Home / Blog / Industry / Hapit na ang tingtugnaw, tan-awa ang low-temperature analysis phenomenon sa lithium-ion nga mga baterya

Hapit na ang tingtugnaw, tan-awa ang low-temperature analysis phenomenon sa lithium-ion nga mga baterya

18 Oct, 2021

By hoppt

Ang pasundayag sa mga baterya sa lithium-ion naapektuhan pag-ayo sa ilang kinetic nga mga kinaiya. Tungod kay ang Li + kinahanglan nga ma-desolve una kung kini mabutang sa graphite nga materyal, kini kinahanglan nga mag-ut-ot sa usa ka piho nga kantidad sa enerhiya ug makapugong sa pagsabwag sa Li + ngadto sa graphite. Sa kasukwahi, kung ang Li + gipagawas gikan sa graphite nga materyal ngadto sa solusyon, ang proseso sa solvation mahitabo una, ug ang proseso sa solvation wala magkinahanglan og konsumo sa enerhiya. Ang Li + dali nga makatangtang sa graphite, nga mosangput sa usa ka labi ka kabus nga pagdawat sa bayad sa materyal nga graphite. Sa discharge acceptability .

Sa ubos nga temperatura, ang kinetic nga mga kinaiya sa negatibo nga graphite electrode miuswag ug nahimong mas grabe. Busa, ang electrochemical polarization sa negatibo nga electrode mao ang kamahinungdanon intensified sa panahon sa pag-charge nga proseso, nga daling mosangpot sa ulan sa metallic lithium sa ibabaw sa nawong sa negatibo nga electrode. Ang panukiduki ni Christian von Lüders sa Technical University of Munich, Germany, nagpakita nga sa -2°C, ang charge rate milapas sa C/2, ug ang gidaghanon sa metal lithium precipitation mitaas pag-ayo. Pananglitan, sa rate sa C/2, ang kantidad sa lithium plating sa kaatbang nga electrode surface mao ang bahin sa tibuuk nga bayad. 5.5% sa kapasidad apan moabot sa 9% ubos sa 1C magnification. Ang precipitated metallic lithium mahimong molambo pa ug sa kadugayan mahimong lithium dendrites, molusot sa diaphragm ug magpahinabog short-circuiting sa positibo ug negatibong electrodes. Busa, gikinahanglan nga likayan ang pag-charge sa lithium-ion nga baterya sa ubos nga temperatura kutob sa mahimo. Kung kinahanglan nga i-charge ang baterya sa usa ka mubu nga temperatura, hinungdanon nga magpili usa ka gamay nga sulud aron ma-charge ang baterya sa lithium-ion kutob sa mahimo ug hingpit nga itago ang baterya sa lithium-ion pagkahuman sa pag-charge aron masiguro nga ang metallic lithium nag-agas gikan sa negatibo nga elektrod. mahimong mo-react sa graphite ug i-embed sa negatibo nga graphite electrode.

Si Veronika Zinth ug uban pa sa Technical University of Munich migamit sa neutron diffraction ug uban pang mga pamaagi sa pagtuon sa kinaiya sa lithium evolution sa mga lithium-ion nga baterya sa ubos nga temperatura nga -20°C. Ang neutron diffraction usa ka bag-ong pamaagi sa pag-ila sa bag-ohay nga mga tuig. Kung itandi sa XRD, ang neutron diffraction mas sensitibo sa mga elemento sa kahayag (Li, O, N, ug uban pa), busa kini angayan kaayo alang sa dili makadaot nga pagsulay sa mga baterya sa lithium-ion.

Sa eksperimento, gigamit ni VeronikaZinth ang NMC111/graphite 18650 nga baterya aron tun-an ang kinaiya sa ebolusyon sa lithium sa mga baterya sa lithium-ion sa ubos nga temperatura. Ang baterya gi-charge ug gi-discharge sa panahon sa pagsulay sumala sa proseso nga gipakita sa hulagway sa ubos.

Ang mosunud nga numero nagpakita sa pagbag-o sa hugna sa negatibo nga elektrod sa ilawom sa lainlaing mga SoC sa panahon sa ikaduha nga siklo sa pag-charge sa C / 30 rate nga pagsingil. Morag sa 30.9% SoC, ang mga hugna sa negatibo nga electrode kasagaran LiC12, Li1-XC18, ug gamay nga kantidad sa LiC6 Composition; human ang SoC molapas sa 46%, ang diffraction intensity sa LiC12 nagpadayon sa pagkunhod, samtang ang gahum sa LiC6 nagpadayon sa pagdugang. Bisan pa, bisan kung nahuman na ang katapusan nga bayad, tungod kay ang 1503mAh ra ang gi-charge sa mubu nga temperatura (ang kapasidad mao ang 1950mAh sa temperatura sa kwarto), ang LiC12 naa sa negatibo nga electrode. Ibutang ta nga ang pag-charge sa kasamtangan gikunhoran ngadto sa C/100. Niana nga kaso, ang baterya mahimo gihapon nga makakuha og kapasidad nga 1950mAh sa ubos nga temperatura, nga nagpakita nga ang pagkunhod sa gahum sa lithium-ion nga mga baterya sa ubos nga temperatura nag-una tungod sa pagkadaut sa mga kondisyon sa kinetic.

Ang numero sa ubos nagpakita sa pagbag-o sa hugna sa graphite sa negatibo nga electrode sa panahon sa pag-charge sumala sa rate sa C/5 sa ubos nga temperatura nga -20°C. Makita niini nga ang pagbag-o sa hugna sa graphite lahi kaayo kung itandi sa pagsingil sa rate sa C/30. Makita gikan sa numero nga kung ang SoC> 40%, ang kusog sa yugto sa baterya nga LiC12 sa ilawom sa rate sa pagsingil sa C / 5 mikunhod nga labi ka hinay, ug ang pagtaas sa kusog sa yugto sa LiC6 labi ka huyang kaysa sa C / 30. rate sa bayad. Gipakita niini nga sa medyo taas nga rate sa C / 5, ang dili kaayo LiC12 nagpadayon sa pag-intercalate sa lithium ug nakabig sa LiC6.

Ang numero sa ubos nagtandi sa mga pagbag-o sa hugna sa negatibong graphite electrode sa dihang nag-charge sa C/30 ug C/5 rates, matag usa. Gipakita sa numero nga alang sa duha nga lainlaing mga rate sa pag-charge, ang lithium-poor phase nga Li1-XC18 parehas kaayo. Ang kalainan kasagaran makita sa duha ka hugna sa LiC12 ug LiC6. Makita gikan sa numero nga ang hugna sa pagbag-o sa uso sa negatibo nga electrode medyo duol sa inisyal nga yugto sa pag-charge ubos sa duha ka bayranan sa bayad. Alang sa LiC12 nga hugna, kung ang kapasidad sa pag-charge moabot sa 950mAh (49% SoC), ang pagbag-o nga uso nagsugod sa pagpakita nga lahi. Kung moabut ang 1100mAh (56.4% SoC), ang LiC12 nga hugna sa ilawom sa duha nga pagpadako nagsugod sa pagpakita sa usa ka hinungdanon nga gintang. Kung nag-charge sa usa ka ubos nga rate sa C / 30, ang pagkunhod sa yugto sa LiC12 kusog kaayo, apan ang pagtulo sa LiC12 nga hugna sa rate sa C / 5 labi ka hinay; sa ato pa, ang kinetic nga kondisyon sa pagsal-ot sa lithium sa negatibo nga electrode madaot sa ubos nga temperatura. , Aron ang LiC12 dugang nga intercalates sa lithium aron makamugna ang LiC6 phase speed nga mikunhod. Sa susama, ang LiC6 nga hugna dali kaayong motaas sa ubos nga gikusgon sa C/30 apan mas hinay sa gikusgon nga C/5. Kini nagpakita nga sa C/5 nga rate, mas gamay nga Li ang nasulod sa kristal nga istruktura sa graphite, apan ang makapainteres kay ang kapasidad sa pag-charge sa baterya (1520.5mAh) sa C/5 nga charge rate mas taas kay sa C/30. / 1503.5 nga bayad sa bayad. Ang gahum (XNUMXmAh) mas taas. Ang sobra nga Li nga wala mabutang sa negatibo nga graphite electrode lagmit nga ma-precipitated sa graphite surface sa porma sa metallic lithium. Ang nagbarog nga proseso pagkahuman sa pag-charge nagpamatuod usab niini gikan sa kilid-gamay.

Ang mosunud nga numero nagpakita sa hugna nga istruktura sa negatibo nga graphite electrode pagkahuman sa pag-charge ug pagkahuman gibiyaan sa 20 ka oras. Sa katapusan sa pag-charge, ang hugna sa negatibo nga graphite electrode lahi kaayo sa ilawom sa duha nga mga rate sa pagsingil. Sa C / 5, ang ratio sa LiC12 sa graphite anode mas taas, ug ang porsyento sa LiC6 mas ubos, apan human sa pagbarug sulod sa 20 ka oras, ang kalainan tali sa duha nahimong gamay.

Ang numero sa ubos nagpakita sa pagbag-o sa hugna sa negatibo nga graphite electrode sa panahon sa 20h nga proseso sa pagtipig. Makita kini gikan sa numero nga bisan kung ang mga hugna sa duha nga magkaatbang nga mga electrodes lahi gihapon sa sinugdanan, tungod kay ang oras sa pagtipig nagdugang, ang duha nga mga matang sa pag-charge Ang yugto sa graphite anode sa ilawom sa pagpadako nausab kaayo. Ang LiC12 mahimong magpadayon nga mabag-o sa LiC6 sa panahon sa proseso sa estante, nga nagpakita nga ang Li magpadayon nga ma-embed sa graphite sa panahon sa proseso sa shelving. Kini nga bahin sa Li lagmit nga metallic lithium precipitated sa nawong sa negatibo nga graphite electrode sa ubos nga temperatura. Ang dugang nga pag-analisar nagpakita nga sa katapusan sa pag-charge sa C/30 rate, ang lebel sa lithium intercalation sa negatibong graphite electrode mao ang 68%. Bisan pa, ang lebel sa lithium intercalation misaka ngadto sa 71% human sa shelving, usa ka pagtaas sa 3%. Sa pagtapos sa pag-charge sa C / 5 rate, ang lithium insertion degree sa negatibo nga graphite electrode mao ang 58%, apan human nga gibiyaan sulod sa 20 ka oras, kini misaka ngadto sa 70%, usa ka kinatibuk-ang pagtaas sa 12%.

Gipakita sa panukiduki sa ibabaw nga kung nag-charge sa mubu nga temperatura, ang kapasidad sa baterya mokunhod tungod sa pagkadaot sa mga kondisyon sa kinetic. Kini usab mag-ulan sa lithium metal sa ibabaw sa negatibo nga electrode tungod sa pagkunhod sa graphite lithium insertion rate. Bisan pa, pagkahuman sa usa ka yugto sa pagtipig, Kini nga bahin sa metallic lithium mahimong ma-embed sa graphite pag-usab; Sa aktuwal nga paggamit, ang oras sa estante kanunay nga mubo, ug walay garantiya nga ang tanan nga metallic lithium mahimong i-embed sa graphite pag-usab, mao nga kini mahimong hinungdan sa pipila ka metallic lithium nga magpadayon sa paglungtad sa negatibo nga electrode. Ang nawong sa lithium-ion nga baterya makaapektar sa kapasidad sa lithium-ion nga baterya ug mahimong makapatunghag mga lithium dendrite nga makadaot sa kaluwasan sa lithium-ion nga baterya. Busa, sulayi nga likayan ang pag-charge sa lithium-ion nga baterya sa ubos nga temperatura. Ubos nga kasamtangan, ug pagkahuman sa pag-set, siguroha ang igo nga oras sa estante aron mapapas ang metal nga lithium sa negatibo nga graphite electrode.

Kini nga artikulo nag-una nga nagtumong sa mosunod nga mga dokumento. Ang report gigamit lang sa pagpaila ug pagrepaso sa may kalabotan nga mga buhat sa siyensya, pagtudlo sa classroom, ug siyentipikong panukiduki. Dili alang sa komersyal nga paggamit. Kung naa kay bisan unsang mga isyu sa copyright, palihug ayaw pagduhaduha sa pagkontak kanamo.

1. Rate nga kapabilidad sa graphite nga mga materyales isip negatibo nga mga electrodes sa lithium-ion capacitors, Electrochimica Acta 55 (2010) 3330 - 3335 , SRSivakkumar, JY Nerkar, AG Pandolfo

2.Lithium plating sa lithium-ion nga mga baterya nga giimbestigahan pinaagi sa boltahe nga relaxation ug in situ neutron diffraction,Journal of Power Sources 342(2017)17-23, Christian von Lüders, Veronika Zinth, Simon V.Erhard, Patrick J.Osswald, Michael Hofman , Ralph Gilles, Andreas Jossen

3.Lithium plating sa lithium-ion nga mga baterya sa sub-ambient nga temperatura nga gisusi sa in situ neutron diffraction, Journal of Power Sources 271 (2014) 152-159, Veronika Zinth, Christian von Lüders, Michael Hofmann, Johannes Hattendorff, Irmgard Buchberger, Simon Erhard, Joana Rebelo-Kornmeier, Andreas Jossen, Ralph Gilles

duol_puti
suod nga

Isulat ang pangutana dinhi

tubag sa sulod sa 6 ka oras, bisan unsa nga mga pangutana mao ang welcome!

    en English
    X
    [class^="wpforms-"]
    [class^="wpforms-"]