽ ഉള്ളടക്കം, മെറ്റീരിയൽ നിർദ്ദിഷ്ട ശേഷി ഉയർന്നതാണ്. NCM811 ന് 200mAh/g ന്റെ ഒരു പ്രത്യേക ശേഷിയും ഏകദേശം 3.8V ഡിസ്ചാർജ് പ്ലാറ്റ്‌ഫോമും ഉണ്ട്, ഇത് ഉയർന്ന ഊർജ്ജ സാന്ദ്രതയുള്ള ബാറ്ററിയാക്കാം. എന്നിരുന്നാലും, NCM811 ബാറ്ററിയുടെ പ്രശ്നം മോശം സുരക്ഷയും വേഗത്തിലുള്ള സൈക്കിൾ ആയുസ്സ് ക്ഷയവുമാണ്. അതിന്റെ സൈക്കിൾ ജീവിതത്തെയും സുരക്ഷയെയും ബാധിക്കുന്ന കാരണങ്ങൾ എന്തൊക്കെയാണ്? ഈ പ്രശ്നം എങ്ങനെ പരിഹരിക്കാം? ഇനിപ്പറയുന്നത് ഒരു ആഴത്തിലുള്ള വിശകലനമാണ്:

NCM811 ബട്ടൺ ബാറ്ററിയും (NCM811/Li), ഫ്ലെക്സിബിൾ പാക്ക് ബാറ്ററിയും (NCM811/ ഗ്രാഫൈറ്റ്) ആക്കി, അതിന്റെ ഗ്രാം കപ്പാസിറ്റിയും പൂർണ്ണ ബാറ്ററി ശേഷിയും യഥാക്രമം പരീക്ഷിച്ചു. സിംഗിൾ ഫാക്ടർ പരീക്ഷണത്തിനായി സോഫ്റ്റ്-പാക്ക് ബാറ്ററിയെ നാല് ഗ്രൂപ്പുകളായി തിരിച്ചിരിക്കുന്നു. പാരാമീറ്റർ വേരിയബിൾ കട്ട്-ഓഫ് വോൾട്ടേജ് ആയിരുന്നു, അത് യഥാക്രമം 4.1V, 4.2V, 4.3V, 4.4V ആയിരുന്നു. ആദ്യം, ബാറ്ററി 0.05c-ലും പിന്നീട് 0.2C-ൽ 30-ലും രണ്ടുതവണ സൈക്കിൾ ചെയ്തു. 200 സൈക്കിളുകൾക്ക് ശേഷം, സോഫ്റ്റ് പായ്ക്ക് ബാറ്ററി സൈക്കിൾ കർവ് ചുവടെയുള്ള ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു:

ഉയർന്ന കട്ട്-ഓഫ് വോൾട്ടേജിന്റെ അവസ്ഥയിൽ, ജീവനുള്ള പദാർത്ഥത്തിന്റെയും ബാറ്ററിയുടെയും ഗ്രാം കപ്പാസിറ്റി ഉയർന്നതാണെന്ന് ചിത്രത്തിൽ നിന്ന് കാണാൻ കഴിയും, എന്നാൽ ബാറ്ററിയുടെയും മെറ്റീരിയലിന്റെയും ഗ്രാം കപ്പാസിറ്റിയും വേഗത്തിൽ ക്ഷയിക്കുന്നു. നേരെമറിച്ച്, കുറഞ്ഞ കട്ട്-ഓഫ് വോൾട്ടേജുകളിൽ (4.2V-ൽ താഴെ), ബാറ്ററി ശേഷി സാവധാനത്തിൽ കുറയുകയും സൈക്കിൾ ആയുസ്സ് ദൈർഘ്യമേറിയതാണ്.

ഈ പരീക്ഷണത്തിൽ, പരാന്നഭോജി പ്രതിപ്രവർത്തനം ഐസോതെർമൽ കലോറിമെട്രി ഉപയോഗിച്ച് പഠിക്കുകയും സൈക്ലിംഗ് പ്രക്രിയയിൽ കാഥോഡ് വസ്തുക്കളുടെ ഘടനയും രൂപഘടനയും XRD, SEM എന്നിവ പഠിക്കുകയും ചെയ്തു. നിഗമനങ്ങൾ ഇപ്രകാരമാണ്:

ചിത്രം

ഒന്നാമതായി, ബാറ്ററി സൈക്കിൾ ആയുസ്സ് കുറയുന്നതിന്റെ പ്രധാന കാരണം ഘടനാപരമായ മാറ്റമല്ല

4.1c-ൽ 4.2 സൈക്കിളുകൾക്ക് ശേഷം 4.3V, 4.4V, 200V, 0.2V എന്നിവയുടെ ഇലക്‌ട്രോഡും കട്ട്-ഓഫ് വോൾട്ടേജും ഉള്ള ബാറ്ററിയുടെ കണികാ രൂപഘടനയിലും ആറ്റോമിക് ഘടനയിലും വ്യക്തമായ വ്യത്യാസമില്ലെന്ന് XRD, SEM എന്നിവയുടെ ഫലങ്ങൾ കാണിച്ചു. അതിനാൽ, ചാർജുചെയ്യുമ്പോഴും ഡിസ്ചാർജ് ചെയ്യുമ്പോഴും ജീവജാലങ്ങളുടെ ദ്രുതഗതിയിലുള്ള ഘടനാപരമായ മാറ്റം ബാറ്ററി സൈക്കിൾ ആയുസ്സ് കുറയാനുള്ള പ്രധാന കാരണമല്ല. പകരം, ഇലക്‌ട്രോലൈറ്റിനും ഡെലിത്തിയം അവസ്ഥയിലെ തത്സമയ ദ്രവ്യത്തിന്റെ ഉയർന്ന പ്രതിപ്രവർത്തന കണങ്ങൾക്കും ഇടയിലുള്ള ഇന്റർഫേസിലെ പരാന്നഭോജി പ്രതികരണങ്ങളാണ് 4.2V ഉയർന്ന വോൾട്ടേജ് സൈക്കിളിൽ ബാറ്ററി ലൈഫ് കുറയാനുള്ള പ്രധാന കാരണം.

(1) SEM

ചിത്രം

ചിത്രം

A1, A2 എന്നിവയാണ് സർക്കുലേഷൻ ഇല്ലാത്ത ബാറ്ററിയുടെ SEM ഇമേജുകൾ. യഥാക്രമം 200V/0.5V/4.1V/4.2V കട്ട്-ഓഫ് വോൾട്ടേജ് ചാർജിംഗും 4.3C അവസ്ഥയിൽ 4.4 സൈക്കിളിന് ശേഷമുള്ള പോസിറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡ് ലിവിംഗ് മെറ്റീരിയലിന്റെ SEM ചിത്രങ്ങളാണ് B ~ E. ഇടത് വശം കുറഞ്ഞ മാഗ്‌നിഫിക്കേഷനിൽ ഇലക്‌ട്രോൺ മൈക്രോസ്‌കോപ്പ് ചിത്രവും വലതുഭാഗം ഉയർന്ന മാഗ്‌നിഫിക്കേഷനിൽ ഇലക്‌ട്രോൺ മൈക്രോസ്‌കോപ്പ് ചിത്രവുമാണ്. മുകളിലെ ചിത്രത്തിൽ നിന്ന് കാണാൻ കഴിയുന്നത് പോലെ, സർക്കുലേറ്റിംഗ് ബാറ്ററിയും നോൺ സർക്കുലേറ്റിംഗ് ബാറ്ററിയും തമ്മിലുള്ള കണികാ രൂപഘടനയിലും ബ്രേക്കേജ് ഡിഗ്രിയിലും കാര്യമായ വ്യത്യാസമില്ല.

(2) XRD ചിത്രങ്ങൾ

മുകളിലുള്ള ചിത്രത്തിൽ നിന്ന് കാണാൻ കഴിയുന്നതുപോലെ, ആകൃതിയിലും സ്ഥാനത്തിലും അഞ്ച് കൊടുമുടികൾ തമ്മിൽ വ്യക്തമായ വ്യത്യാസമില്ല.

(3) ലാറ്റിസ് പാരാമീറ്ററുകളുടെ മാറ്റം

ചിത്രം

പട്ടികയിൽ നിന്ന് കാണാൻ കഴിയുന്നതുപോലെ, ഇനിപ്പറയുന്ന പോയിന്റുകൾ:

1. അൺസൈക്കിൾഡ് പോളാർ പ്ലേറ്റുകളുടെ ലാറ്റിസ് കോൺസ്റ്റന്റുകൾ NCM811 ലൈവ് പൗഡറുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നു. സൈക്കിൾ കട്ട്ഓഫ് വോൾട്ടേജ് 4.1V ആയിരിക്കുമ്പോൾ, ലാറ്റിസ് സ്ഥിരാങ്കം മുമ്പത്തെ രണ്ടിൽ നിന്ന് കാര്യമായ വ്യത്യാസമില്ല, കൂടാതെ C അക്ഷം അല്പം വർദ്ധിക്കുന്നു. 4.2V, 4.3V, 4.4V എന്നിവയുള്ള C-ആക്സിസിന്റെ ലാറ്റിസ് കോൺസ്റ്റന്റുകൾ 4.1V (0.004 angms) യിൽ നിന്ന് കാര്യമായ വ്യത്യാസമില്ല, അതേസമയം A-അക്ഷത്തിലെ ഡാറ്റ തികച്ചും വ്യത്യസ്തമാണ്.

2. അഞ്ച് ഗ്രൂപ്പുകളിലെ Ni ഉള്ളടക്കത്തിൽ കാര്യമായ മാറ്റമൊന്നും ഉണ്ടായില്ല.

3. 4.1 ഡിഗ്രിയിൽ 44.5V ന്റെ രക്തചംക്രമണ വോൾട്ടേജുള്ള പോളാർ പ്ലേറ്റുകൾ വലിയ FWHM പ്രദർശിപ്പിക്കുന്നു, മറ്റ് നിയന്ത്രണ ഗ്രൂപ്പുകൾ സമാനമായ FWHM പ്രദർശിപ്പിക്കുന്നു.

ബാറ്ററിയുടെ ചാർജ്ജിംഗ്, ഡിസ്ചാർജിംഗ് പ്രക്രിയയിൽ, C അക്ഷത്തിന് വലിയ ചുരുങ്ങലും വികാസവുമുണ്ട്. ഉയർന്ന വോൾട്ടേജുകളിൽ ബാറ്ററി സൈക്കിൾ ആയുസ്സ് കുറയുന്നത് ജീവനുള്ള പദാർത്ഥത്തിന്റെ ഘടനയിലെ മാറ്റങ്ങൾ മൂലമല്ല. അതിനാൽ, ബാറ്ററി സൈക്കിൾ ആയുസ്സ് കുറയാനുള്ള പ്രധാന കാരണം ഘടനാപരമായ മാറ്റമല്ലെന്ന് മുകളിൽ പറഞ്ഞ മൂന്ന് പോയിന്റുകൾ സ്ഥിരീകരിക്കുന്നു.

ചിത്രം

രണ്ടാമതായി, NCM811 ബാറ്ററിയുടെ സൈക്കിൾ ആയുസ്സ് ബാറ്ററിയിലെ പരാന്നഭോജി പ്രതികരണവുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു

NCM811, ഗ്രാഫൈറ്റ് എന്നിവ വ്യത്യസ്ത ഇലക്ട്രോലൈറ്റുകൾ ഉപയോഗിച്ച് ഫ്ലെക്സിബിൾ പാക്ക് സെല്ലുകളാക്കി മാറ്റുന്നു. വിപരീതമായി, രണ്ട് ഗ്രൂപ്പുകളുടെയും ഇലക്ട്രോലൈറ്റിലേക്ക് യഥാക്രമം 2% VC, PES211 എന്നിവ ചേർത്തു, കൂടാതെ രണ്ട് ഗ്രൂപ്പുകളുടെയും ശേഷി പരിപാലന നിരക്ക് ബാറ്ററി സൈക്കിളിന് ശേഷം വലിയ വ്യത്യാസം കാണിച്ചു.

ചിത്രം

മുകളിലുള്ള ചിത്രം അനുസരിച്ച്, 2% VC ഉള്ള ബാറ്ററിയുടെ കട്ട്-ഓഫ് വോൾട്ടേജ് 4.1V, 4.2V, 4.3V, 4.4V എന്നിവ ആയിരിക്കുമ്പോൾ, 70 സൈക്കിളുകൾക്ക് ശേഷമുള്ള ബാറ്ററിയുടെ ശേഷി പരിപാലന നിരക്ക് 98%, 98%, 91 ആണ്. യഥാക്രമം %, 88%. 40 സൈക്കിളുകൾക്ക് ശേഷം, PES211 ചേർത്ത ബാറ്ററിയുടെ ശേഷി പരിപാലന നിരക്ക് 91%, 82%, 82%, 74% ആയി കുറഞ്ഞു. പ്രധാനമായി, മുൻ പരീക്ഷണങ്ങളിൽ, PES424 ഉള്ള NCM111/ ഗ്രാഫൈറ്റ്, NCM211/ ഗ്രാഫൈറ്റ് സിസ്റ്റങ്ങളുടെ ബാറ്ററി സൈക്കിൾ ആയുസ്സ് 2%VC ഉള്ളതിനേക്കാൾ മികച്ചതായിരുന്നു. ഉയർന്ന നിക്കൽ സിസ്റ്റങ്ങളിലെ ബാറ്ററി ലൈഫിൽ ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് അഡിറ്റീവുകൾക്ക് കാര്യമായ സ്വാധീനം ഉണ്ടെന്ന അനുമാനത്തിലേക്ക് ഇത് നയിക്കുന്നു.

ഉയർന്ന വോൾട്ടേജിലുള്ള സൈക്കിൾ ആയുസ്സ് കുറഞ്ഞ വോൾട്ടേജിനേക്കാൾ വളരെ മോശമാണെന്ന് മുകളിലുള്ള ഡാറ്റയിൽ നിന്ന് കാണാൻ കഴിയും. ധ്രുവീകരണം, △V, സൈക്കിൾ സമയം എന്നിവയുടെ ഫിറ്റിംഗ് ഫംഗ്ഷനിലൂടെ, ഇനിപ്പറയുന്ന ചിത്രം ലഭിക്കും:

ചിത്രം

കുറഞ്ഞ കട്ട്-ഓഫ് വോൾട്ടേജിൽ സൈക്കിൾ ചവിട്ടുമ്പോൾ ബാറ്ററി △V ചെറുതാണെന്ന് കാണാൻ കഴിയും, എന്നാൽ വോൾട്ടേജ് 4.3V-ന് മുകളിൽ ഉയരുമ്പോൾ, △V കുത്തനെ വർദ്ധിക്കുകയും ബാറ്ററി ധ്രുവീകരണം വർദ്ധിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു, ഇത് ബാറ്ററി ലൈഫിനെ വളരെയധികം ബാധിക്കുന്നു. VC, PES211 എന്നിവയുടെ △V മാറ്റ നിരക്ക് വ്യത്യസ്തമാണെന്ന് ചിത്രത്തിൽ നിന്ന് കാണാൻ കഴിയും, ഇത് വ്യത്യസ്ത ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് അഡിറ്റീവുകൾക്കൊപ്പം ബാറ്ററി ധ്രുവീകരണത്തിന്റെ ഡിഗ്രിയും വേഗതയും വ്യത്യസ്തമാണെന്ന് കൂടുതൽ സ്ഥിരീകരിക്കുന്നു.

ബാറ്ററിയുടെ പരാന്നഭോജികളുടെ പ്രതിപ്രവർത്തന സാധ്യത വിശകലനം ചെയ്യാൻ ഐസോതെർമൽ മൈക്രോകലോറിമെട്രി ഉപയോഗിച്ചു. ധ്രുവീകരണം, എൻട്രോപ്പി, പരാന്നഭോജി താപപ്രവാഹം തുടങ്ങിയ പരാമീറ്ററുകൾ താഴെയുള്ള ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, rSOC-യുമായി ഒരു പ്രവർത്തനപരമായ ബന്ധം ഉണ്ടാക്കുന്നതിനായി വേർതിരിച്ചെടുത്തു:

ചിത്രം

4.2V ന് മുകളിൽ, പരാദ താപപ്രവാഹം പെട്ടെന്ന് വർദ്ധിക്കുന്നതായി കാണിക്കുന്നു, കാരണം ഉയർന്ന ഡെലിത്തിയം ആനോഡ് ഉപരിതലം ഉയർന്ന വോൾട്ടേജിൽ ഇലക്ട്രോലൈറ്റുമായി എളുപ്പത്തിൽ പ്രതിപ്രവർത്തിക്കുന്നു. ഉയർന്ന ചാർജും ഡിസ്ചാർജ് വോൾട്ടേജും, ബാറ്ററി മെയിന്റനൻസ് നിരക്ക് വേഗത്തിൽ കുറയുന്നത് എന്തുകൊണ്ടാണെന്നും ഇത് വിശദീകരിക്കുന്നു.

ചിത്രം

Iii. NCM811 സുരക്ഷ മോശമാണ്

അന്തരീക്ഷ ഊഷ്മാവ് വർദ്ധിപ്പിക്കുന്ന സാഹചര്യത്തിൽ, ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് ഉപയോഗിച്ച് ചാർജ് ചെയ്യുന്ന അവസ്ഥയിൽ NCM811 ന്റെ പ്രതികരണ പ്രവർത്തനം NCM111-നേക്കാൾ വളരെ കൂടുതലാണ്. അതിനാൽ, ബാറ്ററിയുടെ NCM811 ഉത്പാദനം ഉപയോഗിക്കുന്നത് ദേശീയ നിർബന്ധിത സർട്ടിഫിക്കേഷൻ കടന്നുപോകാൻ പ്രയാസമാണ്.

ചിത്രം

811℃ നും 111℃ നും ഇടയിലുള്ള NCM70, NCM350 എന്നിവയുടെ സ്വയം ചൂടാക്കൽ നിരക്കുകളുടെ ഒരു ഗ്രാഫാണ് ചിത്രം. NCM811 ഏകദേശം 105℃-ൽ ചൂടാകാൻ തുടങ്ങുന്നു, അതേസമയം NCM111 200℃ വരെയാകില്ല. NCM811-ന് 1℃-ൽ നിന്ന് 200℃/മിനിറ്റ് ഹീറ്റിംഗ് നിരക്ക് ഉണ്ട്, അതേസമയം NCM111-ന് 0.05℃/മിനിറ്റ് ചൂടാക്കൽ നിരക്ക് ഉണ്ട്, അതായത് NCM811/ ഗ്രാഫൈറ്റ് സിസ്റ്റത്തിന് നിർബന്ധിത സുരക്ഷാ സർട്ടിഫിക്കേഷൻ ലഭിക്കാൻ പ്രയാസമാണ്.

ഉയർന്ന നിക്കൽ ജീവനുള്ള വസ്തുക്കൾ ഭാവിയിൽ ഉയർന്ന ഊർജ്ജ സാന്ദ്രത ബാറ്ററിയുടെ പ്രധാന വസ്തുവായി മാറും. NCM811 ബാറ്ററി ലൈഫിന്റെ ദ്രുതഗതിയിലുള്ള ക്ഷയത്തിന്റെ പ്രശ്നം എങ്ങനെ പരിഹരിക്കാം? ആദ്യം, NCM811 ന്റെ കണികാ ഉപരിതലം അതിന്റെ പ്രകടനം മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനായി പരിഷ്കരിച്ചു. രണ്ടാമത്തേത്, ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് ഉപയോഗിക്കുന്നത്, രണ്ടിന്റെയും പരാന്നഭോജികളുടെ പ്രതികരണം കുറയ്ക്കാൻ കഴിയും, അങ്ങനെ അതിന്റെ സൈക്കിൾ ജീവിതവും സുരക്ഷിതത്വവും മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു. ചിത്രം

QR കോഡ് തിരിച്ചറിയാൻ ദീർഘനേരം അമർത്തുക, ലിഥിയം π ചേർക്കുക!

പങ്കിടാൻ സ്വാഗതം!