En los últimos años, con la expansión gradual del mercado de vehículos eléctricos, coches eléctricos comenzaron a aparecer cada vez más frecuentemente en nuestra vida diaria, ya que el producto está muy relacionada con nuestra seguridad de la vida y la propiedad, la seguridad de las baterías de los vehículos eléctricos es especialmente importante la potencia de la batería en la fábrica para satisfacer las necesidades del cargo excesivo, sobre descarga, cortocircuito y rigurosas pruebas de seguridad de la acupuntura para garantizar la seguridad de la batería en uso y fiable.
En el diseño actual de una batería de iones de litio, elementos de la batería Li son todo, cuando la carga Li que sale desde el electrodo positivo para proporcionar un electrodo positivo, un electrodo negativo incrustado en, el proceso de descarga es justo lo contrario. En circunstancias normales, lo haremos cantidad delithiated del control positivo dentro de un intervalo razonable, tanto el potencial completo del material de electrodo positivo, sin causar el colapso de la estructura de electrodo positivo, con el fin de garantizar la seguridad y vida de ciclo de una batería de iones de litio, pero en casos especiales, por ejemplo, daño BMS, fallo o similares, pueden provocar la sobrecarga de la batería de iones de litio, causando daños en el rendimiento y la seguridad de la batería.
En general creemos que en el caso de sobrecarga, y una batería de iones de litio en el interior de la reacción puede ocurrir en: 1) la descomposición del electrolito, el electrodo positivo causado por el potencial de la sobrecarga sigue aumentando, cuando el potencial del electrodo positivo es mayor que 4,5 V, los carbonatos orgánicos electrolíticos convencionales comenzó a descomponerse el líquido, causando problemas de seguridad; 2) Análisis del electrodo negativo Li, una batería de iones de litio será mayor que la capacidad de diseño del electrodo electrodo negativo positivo, que llamamos la redundancia o la relación de NP, la capacidad de electrodo negativo general que el de la positiva 10-30 %. sin embargo, cuando sobrecarga, el electrodo positivo se retira el exceso de Li, superando así la capacidad del electrodo negativo, lo que resulta en la precipitación del Li metálico sobre la superficie del electrodo negativo, que no sólo puede causar daños en el rendimiento de la batería, sino también en los casos graves conducir a un cortocircuito en el interior, causadas por accidentes; estructura 3) colapso del material de electrodo positivo, las baterías de iones de litio Actualmente la corriente principal de material y LCO materiales ternarios pertenecen a una estructura en capas, hasta su capacidad teórica de 270mAh / g, pero que sólo parcialmente capaces de reversible prolapso Li, por ejemplo, material LCO, una capacidad reversible de aproximadamente 140mAh / g, Li continuó prolapso puede causar la pérdida de una estructura en capas del material de electrodo positivo apoyo colapso de la estructura se produce, lo que resulta en un fracaso del material de cátodo.
Para la estructura en capas del material de cátodo en cuestión sobrecarga se producirá daño estructural, Argonne National Laboratory, Laboratorio Nacional de Sandia y Oak Ridge National Laboratory Javier Bareño et al NMC532 material estructural en sobrecarga cambios llevaron a cabo una investigación en profundidad y se encontró NMC532 material que no hizo como que se produce después de la sobrecarga nos pareció que la estructura se colapsa, pero mantener una estructura en capas, pero la formación de una capa que contiene más C y O en la superficie del cátodo productos de descomposición electrolítica. también se encontró en el coste excesivo, un electrodo de película negativa SEI se consume más Li, y en parte en forma de metal de litio Li en el electrodo negativo depositado, lo que resulta en el material NMC532 contenido de Li fue re-descargan al 0% apariciones SoC una disminución significativa.
Se preparó Javier Bareño otra primera ORNL en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge utilizando / 1.5Ah batería bolsa grafito NMC532, a continuación, las baterías del paquete blando SNL Sandia descritos anteriormente se cargaron a 100%, 120%, 140%, 160%, 180% y el impacto estado 250% SoC (250% SoC en el que la carga conduce a fugas de la pila), y luego la descarga de la batería anteriormente mencionado a 0% SoC fueron disecados para el estudio de la estructura del material carguen electrodo positivo.
Después de la carga a una imagen diferente muestra el estado SoC, y después se descarga a 0% patrones de XRD del electrodo positivo de la SoC, en comparación con otros varios picos de difracción, hemos encontrado sorprendentemente que, aunque el electrodo positivo han experimentado diversos grados de sobrecarga, pero el material de electrodo positivo la estructura básica no se destruye, solamente poco aumento de la anchura del pico de difracción, la batería interna significa material tenía un cierto estrés.
Esto también puede obtenerse a partir de imágenes SEM (debajo) de la evidencia, puede verse en la figura, mientras se somete a la prueba de sobrecarga, pero el material NMC532 forma de la partícula es aún claramente visible, la morfología de las partículas secundarias no es Se produjo un cambio significativo.
Aunque el punto de vista estructural, materiales pelo NMC532 cambios estructurales no significativas, pero desde el contenido local Li (mostrado a continuación) de ejecución, cuando la carga de más del 120% SoC, mientras se descarga a 0% SoC, material de NMC532 contenido de Li todavía no puede volver al estado inicial, mayor será la carga y el SoC, la descarga completa Li contenida en el material del electrodo positivo menor. esto es porque el decaimiento estructural de material de electrodo positivo, pero es más probable que cause el exceso de carga proceso el ánodo película SEI cultiva Li o se consume parcialmente en la forma de Li de metal Li en el electrodo negativo depositado en la superficie, una mayor cantidad de Li consumido, lo que lleva a volver a insertar el electrodo positivo Li reduce significativamente.
Para investigar más la sobrecarga estructura efecto material NMC532, Javier Bareño por XPS del material después de diferentes niveles de la sobrecarga de la batería analizado, el principal cambio se refleja en el electrodo positivo material de cambio de intensidad O1s y dos difracción picos P2P, O1s de cambio en la intensidad del pico de difracción se puede ver, los dos tipos de material de O está presente, uno es espacios 530eV correspondientes a la O más electronegativo, tales como óxidos de metal y oxígeno en un NMC532 oxígeno adicional Uno es 533eV correspondiente electronegatividad O débil, por ejemplo, elementos de materia y O orgánicos. desde este punto de vista el número de dos tipos de O, para el número más electronegativo de 530eV O correspondiente a la 180 de sobrecarga no mucho cambio, principalmente en antes de la sobrecarga% SoC a 250% antes de que hubiera un aumento mayor, pero el contenido de O de la materia orgánica con el aumento de los aumentos por sobrecargo, lo que indica que el proceso de sobrecarga la superficie del electrodo positivo en la solución de electrolito produce más productos de descomposición. P2p pico correspondiente a los principales productos de descomposición del P2O5 solución electrolítica, la intensidad de este pico después de sobrecarga se produce aumentó significativamente, lo que indica que la superficie de los positivos aumenta producto de descomposición electrodo de electrolitos,Consistente con los resultados de las O1s anteriores.
Desde el punto análisis anterior de vista, el contenido de Li en el material de cátodo después de la sobrecarga excede 140% SoC, el grado de sobrecarga con disminuciones aumentado rápidamente, estas pérdidas en gran medida sobre la película de Li ánodo SEI es consumido por el crecimiento de o metal precipitado superficie del electrodo negativo Li se forma a partir XRD se encontró que no conducen a la destrucción excesiva de Li de NMC532 estructura de electrodo positivo, el material de electrodo positivo después de la sobrecarga todavía mantienen la estructura en capas, pero ha llevado a la sobrecarga del electrolito en la superficie del electrodo positivo descomposición, como mediante el aumento del grado de llenado del electrolito de la superficie del electrodo positivo es también un aumento correspondiente del producto de descomposición después de la sobrecarga alcanzó 250% SoC, el electrolito dará lugar a la descomposición térmica, la más gas producido, lo que lleva a la celda Fuga
