Nyenzo ya ternary ya Nickel-cobalt-manganese ni moja ya nyenzo kuu za betri ya sasa ya nguvu. Vipengele vitatu vina maana tofauti kwa nyenzo za cathode, kati ya ambayo kipengele cha nickel ni kuboresha uwezo wa betri. Ya juu ya maudhui ya nikeli, juu ya uwezo wa nyenzo maalum. NCM811 ina uwezo maalum wa 200mAh/g na jukwaa la kutokwa la takriban 3.8V, ambalo linaweza kufanywa kuwa betri yenye msongamano mkubwa wa nishati. Walakini, shida ya betri ya NCM811 ni usalama duni na kuoza kwa maisha ya mzunguko wa haraka. Ni sababu gani zinazoathiri maisha na usalama wa mzunguko wake? Jinsi ya kutatua tatizo hili? Ufuatao ni uchambuzi wa kina:

NCM811 ilitengenezwa kuwa betri ya kitufe (NCM811/Li) na betri ya pakiti inayoweza kunyumbulika (NCM811/ grafiti), na uwezo wake wa gramu na uwezo kamili wa betri ulijaribiwa mtawalia. Betri ya pakiti laini iligawanywa katika vikundi vinne kwa jaribio la kipengele kimoja. Tofauti ya parameta ilikuwa voltage iliyokatwa, ambayo ilikuwa 4.1V, 4.2V, 4.3V na 4.4V, kwa mtiririko huo. Kwanza, betri iliendeshwa kwa baisikeli mara mbili kwa 0.05c na kisha kwa 0.2C kwa 30 ℃. Baada ya mizunguko 200, safu ya mzunguko wa pakiti laini ya betri imeonyeshwa kwenye takwimu:

Inaweza kuonekana kutoka kwa takwimu kwamba chini ya hali ya voltage ya juu ya kukata, uwezo wa gramu ya viumbe hai na betri zote mbili ni za juu, lakini uwezo wa gramu ya betri na nyenzo pia huharibika kwa kasi zaidi. Kinyume chake, kwa viwango vya chini vya kukatwa (chini ya 4.2V), uwezo wa betri hupungua polepole na maisha ya mzunguko ni mrefu.

Katika jaribio hili, mmenyuko wa vimelea ulichunguzwa na calorimetry ya isothermal na muundo na uharibifu wa morphology wa vifaa vya cathode wakati wa mchakato wa baiskeli ulijifunza na XRD na SEM. Hitimisho ni kama ifuatavyo:

Picha

Kwanza, mabadiliko ya muundo sio sababu kuu ya kupungua kwa maisha ya mzunguko wa betri

Matokeo ya XRD na SEM yalionyesha kuwa hapakuwa na tofauti dhahiri katika mofolojia ya chembe na muundo wa atomiki wa betri yenye elektrodi na volti iliyokatwa ya 4.1V, 4.2V, 4.3V na 4.4V baada ya mizunguko 200 kwa 0.2c. Kwa hiyo, mabadiliko ya haraka ya kimuundo ya vitu vilivyo hai wakati wa malipo na kutokwa sio sababu kuu ya kupungua kwa maisha ya mzunguko wa betri. Badala yake, miitikio ya vimelea kwenye kiolesura kati ya elektroliti na chembe tendaji sana za viumbe hai katika hali ya delithiamu ndiyo sababu kuu ya kupunguzwa kwa maisha ya betri kwenye mzunguko wa volti 4.2V.

(1) SEM

Picha

Picha

A1 na A2 ni picha za SEM za betri bila mzunguko. B ~ E ni picha za SEM za nyenzo hai ya elektrodi baada ya mzunguko wa 200 chini ya hali ya 0.5C na voltage ya kukata-chaji ya 4.1V/4.2V/4.3V/4.4V, mtawalia. Upande wa kushoto ni picha ya hadubini ya elektroni chini ya ukuzaji wa chini na upande wa kulia ni picha ya hadubini ya elektroni chini ya ukuzaji wa juu. Kama inavyoonekana kutoka kwa takwimu hapo juu, hakuna tofauti kubwa katika mofolojia ya chembe na kiwango cha kuvunjika kati ya betri inayozunguka na betri isiyozunguka.

(2) Picha za XRD

Kama inavyoonekana kutoka kwa takwimu hapo juu, hakuna tofauti dhahiri kati ya vilele vitano vya sura na msimamo.

(3) Mabadiliko ya vigezo vya kimiani

Picha

Kama inavyoonekana kwenye jedwali, mambo yafuatayo:

1. Vijiti vya kimiani vya sahani za polar ambazo hazijasafirishwa ni sawa na zile za poda hai ya NCM811. Wakati voltage ya mzunguko wa mzunguko ni 4.1V, mara kwa mara ya kimiani sio tofauti sana na mbili zilizopita, na mhimili wa C huongezeka kidogo. Viunga vya kimiani vya mhimili wa C wenye 4.2V, 4.3V na 4.4V si tofauti sana na zile za 4.1V (0.004 angms), wakati data kwenye mhimili wa A ni tofauti kabisa.

2. Hakukuwa na mabadiliko makubwa katika maudhui ya Ni katika makundi matano.

3. Sahani za polar na voltage inayozunguka ya 4.1V saa 44.5 ° huonyesha FWHM kubwa, wakati vikundi vingine vya udhibiti vinaonyesha FWHM sawa.

Katika mchakato wa malipo na kutokwa kwa betri, mhimili wa C una shrinkage kubwa na upanuzi. Kupungua kwa maisha ya mzunguko wa betri katika viwango vya juu vya voltage hakutokani na mabadiliko katika muundo wa vitu vilivyo hai. Kwa hiyo, pointi tatu zilizo hapo juu zinathibitisha kuwa mabadiliko ya muundo sio sababu kuu ya kupungua kwa maisha ya mzunguko wa betri.

Picha

Pili, maisha ya mzunguko wa betri ya NCM811 yanahusiana na mmenyuko wa vimelea kwenye betri

NCM811 na grafiti hufanywa kuwa seli za pakiti zinazonyumbulika kwa kutumia elektroliti tofauti. Kwa kulinganisha, 2% VC na PES211 ziliongezwa kwa elektroliti ya vikundi viwili, kwa mtiririko huo, na kiwango cha matengenezo ya uwezo wa vikundi viwili kilionyesha tofauti kubwa baada ya mzunguko wa betri.

Picha

Kulingana na takwimu hapo juu, wakati voltage ya kukatwa ya betri na 2% VC ni 4.1V, 4.2V, 4.3V na 4.4V, kiwango cha matengenezo ya uwezo wa betri baada ya mizunguko 70 ni 98%, 98%, 91. % na 88%, mtawalia. Baada ya mizunguko 40 tu, kiwango cha matengenezo ya uwezo wa betri iliyoongezwa PES211 ilipungua hadi 91%, 82%, 82%, 74%. Muhimu zaidi, katika majaribio ya awali, maisha ya mzunguko wa betri ya NCM424/ graphite na mifumo ya NCM111/ grafiti yenye PES211 yalikuwa bora kuliko yale yenye 2% VC. Hii inasababisha kudhani kuwa viungio vya elektroliti vina athari kubwa kwa maisha ya betri katika mifumo ya nikeli ya juu.

Inaweza pia kuonekana kutoka kwa data hapo juu kwamba maisha ya mzunguko chini ya voltage ya juu ni mbaya zaidi kuliko chini ya voltage ya chini. Kupitia utendakazi unaofaa wa ubaguzi, △V na nyakati za mzunguko, takwimu zifuatazo zinaweza kupatikana:

Picha

Inaweza kuonekana kuwa betri △V ni ndogo wakati wa kuendesha baisikeli kwa volti iliyokatwa kidogo, lakini voltage inapopanda juu ya 4.3V, △V huongezeka sana na mgawanyiko wa betri huongezeka, ambayo huathiri sana maisha ya betri. Inaweza pia kuonekana kutoka kwa takwimu kwamba △ kasi ya mabadiliko ya V ya VC na PES211 ni tofauti, ambayo inathibitisha zaidi kwamba kiwango na kasi ya utengano wa betri ni tofauti na viungio tofauti vya elektroliti.

Microcalorimetry isothermal ilitumiwa kuchanganua uwezekano wa mmenyuko wa vimelea wa betri. Vigezo kama vile ugawanyiko, entropy na mtiririko wa joto wa vimelea vilitolewa ili kufanya uhusiano wa utendaji na rSOC, kama inavyoonyeshwa kwenye takwimu hapa chini:

Picha

Juu ya 4.2V, mtiririko wa joto wa vimelea unaonyeshwa kuongezeka kwa ghafla, kwa sababu uso wa anode yenye delithiamu humenyuka kwa urahisi na elektroliti katika voltage ya juu. Hii pia inaelezea kwa nini juu ya malipo na kutokwa kwa voltage, kasi ya matengenezo ya betri hupungua.

Picha

Iii. NCM811 ina usalama duni

Chini ya hali ya kuongeza halijoto iliyoko, shughuli ya majibu ya NCM811 katika hali ya kuchaji na elektroliti ni kubwa zaidi kuliko ile ya NCM111. Kwa hiyo, matumizi ya NCM811 uzalishaji wa betri ni vigumu kupitisha vyeti vya lazima vya kitaifa.

Picha

Takwimu ni grafu ya viwango vya kujipatia joto vya NCM811 na NCM111 kati ya 70℃ na 350℃. Takwimu inaonyesha kuwa NCM811 huanza kupata joto karibu 105 ℃, wakati NCM111 haifikii hadi 200 ℃. NCM811 ina kiwango cha joto cha 1℃/min kutoka 200℃, wakati NCM111 ina kiwango cha joto cha 0.05℃/min, ambayo ina maana kwamba mfumo wa NCM811/ grafiti ni vigumu kupata uthibitisho wa lazima wa usalama.

Nikeli hai ya juu italazimika kuwa nyenzo kuu ya betri yenye msongamano mkubwa wa nishati katika siku zijazo. Jinsi ya kutatua tatizo la kuoza haraka kwa maisha ya betri ya NCM811? Kwanza, sehemu ya chembe ya NCM811 ilirekebishwa ili kuboresha utendaji wake. Ya pili ni kutumia electrolyte ambayo inaweza kupunguza mmenyuko wa vimelea wa mbili, ili kuboresha maisha ya mzunguko wake na usalama. Picha

Bonyeza kwa muda mrefu ili kutambua msimbo wa QR, ongeza lithiamu π!

Karibu kushiriki!