निकल-कोबाल्ट-म्यांगनीज टर्नरी सामग्री हालको पावर ब्याट्रीको मुख्य सामग्रीहरू मध्ये एक हो। क्याथोड सामग्रीको लागि तीन तत्वहरूको फरक अर्थ छ, जसमध्ये निकल तत्व ब्याट्रीको क्षमता सुधार गर्न हो। निकल सामग्री जति उच्च हुन्छ, सामग्रीको विशिष्ट क्षमता त्यति नै उच्च हुन्छ। NCM811 सँग 200mAh/g को विशिष्ट क्षमता र लगभग 3.8V को डिस्चार्ज प्लेटफर्म छ, जसलाई उच्च ऊर्जा घनत्व ब्याट्री बनाउन सकिन्छ। यद्यपि, NCM811 ब्याट्रीको समस्या कमजोर सुरक्षा र छिटो चक्र जीवन क्षय हो। यसको चक्र जीवन र सुरक्षालाई असर गर्ने कारणहरू के हुन्? यो समस्या कसरी समाधान गर्ने? निम्न एक गहन विश्लेषण हो:

NCM811 लाई बटन ब्याट्री (NCM811/Li) र लचिलो प्याक ब्याट्री (NCM811/ ग्रेफाइट) मा बनाइएको थियो र यसको ग्राम क्षमता र पूर्ण ब्याट्री क्षमता क्रमशः परीक्षण गरिएको थियो। सफ्ट-प्याक ब्याट्रीलाई एकल कारक प्रयोगको लागि चार समूहमा विभाजन गरिएको थियो। प्यारामिटर चर कट-अफ भोल्टेज थियो, जुन क्रमशः 4.1V, 4.2V, 4.3V र 4.4V थियो। पहिले, ब्याट्री 0.05c मा दुई पटक र त्यसपछि 0.2℃ मा 30C मा साइकल गरिएको थियो। 200 चक्र पछि, सफ्ट प्याक ब्याट्री चक्र वक्र तलको चित्रमा देखाइएको छ:

यो चित्रबाट देख्न सकिन्छ कि उच्च कट-अफ भोल्टेजको अवस्थामा, जीवित पदार्थ र ब्याट्रीको ग्राम क्षमता दुबै उच्च हुन्छ, तर ब्याट्री र सामग्रीको ग्राम क्षमता पनि छिटो क्षय हुन्छ। यसको विपरित, कम कट-अफ भोल्टेजहरूमा (4.2V तल), ब्याट्रीको क्षमता बिस्तारै घट्छ र साइकलको आयु लामो हुन्छ।

यस प्रयोगमा, परजीवी प्रतिक्रियालाई आइसोथर्मल क्यालोरीमेट्रीद्वारा अध्ययन गरिएको थियो र साइकल चलाउने प्रक्रियाको क्रममा क्याथोड सामग्रीको संरचना र आकारविज्ञान क्षरण XRD र SEM द्वारा अध्ययन गरिएको थियो। निष्कर्षहरू निम्नानुसार छन्:

चित्र

पहिलो, संरचनात्मक परिवर्तन ब्याट्री चक्र जीवन गिरावट को मुख्य कारण होइन

XRD र SEM को नतिजाहरूले 4.1c मा 4.2 चक्र पछि 4.3V, 4.4V, 200V र 0.2V को इलेक्ट्रोड र कट-अफ भोल्टेजको साथ ब्याट्रीको कण आकार विज्ञान र परमाणु संरचनामा कुनै स्पष्ट भिन्नता थिएन। त्यसकारण, चार्जिङ र डिस्चार्जिङको समयमा जीवित पदार्थको द्रुत संरचनात्मक परिवर्तन ब्याट्री चक्र जीवनको गिरावटको मुख्य कारण होइन। यसको सट्टा, इलेक्ट्रोलाइट र डेलिथियम राज्यमा प्रत्यक्ष पदार्थको उच्च प्रतिक्रियाशील कणहरू बीचको इन्टरफेसमा परजीवी प्रतिक्रियाहरू 4.2V उच्च भोल्टेज चक्रमा कम ब्याट्री जीवनको मुख्य कारण हुन्।

(1) SEM

चित्र

चित्र

A1 र A2 सर्कुलेशन बिना ब्याट्रीको SEM छविहरू हुन्। B ~ E 200C अवस्था अन्तर्गत 0.5 चक्र पछि सकारात्मक इलेक्ट्रोड जीवित सामग्रीको SEM छविहरू हुन् र क्रमशः 4.1V/4.2V/4.3V/4.4V को चार्ज कट-अफ भोल्टेज। बायाँ छेउ कम म्याग्निफिकेसन अन्तर्गत इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोप छवि हो र दायाँ छेउ उच्च म्याग्निफिकेसन अन्तर्गत इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोप छवि हो। माथिको चित्रबाट देख्न सकिन्छ, परिसंचरण ब्याट्री र गैर-सर्क्युलेटिंग ब्याट्री बीचको कण मोर्फोलोजी र ब्रेकेज डिग्रीमा कुनै महत्त्वपूर्ण भिन्नता छैन।

(2) XRD छविहरू

माथिको चित्रबाट देख्न सकिन्छ, आकार र स्थितिमा पाँच चुचुराहरू बीच कुनै स्पष्ट भिन्नता छैन।

(3) जाली मापदण्डहरूको परिवर्तन

चित्र

तालिकाबाट देख्न सकिन्छ, निम्न बिन्दुहरू:

1. अनसाइकल नगरिएको ध्रुवीय प्लेटहरूको जाली स्थिरांक NCM811 लाइभ पाउडरसँग मिल्दोजुल्दो छ। जब चक्र कटअफ भोल्टेज 4.1V हुन्छ, जाली स्थिरता अघिल्लो दुई भन्दा धेरै फरक हुँदैन, र C अक्ष थोरै बढ्छ। 4.2V, 4.3V र 4.4V सँग C-अक्षको जाली स्थिरांकहरू 4.1V (0.004 angms) भन्दा धेरै फरक छैनन्, जबकि A-अक्षमा भएका डेटाहरू एकदम फरक छन्।

2. पाँच समूहहरूमा Ni सामग्रीमा कुनै महत्त्वपूर्ण परिवर्तन भएको छैन।

3. 4.1° मा 44.5V को परिसंचरण भोल्टेज भएका ध्रुवीय प्लेटहरूले ठूलो FWHM प्रदर्शन गर्दछ, जबकि अन्य नियन्त्रण समूहहरूले समान FWHM प्रदर्शन गर्छन्।

ब्याट्रीको चार्जिङ र डिस्चार्जिङ प्रक्रियामा, C अक्षमा ठूलो संकुचन र विस्तार हुन्छ। उच्च भोल्टेजहरूमा ब्याट्री चक्र जीवनमा कमी जीवित पदार्थ संरचनामा परिवर्तनहरूको कारण होइन। तसर्थ, माथिका तीनवटा बुँदाहरूले ब्याट्री चक्रको आयु घट्नुको मुख्य कारण संरचनात्मक परिवर्तन होइन भनेर प्रमाणित गर्छ।

चित्र

दोस्रो, NCM811 ब्याट्रीको चक्र जीवन ब्याट्रीमा परजीवी प्रतिक्रियासँग सम्बन्धित छ।

NCM811 र ग्रेफाइट विभिन्न इलेक्ट्रोलाइटहरू प्रयोग गरेर लचिलो प्याक सेलहरूमा बनाइन्छ। यसको विपरीत, 2% VC र PES211 क्रमशः दुई समूहहरूको इलेक्ट्रोलाइटमा थपियो, र ब्याट्री चक्र पछि दुई समूहहरूको क्षमता मर्मत दरले ठूलो भिन्नता देखायो।

चित्र

माथिको चित्र अनुसार, जब 2% VC भएको ब्याट्रीको कट-अफ भोल्टेज 4.1V, 4.2V, 4.3V र 4.4V हुन्छ, 70 चक्र पछि ब्याट्रीको क्षमता मर्मत दर 98%, 98%, 91 हुन्छ। % र 88%, क्रमशः। केवल 40 चक्र पछि, थपिएको PES211 संग ब्याट्री को क्षमता मर्मत दर 91%, 82%, 82%, 74% मा घट्यो। महत्त्वपूर्ण रूपमा, अघिल्लो प्रयोगहरूमा, PES424 सँग NCM111/ ग्रेफाइट र NCM211/ ग्रेफाइट प्रणालीहरूको ब्याट्री चक्र जीवन 2% VC सँग भन्दा राम्रो थियो। यसले इलेक्ट्रोलाइट additives ले उच्च-निकेल प्रणालीहरूमा ब्याट्री जीवनमा महत्त्वपूर्ण प्रभाव पार्छ भन्ने धारणामा जान्छ।

माथिको तथ्याङ्कबाट यो पनि देख्न सकिन्छ कि उच्च भोल्टेज अन्तर्गत चक्र जीवन कम भोल्टेज अन्तर्गत भन्दा धेरै खराब छ। ध्रुवीकरण, △V र चक्र समय को फिटिंग प्रकार्य मार्फत, निम्न चित्र प्राप्त गर्न सकिन्छ:

चित्र

यो देख्न सकिन्छ कि कम कट-अफ भोल्टेजमा साइकल चलाउँदा ब्याट्री △V सानो हुन्छ, तर जब भोल्टेज 4.3V माथि बढ्छ, △V तीव्र रूपमा बढ्छ र ब्याट्री ध्रुवीकरण बढ्छ, जसले ब्याट्रीको जीवनलाई धेरै असर गर्छ। यो चित्रबाट पनि देख्न सकिन्छ कि VC र PES211 को △V परिवर्तन दर फरक छ, जसले ब्याट्री ध्रुवीकरणको डिग्री र गति फरक इलेक्ट्रोलाइट additives संग फरक छ भनेर थप प्रमाणित गर्दछ।

Isothermal microcalorimetry ब्याट्री को परजीवी प्रतिक्रिया सम्भाव्यता विश्लेषण गर्न प्रयोग गरिएको थियो। ध्रुवीकरण, एन्ट्रोपी र परजीवी ताप प्रवाह जस्ता प्यारामिटरहरू rSOC सँग कार्यात्मक सम्बन्ध बनाउन निकालिएको थियो, जस्तै तलको चित्रमा देखाइएको छ:

चित्र

4.2V माथि, परजीवी ताप प्रवाह अचानक बढेको देखाइएको छ, किनभने अत्यधिक डेलिथियम एनोड सतहले उच्च भोल्टेजमा इलेक्ट्रोलाइटसँग सजिलैसँग प्रतिक्रिया गर्दछ। यसले यो पनि बताउँछ कि किन चार्ज र डिस्चार्ज भोल्टेज बढी हुन्छ, ब्याट्री मर्मत दर जति छिटो घट्छ।

चित्र

iii। NCM811 मा कमजोर सुरक्षा छ

परिवेशको तापक्रम बढाउने अवस्थामा, इलेक्ट्रोलाइटको साथ चार्ज गर्ने अवस्थामा NCM811 को प्रतिक्रिया गतिविधि NCM111 को भन्दा धेरै ठूलो छ। त्यसकारण, ब्याट्रीको NCM811 उत्पादनको प्रयोग राष्ट्रिय अनिवार्य प्रमाणीकरण पास गर्न गाह्रो छ।

चित्र

यो आंकडा NCM811 र NCM111 को 70℃ र 350℃ बीचको स्व-ताप दरहरूको ग्राफ हो। तथ्याङ्कले देखाउँछ कि NCM811 लगभग 105 ℃ मा ताप्न सुरु हुन्छ, जबकि NCM111 200 ℃ सम्म हुँदैन। NCM811 को 1℃ बाट 200℃/min को ताप दर छ, जबकि NCM111 को 0.05℃/min को ताप दर छ, जसको मतलब NCM811/ ग्रेफाइट प्रणाली अनिवार्य सुरक्षा प्रमाणीकरण प्राप्त गर्न गाह्रो छ।

उच्च निकल जीवित पदार्थ भविष्यमा उच्च ऊर्जा घनत्व ब्याट्रीको मुख्य सामग्री हुन बाध्य छ। NCM811 ब्याट्री जीवनको द्रुत क्षयको समस्या कसरी समाधान गर्ने? पहिलो, NCM811 को कण सतह यसको प्रदर्शन सुधार गर्न परिमार्जन गरिएको थियो। दोस्रो इलेक्ट्रोलाइट प्रयोग गर्नु हो जसले दुईको परजीवी प्रतिक्रियालाई कम गर्न सक्छ, ताकि यसको चक्र जीवन र सुरक्षा सुधार गर्न सकिन्छ। तस्वीर

QR कोड पहिचान गर्न लामो प्रेस गर्नुहोस्, लिथियम π थप्नुहोस्!

साझा गर्न स्वागत छ!