No uso real da bateria de iões de lítio, além de dispositivos eletrônicos de classe 3C, muito poucas baterias são usadas sozinhas, geralmente através de métodos em série ou paralelos, como a formação da bateria, sob o controle da fonte de alimentação do circuito externo do BMS. Na composição da bateria de iões de lítio O objetivo deste objetivo é melhorar a consistência das baterias de íon de lítio, de modo a evitar o excesso de carga ou o excesso de descarga de algumas das baterias da bateria, de modo a melhorar a vida útil da bateria. Em geral, as baterias estão conectadas em série , Você precisa priorizar a capacidade de correspondência para evitar a sobrecarga ou o excesso de drenagem de uma bateria conectada em série durante a descarga. Quando a bateria está conectada em paralelo, você precisa combinar a resistência interna e a capacidade da bateria preferencialmente para reduzir a resistência interna da bateria durante a descarga Distribuição de corrente diferente causada por desigual, para evitar a descarga excessiva de algumas baterias ou sobrecarga.
Para a bateria paralela, devido à existência de um processo de auto-balanceamento entre as células paralelas, isto é, durante o processo de descarga, algumas células com resistência interna diferente podem sofrer problemas de sobrecarga ou de descarga excessiva. No entanto, A diferença de tensão pode impulsionar o reequilíbrio paralelo da bateria, por isso, até certo ponto, pode reduzir o impacto de diferentes resistências. Mas, quando a bateria no processo de descarga de alta corrente, devido à corrente é muito grande, pode estar nesse equilíbrio Antes da ação, algumas das baterias estavam seriamente sobrecarregadas ou sobrecarregadas, o que levou a uma vida útil da bateria muito afetada. Recentemente, as baterias LFP paralelas do LRL do Laboratório da Marinha dos Estados Unidos na vida de descarga de pulso de alta corrente diminuem Rachel Carter et al. Descobriram que não houve mudança significativa no eletrodo positivo da LFP após o ciclismo, e o eletrodo negativo é o principal fator que leva à decadência da capacidade da bateria. No estado paralelo, a descarga de pulso de alta corrente leva facilmente a Parte da descarga excessiva da bateria, levando à dissolução da folha de cobre do eletrodo negativo, e no eletrodo negativo e ocorreu a reposição no diafragma, altere a folha de cobre características da interface do material activo, o material activo do eléctrodo negativo provoca a ocorrência de escamação e a delaminação, que conduz a uma diminuição concomitante para baixo LFP vida da bateria acelerada.
No experimento, Rachel Carter usa uma célula LFP de 2.6Ah, o material de eletrodo positivo é LiFePO4 e o eletrodo negativo é material de grafite. A célula funciona de duas maneiras: a primeira é uma célula única para carga e descarga, a segunda é após triagem e correspondência Das quatro baterias em carga e descarga paralelas, o sistema da bateria como mostrado abaixo.
1) descarga de corrente constante de 10C 4 segundos, deixe repousar durante 2 segundos, e depois corrente de corrente constante de 10C 4 segundos e, em seguida, deixe-se repousar durante 2 segundos, então repetido 50 vezes e, em seguida, a bateria de acordo com a descarga de taxa constante de 1C para 2.0V.
2) carga de corrente constante de 1C para 3.5V, então carga de tensão constante para 3.6V.
3) Repita 1, 2 duas etapas 25 vezes.
4) A bateria será completada 25 ciclos de teste de acordo com o sistema de carga e descarga 0,5C para o teste de capacidade restante.
5) Se a capacidade restante> 80%, a bateria voltará a partir do teste da primeira etapa.
O teste descobriu que as células LFP, trabalhando sozinhas, tiveram um declínio de 28% na capacidade da bateria após 1200 ciclos, enquanto as células conectadas em paralelo atingiram 35% de capacidade decadente após apenas 750 ciclos. No final de sua vida, após completar a descarga pulsada Do tempo de descanso, a bateria dentro da corrente de reequilíbrio atingiu 1A, o que mostra que algumas das baterias da bateria para descarga excessiva e estudos demonstraram que esta corrente de reequilíbrio é muitas vezes causada por uma bateria paralela de íon de lítio recarregada por vida acelerada O motivo importante (o mecanismo atual ainda não está claro).
Para investigar o mecanismo de degradação da vida útil da bateria descrito acima, Rachel Carter primeiro realizará um teste de capacidade em baterias totalmente descarregadas usando CT. Os LFPs foram estudados em três níveis em um total de 1) nível de bateria, com alta energia (120 keV ) Por um longo período de tempo (3h) para obter a imagem da estrutura celular para verificar a qualidade da célula e se existe um defeito macroscópico. 2) camada de eletrodo, RachelCarter removeu alguns dos eletrodos (0,5 * 1cm) (CT) foi usado para escanear os eletrodos para alta energia (80KeV) e longo tempo (3h) para analisar a composição do eléctrodo e o dano da folha de cobre. 3) Escaneamento no nível de partículas dos eletrodos por mais tempo (20h) Para uma imagem de maior resolução (218 nm), nesta resolução, podemos analisar a interação entre o material ativo e o coletor atual.
A imagem acima mostra uma tomografia computadorizada de "nível de bateria" da imagem que mostra uma cor brilhante na imagem devido à maior densidade da folha de cobre e ao invólucro de aço inoxidável, enquanto o material de alumínio e grafite aparece preto devido à menor densidade, Para que possamos distinguir a estrutura interna da bateria.
A bateria LFP é dividida em quatro segmentos, há três orelhas, o positivo por 5 segmentos, com quatro orelhas, a posição pole positiva e negativa no gráfico c fez um logotipo, que é representado pelo branco Posição do pólo negativo, o semi-círculo preto representa a localização do poste positivo. A partir dos resultados da varredura, podemos observar alguns defeitos de produção, como pode ser visto a partir das imagens CT (Figura d e Figura e), a folha de cobre apareceu na parte No entanto, Rachel Carter considera que este é um defeito de fabricação mais comum e não tem um efeito decisivo sobre a vida útil do ciclo das células LFP.
Para investigar ainda mais o mecanismo de decaimento das células LFP, Rachel Carter dissecou as células LFP circuladas e as imagens das células anatômicas são mostradas abaixo. A partir da visão da célula anatômica, três células (sem circulação, solteiro Ciclo de bateria e pós-ciclo paralelo) não têm defeitos óbvios. Após um único ciclo de bateria de 1200 vezes, o eletrodo negativo em ambos os lados da borda da localização da estratificação negativa aparente, o meio do eletrodo negativo apresentou uma cor laranja clara , O que significa que parte do material ativo no eletrodo negativo está no estado da fase 1 de inserção de lítio, indicando que alguns dos ativos negativos intercalados com lítio desativam no ciclo, enquanto as superfícies dos eletrodos negativos das baterias que circulam em paralelo para 750 vezes exibem azul brilhante e A cor roxa da superfície do separador mostrou que ocorreu deposição de cobre evidente no eletrodo negativo e no separador. O estudo XPS mostrou que esta parte do cobre está no estado do metal Cu.
A partir da análise acima, podemos ver isso facilmente, seja um único ciclo de bateria, bateria LFP ou bateria LFP paralela após um longo ciclo, o material catódico LFP não ocorrem alterações significativas nas propriedades, indicando que o material LFP é bom Estabilidade. A mudança de polaridade negativa é o principal fator que leva ao declínio da vida útil do ciclo da bateria LFP. No ciclo único da bateria LFP, a delaminação óbvia e a esfoliação do material ativo aparecem em ambos os lados do eletrodo negativo, enquanto a posição do meio mostra um raso Laranja, indicando que algum estado de intercalação de lítio da desativação do material ativo de grafite ocorreu durante o ciclo. As células de CLC com circulação paralela observaram deposição de Cu óbvia na superfície do eletrodo e separador negativos, indicando que a folha de cobre pode Ocorreu um problema de dissolução mais grave, de modo que a dissolução de Cu foil é um dos principais contribuintes para a decadência da capacidade LFP em ciclos paralelos. No próximo artigo, descreveremos como usar as ferramentas de CT em paralelo com equipes de partículas de material ativo em paralelo Capacidade de recuo para acelerar o fenômeno da análise, então fique atento.
