Nikel-kobalt-marganets uchlik materiali joriy quvvat akkumulyatorining asosiy materiallaridan biridir. Uch element katod materiali uchun turli xil ma’nolarga ega, ular orasida nikel elementi batareyaning quvvatini yaxshilashdir. Nikel miqdori qanchalik yuqori bo’lsa, materialning o’ziga xos qobiliyati shunchalik yuqori bo’ladi. NCM811 o’ziga xos quvvati 200mAh/g va zaryadsizlanish platformasi taxminan 3.8V bo’lib, uni yuqori energiya zichligi batareyasiga aylantirish mumkin. Biroq, NCM811 batareyasining muammosi xavfsizlikning pastligi va aylanish muddatining tez pasayishi. Uning aylanish muddati va xavfsizligiga ta’sir qiluvchi sabablar qanday? Bu muammoni qanday hal qilish mumkin? Quyida chuqur tahlil qilingan:

NCM811 tugma batareyasi (NCM811/Li) va moslashuvchan to’plamli batareyaga (NCM811/grafit) ishlab chiqarilgan va uning gramm sig’imi va to’liq batareya quvvati mos ravishda sinovdan o’tgan. Yagona faktorli tajriba uchun yumshoq paketli batareya to’rt guruhga bo’lingan. Parametr o’zgaruvchisi mos ravishda 4.1V, 4.2V, 4.3V va 4.4V bo’lgan o’chirish kuchlanishi edi. Birinchidan, batareya ikki marta 0.05C da, keyin 0.2C da 30 ℃ da aylantirildi. 200 tsikldan so’ng, yumshoq paketli batareyaning aylanish egri chizig’i quyidagi rasmda ko’rsatilgan:

Rasmdan ko’rinib turibdiki, yuqori uzilish kuchlanishi sharoitida tirik materiya va batareyaning gramm sig’imi ham yuqori, lekin batareya va materialning gramm sig’imi ham tezroq parchalanadi. Aksincha, pastroq o’chirish kuchlanishlarida (4.2 V dan past) batareya quvvati sekin pasayadi va aylanish muddati uzoqroq bo’ladi.

Ushbu tajribada parazitar reaktsiya izotermik kalorimetriya va katodli materiallarning aylanish jarayonida tuzilishi va morfologik degradatsiyasi XRD va SEM orqali o’rganildi. Xulosalar quyidagicha:

Rasm

Birinchidan, tizimli o’zgarish batareyaning ishlash muddatini pasayishining asosiy sababi emas

XRD va SEM natijalari shuni ko’rsatdiki, 4.1c da 4.2 tsikldan so’ng elektrod va 4.3V, 4.4V, 200V va 0.2V kuchlanishli o’chirish kuchlanishi bilan batareyaning zarracha morfologiyasi va atom tuzilishida aniq farq yo’q. Shuning uchun, zaryadlash va zaryadsizlanish vaqtida tirik materiyaning tez strukturaviy o’zgarishi batareyaning ishlash muddatini qisqartirishning asosiy sababi emas. Buning o’rniga, elektrolitlar va delitiy holatidagi jonli moddalarning yuqori reaktiv zarralari orasidagi interfeysdagi parazitar reaktsiyalar 4.2V yuqori kuchlanishli tsiklda batareyaning ishlash muddatini qisqartirishning asosiy sababidir.

(1) SEM

Rasm

Rasm

A1 va A2 – aylanishsiz batareyaning SEM tasvirlari. B ~ E 200 sikldan keyin 0.5C holatida va mos ravishda 4.1V / 4.2V / 4.3V / 4.4V kuchlanishni o’chirish kuchlanishidan keyin musbat elektrodli tirik materialning SEM tasvirlari. Chap tomonda past kattalashtirishda elektron mikroskop tasviri va o’ng tomonda yuqori kattalashtirishda elektron mikroskop tasviri mavjud. Yuqoridagi rasmdan ko’rinib turibdiki, aylanma batareya va aylanma batareya o’rtasida zarrachalar morfologiyasi va sinish darajasida sezilarli farq yo’q.

(2) XRD tasvirlari

Yuqoridagi rasmdan ko’rinib turibdiki, shakli va holati bo’yicha beshta cho’qqi o’rtasida aniq farq yo’q.

(3) Panjara parametrlarining o’zgarishi

Rasm

Jadvaldan ko’rinib turibdiki, quyidagi fikrlar:

1. Qayta ishlanmagan qutb plitalarining panjara konstantalari NCM811 jonli kukunlari bilan mos keladi. Tsiklni kesish kuchlanishi 4.1V bo’lsa, panjara konstantasi oldingi ikkitadan sezilarli darajada farq qilmaydi va C o’qi biroz ortadi. 4.2V, 4.3V va 4.4V bo’lgan C o’qining panjara konstantalari 4.1V (0.004 angms) dan sezilarli darajada farq qilmaydi, A o’qi bo’yicha ma’lumotlar esa butunlay boshqacha.

2. Beshta guruhda Ni tarkibida sezilarli o’zgarishlar kuzatilmadi.

3. 4.1 ° da 44.5V aylanma kuchlanishli qutbli plitalar katta FWHMni ko’rsatadi, boshqa nazorat guruhlari esa xuddi shunday FWHMni ko’rsatadi.

Batareyani zaryadlash va tushirish jarayonida C o’qi katta qisqarish va kengayishga ega. Yuqori kuchlanishlarda batareyaning ishlash muddatini qisqartirish tirik materiya tuzilishidagi o’zgarishlar bilan bog’liq emas. Shu sababli, yuqoridagi uchta nuqta tizimli o’zgarishlar batareyaning ishlash muddatini qisqartirishning asosiy sababi emasligini tasdiqlaydi.

Rasm

Ikkinchidan, NCM811 batareyasining aylanish muddati akkumulyatordagi parazitar reaktsiya bilan bog’liq

NCM811 va grafit turli elektrolitlar yordamida moslashuvchan paketli hujayralarga aylanadi. Aksincha, 2% VC va PES211 ikki guruhning elektrolitlariga mos ravishda qo’shildi va ikki guruhning quvvatni saqlash tezligi batareya aylanishidan keyin katta farqni ko’rsatdi.

Rasm

Yuqoridagi rasmga ko’ra, 2% VC bilan batareyaning o’chirish kuchlanishi 4.1V, 4.2V, 4.3V va 4.4V bo’lsa, 70 tsikldan keyin batareyaning quvvatini saqlash darajasi 98%, 98%, 91 ni tashkil qiladi. mos ravishda % va 88%. Faqat 40 tsikldan so’ng, PES211 qo’shilgan batareyaning quvvatini saqlash darajasi 91%, 82%, 82%, 74% gacha kamaydi. Muhimi, oldingi tajribalarda PES424 bilan NCM111/ grafit va NCM211/ grafit tizimlarining batareyaning ishlash muddati 2% VC ga qaraganda yaxshiroq edi. Bu elektrolitlar qo’shimchalari yuqori nikelli tizimlarda batareyaning ishlash muddatiga sezilarli ta’sir ko’rsatadi degan taxminga olib keladi.

Yuqoridagi ma’lumotlardan ham ko’rinib turibdiki, yuqori kuchlanish ostida aylanish muddati past kuchlanishdan ko’ra ancha yomonroq. Polarizatsiya, △V va aylanish vaqtlarining moslash funktsiyasi orqali quyidagi ko’rsatkichni olish mumkin:

Rasm

Ko’rinib turibdiki, akkumulyator △V past kuchlanishda velosipedda harakatlanayotganda kichik, lekin kuchlanish 4.3V dan oshganda, △V keskin ortadi va batareyaning polarizatsiyasi kuchayadi, bu batareyaning ishlash muddatiga katta ta’sir qiladi. Bundan tashqari, rasmdan ko’rinib turibdiki, VC va PES211 ning △V o’zgarish tezligi turli xil elektrolitlar qo’shimchalari bilan batareyaning qutblanish darajasi va tezligi har xil ekanligini tasdiqlaydi.

Batareyaning parazitar reaktsiya ehtimolini tahlil qilish uchun izotermik mikrokalorimetriya qo’llanildi. Qutblanish, entropiya va parazitar issiqlik oqimi kabi parametrlar quyidagi rasmda ko’rsatilganidek, rSOC bilan funktsional aloqani o’rnatish uchun olingan:

Rasm

4.2V dan yuqori bo’lsa, parazitar issiqlik oqimi to’satdan kuchayadi, chunki yuqori delitiyli anod yuzasi yuqori kuchlanishdagi elektrolitlar bilan oson reaksiyaga kirishadi. Bu shuningdek, nima uchun zaryadlash va tushirish kuchlanishi qanchalik yuqori bo’lsa, batareyaga texnik xizmat ko’rsatish tezligi shunchalik tez pasayadi.

Rasm

Iii. NCM811 yomon xavfsizlikka ega

Atrof-muhit haroratini oshirish sharti bilan NCM811 ning elektrolitlar bilan zaryadlangan holatidagi reaktsiya faolligi NCM111 ga qaraganda ancha katta. Shu sababli, NCM811 batareya ishlab chiqarishidan foydalanish milliy majburiy sertifikatlashdan o’tish qiyin.

Rasm

Rasm NCM811 va NCM111 ning 70 ℃ dan 350 ℃ gacha bo’lgan o’z-o’zidan isitish tezligining grafigi. Rasmda ko’rsatilgandek, NCM811 taxminan 105 ℃ da qiziydi, NCM111 esa 200 ℃ gacha qizimaydi. NCM811 1 ℃ dan 200 ℃ / min isitish tezligiga ega, NCM111 esa 0.05 ℃ / min isitish tezligiga ega, bu NCM811 / grafit tizimining majburiy xavfsizlik sertifikatini olish qiyinligini anglatadi.

Yuqori nikelli tirik moddalar kelajakda yuqori energiya zichligi batareyasining asosiy materiali bo’lishi kerak. NCM811 batareyasining ishlash muddati tez parchalanishi muammosini qanday hal qilish mumkin? Birinchidan, NCM811 ning zarracha yuzasi uning ish faoliyatini yaxshilash uchun o’zgartirildi. Ikkinchisi, uning aylanish muddati va xavfsizligini yaxshilash uchun ikkalasining parazit reaktsiyasini kamaytiradigan elektrolitdan foydalanishdir. Rasm

QR kodini aniqlash uchun uzoq bosing, litiy p qo’shing!

Ulashish uchun xush kelibsiz!