निकेल-कोबाल्ट-मॅंगनीज टर्नरी सामग्री सध्याच्या पॉवर बॅटरीच्या मुख्य सामग्रींपैकी एक आहे. कॅथोड सामग्रीसाठी तीन घटकांचे वेगवेगळे अर्थ आहेत, त्यापैकी निकेल घटक म्हणजे बॅटरीची क्षमता सुधारणे. निकेल सामग्री जितकी जास्त असेल तितकी सामग्री विशिष्ट क्षमता जास्त असेल. NCM811 ची विशिष्ट क्षमता 200mAh/g आहे आणि डिस्चार्ज प्लॅटफॉर्म सुमारे 3.8V आहे, जी उच्च ऊर्जा घनतेच्या बॅटरीमध्ये बनवता येते. तथापि, NCM811 बॅटरीची समस्या खराब सुरक्षितता आणि वेगवान सायकल जीवन क्षय आहे. सायकलचे आयुष्य आणि सुरक्षिततेवर परिणाम करणारी कारणे कोणती आहेत? ही समस्या कशी सोडवायची? खालील सखोल विश्लेषण आहे:

NCM811 बटण बॅटरी (NCM811/Li) आणि लवचिक पॅक बॅटरी (NCM811/ ग्रेफाइट) मध्ये बनवण्यात आली होती, आणि त्याची ग्रॅम क्षमता आणि पूर्ण बॅटरी क्षमतेची अनुक्रमे चाचणी करण्यात आली. एकल घटक प्रयोगासाठी सॉफ्ट-पॅक बॅटरी चार गटांमध्ये विभागली गेली. पॅरामीटर व्हेरिएबल कट-ऑफ व्होल्टेज होते, जे अनुक्रमे 4.1V, 4.2V, 4.3V आणि 4.4V होते. प्रथम, बॅटरी दोनदा 0.05c वर आणि नंतर 0.2C वर 30℃ वर सायकल चालवली गेली. 200 चक्रांनंतर, सॉफ्ट पॅक बॅटरी सायकल वक्र खालील आकृतीमध्ये दर्शविला आहे:

आकृतीवरून असे दिसून येते की उच्च कट-ऑफ व्होल्टेजच्या स्थितीत, जिवंत पदार्थ आणि बॅटरीची ग्रॅम क्षमता दोन्ही जास्त आहेत, परंतु बॅटरी आणि सामग्रीची ग्रॅम क्षमता देखील जलद क्षय होते. याउलट, कमी कट-ऑफ व्होल्टेजवर (4.2V खाली), बॅटरीची क्षमता हळूहळू कमी होते आणि सायकलचे आयुष्य जास्त असते.

या प्रयोगात, परजीवी प्रतिक्रियेचा समथर्मल कॅलरीमेट्रीद्वारे अभ्यास करण्यात आला आणि सायकलिंग प्रक्रियेदरम्यान कॅथोड सामग्रीची रचना आणि आकारविज्ञानाचा ऱ्हास XRD आणि SEM द्वारे अभ्यासण्यात आला. निष्कर्ष खालीलप्रमाणे आहेत.

चित्र

प्रथम, स्ट्रक्चरल बदल हे बॅटरी सायकलचे आयुष्य कमी होण्याचे मुख्य कारण नाही

XRD आणि SEM च्या परिणामांवरून असे दिसून आले की 4.1c वर 4.2 चक्रांनंतर इलेक्ट्रोड आणि 4.3V, 4.4V, 200V आणि 0.2V च्या कट-ऑफ व्होल्टेजसह कण आकारविज्ञान आणि बॅटरीच्या अणु रचनेत कोणताही स्पष्ट फरक नाही. म्हणून, चार्जिंग आणि डिस्चार्जिंग दरम्यान जिवंत पदार्थांचे जलद संरचनात्मक बदल हे बॅटरी सायकलचे आयुष्य कमी होण्याचे मुख्य कारण नाही. त्याऐवजी, इलेक्ट्रोलाइट आणि डेलिथियम अवस्थेतील जिवंत पदार्थाचे अत्यंत प्रतिक्रियाशील कण यांच्यातील इंटरफेसमधील परजीवी प्रतिक्रिया हे 4.2V उच्च व्होल्टेज चक्रातील बॅटरीचे आयुष्य कमी होण्याचे मुख्य कारण आहे.

(1) SEM

चित्र

चित्र

A1 आणि A2 या बॅटरीच्या SEM प्रतिमा अभिसरण न करता आहेत. B ~ E 200C स्थितीत 0.5 सायकल नंतर सकारात्मक इलेक्ट्रोड जिवंत सामग्रीच्या आणि अनुक्रमे 4.1V/4.2V/4.3V/4.4V च्या चार्जिंग कट-ऑफ व्होल्टेजच्या SEM प्रतिमा आहेत. डाव्या बाजूला इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोप इमेज कमी मॅग्निफिकेशन अंतर्गत आहे आणि उजवी बाजू हाय मॅग्निफिकेशन अंतर्गत इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोप इमेज आहे. वरील आकृतीवरून पाहिल्याप्रमाणे, परिचालित बॅटरी आणि नॉन-सर्कुलटिंग बॅटरी यांच्यातील कण आकारविज्ञान आणि तुटण्याच्या डिग्रीमध्ये कोणताही महत्त्वपूर्ण फरक नाही.

(2) XRD प्रतिमा

वरील आकृतीवरून पाहिल्याप्रमाणे, आकार आणि स्थितीत पाच शिखरांमध्ये स्पष्ट फरक नाही.

(3) जाळीच्या पॅरामीटर्समध्ये बदल

चित्र

टेबलवरून पाहिल्याप्रमाणे, खालील मुद्दे:

1. अनसायकल ध्रुवीय प्लेट्सचे जाळीचे स्थिरांक NCM811 लाइव्ह पावडरशी सुसंगत असतात. जेव्हा सायकल कटऑफ व्होल्टेज 4.1V असतो, तेव्हा जाळीचा स्थिरांक मागील दोनपेक्षा लक्षणीय भिन्न नसतो आणि C अक्ष थोडासा वाढतो. 4.2V, 4.3V आणि 4.4V सह C-अक्षाचे जाळीचे स्थिरांक 4.1V (0.004 angms) पेक्षा लक्षणीय भिन्न नाहीत, तर A-अक्षावरील डेटा खूपच वेगळा आहे.

2. पाच गटांमधील Ni सामग्रीमध्ये कोणतेही महत्त्वपूर्ण बदल झाले नाहीत.

3. 4.1° वर 44.5V च्या परिभ्रमण व्होल्टेजसह ध्रुवीय प्लेट्स मोठ्या FWHM प्रदर्शित करतात, तर इतर नियंत्रण गट समान FWHM प्रदर्शित करतात.

बॅटरीच्या चार्जिंग आणि डिस्चार्जिंग प्रक्रियेत, C अक्ष मोठ्या प्रमाणात संकोचन आणि विस्तार आहे. उच्च व्होल्टेजवर बॅटरी सायकलचे आयुष्य कमी होणे हे जिवंत पदार्थांच्या संरचनेतील बदलांमुळे होत नाही. त्यामुळे, वरील तीन मुद्दे हे सत्यापित करतात की बॅटरी सायकलचे आयुष्य कमी होण्याचे मुख्य कारण संरचनात्मक बदल नाही.

चित्र

दुसरे, NCM811 बॅटरीचे सायकल लाइफ बॅटरीमधील परजीवी प्रतिक्रियाशी संबंधित आहे

NCM811 आणि ग्रेफाइट वेगवेगळ्या इलेक्ट्रोलाइट्सचा वापर करून लवचिक पॅक पेशी बनवले जातात. याउलट, दोन गटांच्या इलेक्ट्रोलाइटमध्ये अनुक्रमे 2% VC आणि PES211 जोडले गेले आणि बॅटरी सायकलनंतर दोन्ही गटांच्या क्षमता देखभाल दरात खूप फरक दिसून आला.

चित्र

वरील आकृतीनुसार, जेव्हा 2% VC सह बॅटरीचा कट-ऑफ व्होल्टेज 4.1V, 4.2V, 4.3V आणि 4.4V असतो, तेव्हा 70 चक्रांनंतर बॅटरीचा क्षमता देखभाल दर 98%, 98%, 91 असतो. % आणि 88%, अनुक्रमे. केवळ 40 चक्रांनंतर, PES211 जोडलेल्या बॅटरीचा क्षमता देखभाल दर 91%, 82%, 82%, 74% पर्यंत कमी झाला. महत्त्वाचे म्हणजे, मागील प्रयोगांमध्ये, PES424 सह NCM111/ ग्रेफाइट आणि NCM211/ ग्रेफाइट सिस्टमचे बॅटरी सायकलचे आयुष्य 2% VC पेक्षा चांगले होते. हे असे गृहीत धरते की इलेक्ट्रोलाइट ऍडिटीव्हचा उच्च-निकेल सिस्टममधील बॅटरीच्या आयुष्यावर महत्त्वपूर्ण प्रभाव पडतो.

वरील डेटावरून हे देखील दिसून येते की उच्च व्होल्टेज अंतर्गत सायकलचे आयुष्य कमी व्होल्टेजपेक्षा खूपच वाईट असते. ध्रुवीकरणाच्या समर्पक कार्याद्वारे, △V आणि सायकल वेळा, खालील आकृती मिळवता येते:

चित्र

हे पाहिले जाऊ शकते की कमी कट-ऑफ व्होल्टेजवर सायकल चालवताना बॅटरी △V लहान असते, परंतु जेव्हा व्होल्टेज 4.3V च्या वर वाढते तेव्हा △V झपाट्याने वाढते आणि बॅटरीचे ध्रुवीकरण वाढते, ज्यामुळे बॅटरीच्या आयुष्यावर खूप परिणाम होतो. VC आणि PES211 चा △V बदल दर भिन्न आहे हे आकृतीवरून देखील पाहिले जाऊ शकते, जे पुढे हे सत्यापित करते की वेगवेगळ्या इलेक्ट्रोलाइट ऍडिटीव्हसह बॅटरी ध्रुवीकरणाची डिग्री आणि वेग भिन्न आहे.

बॅटरीच्या परजीवी प्रतिक्रिया संभाव्यतेचे विश्लेषण करण्यासाठी आयसोथर्मल मायक्रोकॅलरीमेट्री वापरली गेली. ध्रुवीकरण, एंट्रोपी आणि परजीवी उष्णता प्रवाह सारखे पॅरामीटर्स आरएसओसीशी कार्यात्मक संबंध बनवण्यासाठी काढले गेले होते, खालील आकृतीमध्ये दर्शविल्याप्रमाणे:

चित्र

4.2V वर, परजीवी उष्णतेचा प्रवाह अचानक वाढलेला दर्शविला जातो, कारण उच्च डेलिथियम एनोड पृष्ठभाग उच्च व्होल्टेजवर इलेक्ट्रोलाइटसह सहजपणे प्रतिक्रिया देते. हे देखील स्पष्ट करते की चार्ज आणि डिस्चार्ज व्होल्टेज जितके जास्त तितक्या वेगाने बॅटरी देखभाल दर कमी का होतो.

चित्र

Iii. NCM811 ला खराब सुरक्षा आहे

सभोवतालचे तापमान वाढविण्याच्या स्थितीत, इलेक्ट्रोलाइटसह चार्जिंग स्थितीत NCM811 ची प्रतिक्रिया क्रियाकलाप NCM111 पेक्षा खूप जास्त आहे. म्हणून, बॅटरीच्या NCM811 उत्पादनाचा वापर राष्ट्रीय अनिवार्य प्रमाणन पास करणे कठीण आहे.

चित्र

आकृती 811℃ आणि 111℃ दरम्यान NCM70 आणि NCM350 च्या सेल्फ-हीटिंग दरांचा आलेख आहे. आकृती दर्शवते की NCM811 सुमारे 105℃ वर तापू लागते, तर NCM111 200℃ पर्यंत गरम होत नाही. NCM811 चा 1℃ वरून 200℃/min चा हीटिंग रेट आहे, तर NCM111 चा हीटिंग रेट 0.05℃/min आहे, याचा अर्थ NCM811/ ग्रेफाइट सिस्टमला अनिवार्य सुरक्षा प्रमाणपत्र मिळणे कठीण आहे.

उच्च निकेल जिवंत पदार्थ भविष्यात उच्च ऊर्जा घनतेच्या बॅटरीची मुख्य सामग्री असणे बंधनकारक आहे. NCM811 बॅटरीचे आयुष्य जलद क्षय होण्याची समस्या कशी सोडवायची? प्रथम, NCM811 च्या कण पृष्ठभागाची कार्यक्षमता सुधारण्यासाठी सुधारित केली गेली. दुसरे म्हणजे इलेक्ट्रोलाइट वापरणे जे या दोघांची परजीवी प्रतिक्रिया कमी करू शकते, जेणेकरून त्याचे सायकलचे आयुष्य आणि सुरक्षितता सुधारेल. चित्र

QR कोड ओळखण्यासाठी दीर्घकाळ दाबा, लिथियम π जोडा!

शेअर करण्यासाठी आपले स्वागत आहे!