Тројни материјал никл-кобалт-манган је један од главних материјала тренутне батерије. Три елемента имају различита значења за материјал катоде, међу којима је елемент никла да побољша капацитет батерије. Што је већи садржај никла, већи је капацитет материјала. НЦМ811 има специфичан капацитет од 200 мАх/г и платформу за пражњење од око 3.8 В, од које се може направити батерија високе густине енергије. Међутим, проблем батерије НЦМ811 је лоша сигурност и брзо пропадање животног циклуса. Који су разлози који утичу на животни век и безбедност његовог циклуса? Како решити овај проблем? Следи детаљна анализа:

НЦМ811 је направљен у дугмасту батерију (НЦМ811/Ли) и флексибилну батерију (НЦМ811/графит), а тестирани су њен капацитет у граму и пуни капацитет батерије. Мекана батерија је подељена у четири групе за експеримент са једним фактором. Варијабла параметра је био напон прекида, који је био 4.1В, 4.2В, 4.3В и 4.4В, респективно. Прво, батерија је промењена два пута на 0.05Ц, а затим на 0.2Ц на 30℃. Након 200 циклуса, крива циклуса батерије меког паковања је приказана на слици испод:

Са слике се може видети да су у условима високог граничног напона и грамски капацитет живе материје и батерије велики, али и грамски капацитет батерије и материјала такође брже пропадају. Напротив, при нижим граничним напонима (испод 4.2 В), капацитет батерије се споро смањује и животни век циклуса је дужи.

У овом експерименту, паразитска реакција је проучавана изотермном калориметријом, а структура и морфолошка деградација катодних материјала током циклусног процеса су проучавани КСРД и СЕМ. Закључци су следећи:

Слика

Прво, структурна промена није главни узрок смањења животног века батерије

Резултати КСРД и СЕМ показали су да није било очигледне разлике у морфологији честица и атомској структури батерије са електродом и напоном прекида од 4.1В, 4.2В, 4.3В и 4.4В након 200 циклуса на 0.2ц. Стога, брза структурна промена живе материје током пуњења и пражњења није главни разлог за смањење животног века батерије. Уместо тога, паразитске реакције на интерфејсу између електролита и високо реактивних честица живе материје у делитијумском стању су главни узрок смањеног века батерије у циклусу високог напона од 4.2 В.

(1) СЕМ

Слика

Слика

А1 и А2 су СЕМ слике батерије без циркулације. Б ~ Е су СЕМ слике живог материјала позитивне електроде након 200 циклуса под условима од 0.5Ц и граничним напоном пуњења од 4.1В/4.2В/4.3В/4.4В, респективно. Лева страна је слика електронског микроскопа под малим увећањем, а десна је слика електронског микроскопа под великим увећањем. Као што се може видети са горње слике, не постоји значајна разлика у морфологији честица и степену лома између циркулишуће батерије и батерије која не циркулише.

(2) КСРД слике

Као што се може видети са горње слике, не постоји очигледна разлика између пет врхова у облику и положају.

(3) Промена параметара решетке

Слика

Као што се може видети из табеле, следеће тачке:

1. Константе решетке нецикличних поларних плоча су конзистентне са онима НЦМ811 живог праха. Када је напон прекида циклуса 4.1В, константа решетке се не разликује значајно од претходне две, а Ц оса се мало повећава. Константе решетке Ц-осе са 4.2В, 4.3В и 4.4В се не разликују значајно од оних на 4.1В (0.004 ангмс), док су подаци на А-оси прилично различити.

2. Није било значајне промене у садржају Ни у пет група.

3. Поларне плоче са циркулишућим напоном од 4.1В на 44.5° показују велику ширину ширине, док друге контролне групе показују сличне ФВХМ.

У процесу пуњења и пражњења батерије, Ц оса има велико скупљање и ширење. Смањење животног века батерије при високим напонима није последица промена у структури живе материје. Стога, горње три тачке потврђују да структурна промена није главни разлог за смањење животног века батерије.

Слика

Друго, животни век батерије НЦМ811 повезан је са паразитском реакцијом у батерији

НЦМ811 и графит се праве у флексибилне ћелије помоћу различитих електролита. Насупрот томе, 2% ВЦ и ПЕС211 су додани у електролит две групе, респективно, а стопа одржавања капацитета две групе показала је велику разлику након циклуса батерије.

Слика

Према горњој слици, када је гранични напон батерије са 2% ВЦ 4.1В, 4.2В, 4.3В и 4.4В, стопа одржавања капацитета батерије након 70 циклуса је 98%, 98%, 91 % и 88%, респективно. После само 40 циклуса, стопа одржавања капацитета батерије са додатком ПЕС211 смањена је на 91%, 82%, 82%, 74%. Важно је да је у претходним експериментима животни век батерије система НЦМ424/графита и НЦМ111/графита са ПЕС211 био бољи од оног са 2% ВЦ. Ово доводи до претпоставке да адитиви електролита имају значајан утицај на трајање батерије у системима са високим садржајем никла.

Такође се из горњих података може видети да је животни век циклуса под високим напоном много лошији од оног под ниским напоном. Кроз функцију уклапања поларизације, △В и времена циклуса, може се добити следећа цифра:

Слика

Може се видети да је батерија △В мала када се креће на ниском граничном напону, али када напон порасте изнад 4.3В, △В нагло расте и поларизација батерије се повећава, што у великој мери утиче на век трајања батерије. Са слике се такође може видети да је брзина промене △В код ВЦ и ПЕС211 различита, што даље потврђује да су степен и брзина поларизације батерије различити са различитим адитивима електролита.

За анализу вероватноће паразитске реакције батерије коришћена је изотермална микрокалориметрија. Параметри као што су поларизација, ентропија и паразитски топлотни ток су екстраховани да би се направио функционални однос са рСОЦ, као што је приказано на слици испод:

Слика

Изнад 4.2 В, показује се да се паразитски топлотни ток нагло повећава, јер површина аноде са високим садржајем делицијума лако реагује са електролитом на високом напону. Ово такође објашњава зашто што је већи напон пуњења и пражњења, брже се смањује стопа одржавања батерије.

Слика

Иии. НЦМ811 има лошу сигурност

Под условом повећања температуре околине, реакциона активност НЦМ811 у стању пуњења са електролитом је много већа од оне код НЦМ111. Због тога је употреба батерија НЦМ811 тешко проћи обавезну националну сертификацију.

Слика

Слика је график стопе самозагревања НЦМ811 и НЦМ111 између 70℃ и 350℃. Слика показује да НЦМ811 почиње да се загрева на око 105℃, док се НЦМ111 не загрева до 200℃. НЦМ811 има брзину загревања од 1℃/мин од 200℃, док НЦМ111 има брзину грејања од 0.05℃/мин, што значи да је НЦМ811/ графитном систему тешко добити обавезну безбедносну сертификацију.

Жива материја са високим садржајем никла ће у будућности бити главни материјал за батерије велике густине енергије. Како решити проблем брзог пропадања батерије НЦМ811? Прво, површина честица НЦМ811 је модификована да би се побољшале његове перформансе. Други је да се користи електролит који може смањити паразитску реакцију ова два, како би се побољшао животни век и сигурност његовог циклуса. Слика

Дуго притисните да идентификујете КР код, додајте литијум π!

Добродошли да поделите!