In der letzten Jahren mit der schrittweisen Erweiterung des Markts für Elektrofahrzeuge, begannen Elektroautos immer häufiger in unserem täglichen Leben zu erscheinen, da das Produkt eng mit unserem Leben und Eigentum Sicherheit verbunden ist, ist die Sicherheit von Batterien für Elektrofahrzeuge besonders wichtig die Leistung der Batterie in der Fabrik erfüllen die Bedürfnisse überladen, über die Entlastung, Kurzschluss und Akupunktur strenge Sicherheitstests Batteriesicherheit im Einsatz und zuverlässig zu gewährleisten.
In dem aktuellen Design einer Lithium-Ionen-Batterie, Li Batterieelemente sind, wenn der Ladevorgang Li von der positiven Elektrode eine positive Elektrode, eine negative Elektrode in eingebettet bereitzustellen herauskommt, ist der Entladevorgang genau das Gegenteil. Unter normalen Umständen wird man delithiated Menge der positiven Kontrolle in einem vernünftigen Rahmen, sowohl das volle Potential des positiven Elektrodenmaterials, ohne den Zusammenbruch der positiven Elektrodenstruktur verursacht, um die Sicherheit und Lebensdauer einer Lithium-Ionen-Batterie zu gewährleisten, aber in besonderen Fällen, zum Beispiel BMS Schäden, Fehler oder dergleichen, kann Überladung Lithium-Ionen-Batterie verursachen, Schäden an der Batterie Leistung und Sicherheit zu verursachen.
Im Allgemeinen denken wir, dass die Lithium-Ionen-Batterie im Falle einer Überladung intern reagieren wird: 1) Der Elektrolyt wird zersetzt und die Überladung bewirkt, dass das positive Potential weiter ansteigt.Wenn das positive Potential höher als 4,5 V ist, die herkömmliche organische Karbonat-Elektrolyse begann die Flüssigkeit zu zersetzen, Sicherheitsprobleme verursachen; 2) Analyse der negativen Elektrode Li, wird eine Lithium-Ionen-Batterie höher ist als die Auslegungskapazität der positiven Elektrode der negativen Elektrode, nennen wir Redundanz oder NP-Verhältnis, allgemein negative Elektrodenkapazität als die die positiven 10-30 %. wenn jedoch die Überladung, die positive Elektrode aus überschüssigem Li kommt, wodurch die Kapazität der negativen Elektrode übersteigt, was zu einer Ausfällung von Li-Metall auf der negativen Elektrodenoberfläche, die nicht nur eine Beschädigung der Batterieleistung führen kann, sondern auch in schweren Fällen zu einem Kurzschluss führen innen, 3) die Struktur des Kathodenmaterials kollabiert: Zur Zeit gehört der Hauptstrom von ternären Materialien und LCO-Materialien von Lithiumionenbatterien zu einer Schichtstruktur mit einer theoretischen Kapazität von bis zu 270 mAh / g, aber nur ein Teil von Li kann reversibel entfernt werden, B. LCO Material eine reversible Kapazität von etwa 140mAh / g, Li fortgesetzt prolaps kann Verlust einer Schichtstruktur des positiven Elektrodenmaterials Stützstruktur Kollaps verursachen auftritt, zu einem Versagen des Kathodenmaterials zur Folge hat.
Für das Kathodenmaterial in Frage Überladungsschichtstruktur Bauschäden, Argonne National Laboratory, Sandia National Laboratory und Oak Ridge National Laboratory Javier Bareño et al NMC532 Strukturmaterial in Überladungs auftreten Veränderungen in eingehenden Untersuchungen durchgeführt und festgestellt, NMC532 Material wußte nicht, wie das geschieht, nachdem der Überladungs uns die Struktur kollabiert gedacht, aber mit einer Schichtstruktur, aber die Bildung einer Schicht mehr C und O enthält, auf der Oberfläche der Kathode aufrechtzuerhalten Elektrolytabbauprodukte. Es wurde auch gefunden, dass nach Überladung der negative SEI-Film mehr Li verbraucht und ein Teil des Lithiums in Form von Metall Li in der negativen Elektrode ausfällt, was zur Entladung von Elektrizität auf 0% SoC-Li-Gehalt von NMC532-Material führt eine signifikante Abnahme.
Javier Bareño andere erste ORNL am Oak Ridge National Laboratory mit NMC532 / 1,5 Ah Graphit Beutel Batterie wurde hergestellt, dann die oben beschriebenen SNL Sandia weichen Paket Batterien zu 100% geladen wurden, 120%, 140%, 160%, 180% und 250% Schlagzustand SoC (250% SoC wobei das Laden auf ein Auslaufen der Batterie führt), und dann wird die zuvor erwähnte Batterieentladung auf 0% SoC wurde für die Untersuchung der Materialstruktur zergliedert überladene positive Elektrode.
SoC-Zustand zu einem anderen Bild, nach dem Laden zeigt, und dann entladen auf 0% XRD-Muster der positiven Elektrode des SoC, im Vergleich zu anderen mehrerer Beugungspeaks haben wir überraschenderweise gefunden, dass, obwohl die positive Elektrode hat unterschiedliche Grade der Überladungs erfahren, aber das positive Elektrodenmaterial Die Grundstruktur wurde nicht zerstört, nur eine geringe Zunahme der Breite des Beugungspeaks, was bedeutet, dass das Batteriematerial innerhalb eines bestimmten Grades von Stress.
Dies kann auch aus REM-Aufnahmen erhalten werden (siehe unten) die Beweise aus der Figur zu sehen ist, während Überladungstest unterziehen, aber die Partikelform NMC532 Material ist noch deutlich sichtbar, ist die Morphologie des Sekundärpartikels nicht Eine wesentliche Änderung trat auf.
Obwohl strukturell keine wesentlichen strukturellen Veränderungen im NMC532-Material beobachtet wurden, zeigt der lokale Li-Gehalt (wie in der folgenden Abbildung gezeigt), dass beim Laden von bis zu 120% SoC, Entladung auf 0% SoC, Li-Gehalt immer noch nicht in den Ausgangszustand zurückkehren kann, desto höher die Aufladung und die SOC, die vollständige Entladung Li in dem positiven Elektrodenmaterial weniger enthalten ist. Dies ist so, weil der strukturelle Zerfall des positiven Elektrodenmaterials, aber wahrscheinlicher ist, zu veranlassen, über~~POS=TRUNC Das Wachstum des negativen SEI-Films verbraucht Li oder einen Teil von Li-Ausscheidungen auf der negativen Elektrodenoberfläche in Form von metallischem Li, wobei mehr Li verbraucht wird, was zu einer signifikanten Abnahme von wieder in die positive Elektrode eingebettetem Li führt.
Zur weiteren Überladungs- Wirkung NMC532 Materialstruktur zu untersuchen, Javier Bareño durch XPS des Materials nach verschiedenen Ebenen der Batterie überladen analysiert wird die Hauptänderung in der positiven Elektrodenmaterial O1s Intensitätsänderung reflektierten und zwei Beugungspeaks p2p, O1s aus Veränderung der Intensität des Beugungspeaks zu erkennen ist, die beiden Arten von Material O vorhanden ist, ein 530eV Räume entsprechend das elektro O, wie Metalloxide und Sauerstoff in einer Sauerstoff NMC532 sind zusätzlich Eine davon ist 533eV Elektronegativität O schwach entsprechen, beispielsweise organisches Materie und O-Elemente. aus dieser Sicht die Anzahl von zwei Arten von O, für die mehr elektronegative Zahl von 530eV O 180 entsprechend den Überladungs nicht viel Änderung, hauptsächlich in vor der Überladungs% SoC bis 250%, bevor es einen größeren Anstieg, sondern O-Gehalt der organischen Substanz mit den Überladungs zunimmt erhöht wurde, was anzeigt, dass der Prozess des Überladungs die positive Elektrodenoberfläche in der Elektrolytlösung mehr Zersetzungsprodukte erzeugt. P2p peak zu den wichtigsten Zersetzungsprodukten der Elektrolytlösung P2O5 entsprechen, tritt die Intensität dieses Peaks nach einem Überladungs signifikant erhöht anzeigt, dass die Oberfläche der positiven Zersetzungsprodukt erhöht Elektrolytelektrode,In Übereinstimmung mit den Ergebnissen des obigen O1s-.
Aus der obigen Analyse Sicht der Gehalt an Li in dem Kathodenmaterial nach dem Überladungs überschreitet 140% SoC, um den Grad der Überladungs mit einer Abnahme schnell erhöht wird, wird diese Verluste zu einem großen Teil auf dem Li-Anode SEI-Film durch das Wachstum verbraucht der oder gefällte Metall Li negative Elektrodenoberfläche gebildet wird aus XRD gefunden, die nicht zu einem übermäßigen Zerstörung von Li de NMC532 positiver Elektrodenstruktur positiven Elektrodenmaterial führten, nachdem der Überladungs noch die Schichtstruktur aufrechtzuerhalten, hat aber zu Überladung des Elektrolyten in der positiven Elektrodenoberfläche geführt Zersetzung, wie durch den Grad der Füllung des Elektrolyten der positiven Elektrodenoberfläche steigt auch eine entsprechende Erhöhung der Produktzersetzung ist, nachdem der Überladungs 250% SoC erreicht ist, wird der Elektrolyt zur thermischen Zersetzung führen, desto mehr Gas produziert, zu Zelle führenden die Leckage.
