製品は密接に私たちの生命と財産の安全に関連しているとして、近年では、電気自動車市場の緩やかな拡大に伴い、電気自動車は、電気自動車用電池の安全性が特に重要であり、私たちの日常生活の中で、ますます頻繁に表示されるようになりました工場のパワーバッテリーは、使用中のバッテリーの安全性を確保するために、過放電、過放電、鍼灸、短絡などの過酷な安全テストを満たす必要があります。
充電Liは、正極、に埋め込まれた負極を提供することで正極から出たときに、リチウムイオン電池の現在の設計では、Li電池要素が全て、放電プロセスはちょうど反対である。通常の状況下では、我々は、意志合理的な範囲内で陽性対照の脱リチオ化量、両方の正極材料の完全な電位、リチウムイオン電池の安全性及びサイクル寿命を確保するために、正極構造の崩壊を引き起こすことなく、しかし特別な場合において、例えばBMSの損傷、誤動作などは、リチウムイオン電池の過充電を引き起こし、安全上の問題や電池性能の損傷を引き起こす可能性があります。
一般に、我々は、過充電の場合、反応内部のリチウムイオン電池にで起こり得ると考えている：電解質の1）分解、電位を過充電に起因する正極は、正極電位が4.5Vより高い場合、従来の電解有機カーボネートを上昇し続けます安全性の問題を引き起こし、液体を分解し始め、2）分析負極のリチウム、リチウムイオン電池は、正極、負極の設計容量よりも高くなり、我々は、正の10-30のより一般的な負極容量、冗長性またはNP比呼び出し過充電、正極は、このようにのみ電池性能への損傷を引き起こすことができない負極表面にLi金属の沈殿が生じ、負極の容量を超え、過剰のLiから外れる場合％。しかし、だけでなく、深刻な場合に内部短絡につながり、事故によって引き起こされ、正極材料の構造3）崩壊、リチウムイオン電池は、現在主流の三成分材料とLCOの材料は、層状構造に属し、その270mAh / gの理論容量が、可逆的なリチウムの脱出の一部のみ可能れるまで、例えば、LCOの材料、約140mAh / gでの可逆容量は、Liが脱カソード材料の故障をもたらす、正極材料の支持構造の崩壊が発生するの積層体の損失を引き起こす可能性があり続けました。
過充電に質問過充電におけるカソード材料の層状構造は、構造的損傷を発生するために、アルゴンヌ国立研究所、サンディア国立研究所、オークリッジ国立研究所のJavierBareñoらNMC532構造材料綿密な研究を行い、変更は、我々は構造が崩壊考え過充電後に起こるが、層状構造が、陰極の表面上に複数のC及びOを含む層の形成を維持するようNMC532材料がなかったが見つかりました。電解分解物。また、過充電に発見されたが、負極のSEI膜は、より多くのLiを消費され、一部のLiコンテンツNMC532材料が得られる堆積負極にリチウム金属リチウムの形態で0％のSoC出演に再排出しました大幅な減少。
NMC532 / 1.5Ahグラファイトパウチ電池を用いたオークリッジ国立研究所ではJavierBareño他の第ORNLを調製し、次いで上記SNLサンディアソフトパッケージ電池は、100％、120％、140％まで充電しました。 250％のSOC充電で160％、180％、250％のSoC状態で電池漏れが起こり、その後、前記電池を0％SoCに放電して陰極材料構造に対する過充電の影響を調べた。
他のいくつかの回折ピークと比較して、異なる画像に充電後のSoCの状態を示し、その後のSoCの正極の0％XRDパターンに排出され、我々は驚くべきことに発見した、その正電極が過充電の程度を変える経験したが、正極材料たが基本的な構造は破壊されていない、回折ピークの幅のわずかな増加、つまり、ある程度のストレスの中のバッテリー材料を意味します。
下の図からわかるように、NMC532材料の粒子形状は、過充電試験にもかかわらず、依然としてはっきりと認識可能である。二次粒子の形態は、大きな変化が生じました。
構造上の観点が、NMC532毛材に有意ではない構造的な変化が、ローカルLi含有量（以下に示す）を実行するから、場合より、120％のSoCの充電、0％のSoC、NMC532材料を吐出しながらLi含有量は、まだ初期状態、高い充電およびSoCの、Liが少ない正極材料に含まれる完全放電に戻ることはできません。これは、正極材料のために構造的な崩壊であるが、過充電プロセスを引き起こす可能性が高いです負のSEI膜の成長は、Liを消費するか、又はLiの一部が金属Liの形で負極表面上に析出し、より多くのLiを消費し、その結果、正の電極に埋め込まれたLiの著しい減少をもたらす。
さらに分析電池の過充電、異なるレベルの後の材料のXPSにより過充電効果NMC532材料構造、ハビエルBareñoを調査するために、主な変更は、正極材料はO1s強度変化に反映されており、2つの回折は、P2PのピークはO1sから回折ピークの強度の変化は、1つのそのような追加の酸素NMC532に金属酸化物および酸素などのより電気陰性Oに対応する530eVのスペースであり、材料Oの二種類が存在し、見ることができます一つは、例えば、有機物及びO元素のため、弱い533eV対応する電気陰性Oである。このような観点から、Oの二種類の数、530eV Oのより電気陰性の数が180、過充電に対応するため250％の主に過充電％のSoCの前にあまり変化、大きく増加するが、増加した過充電増加と有機物のO含有量が過充電のプロセスを示し、そこにあったの前に電解液中正極表面より分解生成物を生成する。電解液P2O5の主要分解生成物に対応したP2Pピーク、過充電後、このピークの強度が大幅に増加起こり、正極電解質の分解生成物が増加の表面ことを示し、上記のO1sの結果と一致。
ビューの上記の分析の観点から、過充電後の正極材料中のLiの含有量が140％のSoC、急速に増加し減少すると過充電の程度を超えると、リチウムアノードSEI膜に大きく、これらの損失はの成長によって消費されますまたは沈降金属リチウム負極表面をXRDで形成されて過充電がまだ層状構造を維持した後のLi脱NMC532正電極構造体、正極材料の過度の破壊をもたらさなかったが、正極表面に電解質を過充電につながっていることが見出さ過充電は250％のSoCのに達した後に分解は、正極表面の電解質の充填度を増加させることなどによっても分解生成物の対応する増加であり、電解質は、細胞につながる、より多くのガスが発生、熱分解につながります漏れ。
