Ces dernières années, avec l'expansion progressive du marché des véhicules électriques, les voitures électriques ont commencé à apparaître de plus en plus souvent dans notre vie quotidienne, que le produit est étroitement lié à notre sécurité de la vie et des biens, la sécurité des batteries de véhicules électriques est particulièrement important la puissance de la batterie à l'usine pour répondre aux besoins surchargent, sur la décharge, court-circuit et des tests d'acupuncture de sécurité très strictes pour assurer la sécurité de la batterie en cours d'utilisation et fiable.
Dans la conception actuelle d'une batterie au lithium-ion, des éléments de batterie Li sont, lors de la charge Li sortant de l'électrode positive pour fournir une électrode positive, une électrode négative incorporée dans le processus de décharge est tout le contraire. Dans des circonstances normales, nous allons quantité delithiated du contrôle positif dans une plage raisonnable, à la fois le potentiel de la matière d'électrode positive, sans provoquer l'affaissement de la structure d'électrode positive, afin de garantir la durée de vie de la sécurité et du cycle d'une batterie au lithium-ion, mais dans des cas particuliers, par exemple, Des dommages au BMS, des dysfonctionnements, etc. peuvent provoquer une surcharge des batteries lithium-ion, causant des problèmes de sécurité et des dommages aux performances de la batterie.
En général, nous pensons que dans le cas de surcharge, et une batterie lithium-ion à l'intérieur de la réaction peut se produire à: 1) la décomposition de l'électrolyte, l'électrode positive provoquée par la surcharge potentielle continue d'augmenter, lorsque le potentiel de l'électrode positive est supérieure à 4,5 V, les carbonates organiques électrolytiques conventionnelles a commencé à se décomposer le liquide, ce qui provoque des problèmes de sécurité; 2) Analyse de l'électrode négative Li, une batterie au lithium-ion sera plus élevée que la capacité théorique de l'électrode négative de l'électrode positive, on appelle taux de redondance ou de NP, de la capacité d'électrode négative générale que celle de l'30/10 positif %. Cependant, lorsque la surcharge, l'électrode positive vient excès Li, dépassant ainsi la capacité de l'électrode négative, ce qui entraîne la précipitation du métal Li sur la surface de l'électrode négative, qui peut non seulement causer des dommages à la performance de la batterie, mais aussi dans les cas graves conduire à un court-circuit à l'intérieur, causées par des accidents; Structure 3) effondrement du matériau d'électrode positive, batteries lithium-ion actuellement matériau ternaire classiques et des matériaux LCO appartiennent à une structure en couches, jusqu'à sa capacité théorique de 270mAh / g, mais qui seulement partiellement capables de prolapsus Li réversible, Par exemple, pour un matériau LCO, la capacité réversible est d'environ 140 mAh / g. En continuant à retirer Li, la structure en couches du matériau d'électrode positive perd son support et son affaissement structurel, entraînant une défaillance du matériau d'électrode positive.
Pour le matériau de cathode structure stratifiée en surcharge question se produira des dommages structurels, l'Argonne National Laboratory, Sandia National Laboratory et Oak Ridge National Laboratory Javier Bareño et al NMC532 matériau de structure en surcharge On constate que le matériau NMC532 ne s'effondre pas structurellement comme on l'imagine après surchargé mais maintient la structure en couches mais forme une couche contenant plus de C et O sur la surface de l'électrode positive produits de décomposition électrolytique. Il a également été trouvé dans la surcharge, une électrode négative film de SEI est consommé plus Li, et en partie sous la forme de métal de lithium Li sur l'électrode négative déposée, résultant en matériau contenu NMC532 Li a été re-déchargés à 0% d'apparitions SoC Déclin significatif.
Javier Bareño autre premier ORNL à Oak Ridge National Laboratory en utilisant la batterie de la poche de graphite NMC532 / de 1.5Ah a été préparé, puis les piles de paquets décrits ci-dessus SNL Sandia doux ont été chargés à 100%, 120%, 140%, 160%, 180% et 250% incidence état SoC (SoC 250%, dans lequel la charge conduit à une fuite de la pile), puis la décharge de la batterie mentionnée ci-dessus à 0% SoC ont été disséqués pour l'étude de la structure du matériau d'électrode positive surchargées.
Après la charge à un état image montre SoC différents, et ensuite déchargé à 0% des motifs de diffraction des rayons X de l'électrode positive du SoC, par rapport à d'autres plusieurs pics de diffraction, nous avons constaté avec surprise que, bien que l'électrode positive ont connu divers degrés de surcharge, mais le matériau d'électrode positive la structure de base ne soit pas détruite, seule une faible augmentation de la largeur du pic de diffraction, les moyens de batterie interne matériau avait une certaine contrainte.
Cela peut également être obtenu à partir d'images SEM (ci-dessous) la preuve, on peut le voir sur la figure, tout en subissant essai surcharge, mais le matériau de la forme des particules de NMC532 est encore bien visible, la morphologie des particules secondaires ne sont pas Un changement significatif est survenu.
Bien que le point de vue structurel, matériel de cheveux NMC532 pas importants changements structurels, mais du contenu Li local (illustré ci-dessous) course, lorsque la charge de plus de 120% SoC, tout en déchargeant à 0% SoC, matériel NMC532 teneur en Li peut toujours pas revenir à l'état initial est élevé, plus la charge et le SoC, la décharge complète Li contenu dans le matériau d'électrode positive moins. en effet, la désintégration structurelle du matériau d'électrode positive, mais il est plus susceptible de causer trop de charge processus l'anode un film SEI cultivé Li ou partiellement consommé sous forme de métal Li Li sur l'électrode négative déposée sur la surface, une plus grande quantité de Li consommée, ce qui conduit à réinsérer l'électrode positive Li considérablement réduite.
Pour étudier plus avant la surcharge structure de matériau NMC532 effet, Javier Bareño par XPS du matériau après différents niveaux de la surcharge de la batterie analysée, la principale modification se traduit par le changement d'intensité O1s matériau d'électrode positive et deux pics de diffraction P2P, O1s de changement de l'intensité du pic de diffraction peut être vu, les deux types de matériaux O est présent, est un espace 530eV correspondant à la plus électronégatif O, tels que les oxydes de métaux et d'oxygène à un atome d'oxygène supplémentaire NMC532 l'un est 533eV correspondant électronégativité O faible, par exemple, des éléments de la matière et O organiques. de ce point de vue, le nombre de deux types de O, pour le plus électronégatif nombre de 530eV O correspondant à la surcharge 180 pas beaucoup de changement, principalement en avant la surcharge SoC% à 250% avant qu'il y ait une augmentation plus importante, mais la teneur en O de la matière organique avec l'augmentation de l'augmentation des sommes perçues en trop, ce qui indique que le processus de surcharge la surface de l'électrode positive dans la solution d'électrolyte produit plus de produits de décomposition. pic P2p correspondant aux principaux produits de décomposition du P2O5 de la solution électrolytique, l'intensité de ce pic après surcharge se produit sensiblement augmenté, ce qui indique que la surface du produit de décomposition électrolytique de l'électrode positive augmente,Conformément aux résultats des O1s ci-dessus.
Du point de vue de l'analyse ci-dessus, la teneur en Li dans le matériau de cathode après la surcharge dépasse 140% SoC, le degré de surcharge avec décroît rapidement augmenté, ces pertes dans une large mesure sur le film anode Li SEI est consommée par la croissance de ou d'un métal précipité Li surface de l'électrode négative est formée à partir de XRD a constaté que n'a pas conduit à une destruction excessive de Li de NMC532 structure d'électrode positive, un matériau d'électrode positive après la surcharge maintiennent la structure en couches, mais a conduit à la surcharge de l'électrolyte à la surface de l'électrode positive décomposition, comme en augmentant le degré de remplissage de l'électrolyte de la surface de l'électrode positive est également une augmentation correspondante du produit de décomposition après la surcharge atteint 250% SoC, l'électrolyte conduit à une décomposition thermique, plus le gaz produit, conduisant à une cellule la fuite.
