batterie au lithium-ion de haute tension, haute densité d'énergie et une excellente performance de cycle les rendre la batterie de stockage d'énergie chimique le plus de succès, en particulier le développement rapide ces dernières années, l'industrie automobile électrique pour fabriquer des batteries lithium-ion a marqué le début de l'occasion d'un développement rapide, en la capacité globale de la batterie au lithium-ion pour l'expansion rapide des énormes incitations du marché. par rapport aux batteries de stockage de produits chimiques traditionnels, batterie lithium-ion, bien que la densité d'énergie et la vie de cycle sont nettement avantageux, mais la capacité d'adaptation de la température de la batterie au lithium-ion sur il existe de nombreuses lacunes, en raison des conditions dynamiques à un est détériorée basse température, ce qui entraîne la diminution de la capacité de la batterie, même causer des problèmes de sécurité, dans la batterie lithium-ion à haute température pour augmenter une réaction secondaire entre positive et négative avec l'électrolyte, résultant dans la cellule peut augmenter la résistance, la performance du cycle de l'impact des batteries au lithium-ion, qui se traduit par une application de la batterie lithium-ion doivent utiliser un système de contrôle de la température complexe, augmenter le coût de cet aspect de la batterie au lithium-ion, d'autre part augmentera la consommation d'énergie électrique , Réduire la gamme de croisière des véhicules électriques.
Les problèmes relatifs à l'accumulateur lithium-ion à une baisse de gaz de dépôt à haute température et le rendement du cycle, R. Genieser comme University of Warwick additif d'électrolyte pour les personnes NMC111 / cellule de graphite gazage à 80 ℃ température élevée, l'augmentation de la résistance interne et la baisse de la capacité vers le bas a été soigneusement analysés, les études montrent que l'augmentation de la résistance interne de la batterie principalement d'une résistance accrue NCM111 charge du matériau d'électrode positive d'échange, R. Genieser NCM111 qui provoquent matériau d'échange de charge est un facteur important dans l'augmentation de l'impédance des particules secondaires brisées, de sorte que, suite à l'encontre L'optimisation des performances à haute température du matériau doit être réalisée pour la stabilité structurelle des particules secondaires.
Expérience R. composants de l'électrolyte Genieser utilisés dans le tableau ci-dessous, où PES représente un groupe 1,3-propylène - sultone, la DTD est méthanedisulfonate de méthylène, TTSPi de (triméthylsilyl ) Phosphite.
La figure suivante montre différentes courbes cycle de batterie à électrolyte à 80 ℃ température élevée peut être vu sans utiliser aucun additif A électrolyte de la batterie est à moins de 50 cycles, il a perdu plus de 90% de la capacité initiale, en plus d'électrolyse au moyen d'un liquide de la batterie après avoir subi la circulation aussi un renflement important, qui peut être décomposé en LiF et PF5 LiPF6 à une température élevée, et PF5 est un acide de Lewis fort, capable de réagir avec l'eau pour produire du HF et POF3, et provoquer une réaction supplémentaire génération de CO2 et de PEO (représenté dans la formule suivante), en plus aussi causer l'oxydation de la solution d'électrolyte de l'électrode positive, ce qui entraîne des émissions de CO, de CO2 et d'autres gaz.
Seulement 1% d'additif VC à l'électrolyte, il est possible d'améliorer considérablement la performance du cycle de la solution électrolytique à haute température (courbe B), et ajouté DTD PES, additif d'électrolyte TTSPi C est légèrement meilleure que l'électrolyte B, D et l'électrolyte B, C à la fois la performance cycliste électrolytes près au début du cycle, mais la chute brutale de la capacité de la batterie après 200 heures se sont produites tout en ajoutant de FEC (un électrolyte négatif commun Si additif fournissant des niveaux plus élevés d'un film SEI LiF, améliorant ainsi la stabilité mécanique du film SEI) à une température élevée de l'électrolyte E est aussi rapide déclin survenu phénomène de chute de la capacité, et un phénomène bombement de la batterie se produit, qui peut être décomposition à une température élevée en raison de FEC (formule montrée ci-dessous).
EIS impédance Rct obtenu en ajustant l'échange de charge B illustré ci-dessous, peut être vue par rapport à un autre électrolyte, un cycle de cellule C Taux d'augmentation de la résistance de charge-échange est lente, ce peut être parce que les additifs améliorent PES la stabilité de l'électrolyte peut être vu sur la résistance Rs série obtenues à partir de l'ajustement, seule la solution électrolytique dans la circulation B et C est restée relativement stable, les autres électrolytes a montré une augmentation significative. nous notons ici l'électrolyte après environ 200 D, RS il y a une nette augmentation survient à un moment juste capacité de la batterie plongée, ce qui indique un cas possible d'électrolyte dans la batterie D a épuisé (co-solvant sujettes PC intégré, DEC LiPF6 en l'instabilité de l'électrolyte, ces facteurs conduit à une consommation plus rapide d'électrolyte D).
la figure cas utilisant une batterie sans l'additif d'électrolyte A et expansion volumétrique à 80 deg.] C dans 40 ℃ cycles, la batterie à basse température, un changement de volume cyclique est principalement dérivé de l'intercalation du lithium de l'électrode positive et négative de délithiation le changement de volume (dilatation au cours de lithium intercalation du graphite 8%, l'expansion du volume NCM pendant Li environ 2%), de sorte que dans R. Genieser à des températures élevées en raison de la grande expansion du volume NCM électrolyte de la batterie est principalement des produits d'oxydation de plomb d'électrode positive gaz (études d'oxydation cE ont montré que CO et de CO2 du gaz de la cellule principale source) peut le voir sur la figure b, en utilisant l'expansion du volume de la batterie de la solution électrolytique b est significativement plus lente que d'utiliser un électrolyte de la batterie, qui peut être depuis VC contribue à la formation d'une plus grande stabilité couche de passivation (études VC montrent que formera non seulement un film SEI stable dans l'électrode négative, mais montrent également qu'une couche mince d'une couche de passivation formée sur l'électrode positive), et un électrolyte connu C après l'expansion initiale, aucune expansion de volume important se produit tardivement dans le cycle de la batterie, l'électrolyte C a montré additif capable de former une couche de passivation stable sur la surface de l'électrode positive, la décomposition par oxydation de l'électrolyte et donc moins de solvant.
La figure suivante montre l'utilisation des batteries A et C dans la solution électrolytique après 25 cycles et 80 ℃, photographie SEM positive et négative, il est devenu évident que, sans électrolyte ajouté utilisé dans la batterie un cycle à haute température, la surface du produit de décomposition de l'électrolyte NCM sensiblement plus épaisse que 25 deg.] cycle C de la batterie. l'utilisation de la surface de solution électrolytique C de NCM aucun changement significatif, bien sûr, ne signifie pas que la décomposition de l'électrolyte sur la surface d'électrode positive ne se produit pas, l'électrolyte peut migrer sous forme de produits de décomposition de l'électrode positive Le film SEI est formé sur la surface de l'électrode négative.
surface de l'électrode négative peut être vu à partir du film SEI, la solution électrolytique A sans additifs à une température élevée est formée d'une couche épaisse de produits de décomposition de l'électrolyte (principalement LIF), la surface de l'électrode négative et l'électrolyte B produits E de décomposition électrolytique plus moins de particules sont également plus petits, ce qui indique que les deux électrolytes capables de former un film SEI plus stable ou à la fois moins de décomposition de l'électrolyte sur la surface de l'électrode positive. D électrolyte d'électrode négative est inflorescence en forme montrant un état, et ne peuvent pas être dissous dans Dans le DMC, il est indiqué qu'il peut s'agir d'un produit de décomposition de LiPF6, mais l'état de l'électrode négative de la batterie utilisant la solution électrolytique C ne change pas significativement par rapport à la batterie qui circule à température ambiante.
A partir du résultat de l'analyse EIS en utilisant différents électrolytes impédance d'électrode positive NCM après le cycle de température élevée a montré une augmentation significative, en augmentant l'impédance de la solution électrolytique Une électrode positive de la batterie principalement en raison de la décomposition de la solution électrolytique causée par une de ses surfaces, électrolytique Bien que les cellules B de liquide en CR peut supprimer la décomposition de l'électrolyte dans l'électrode positive, mais en raison du grand nombre de cycles (350), la plus forte augmentation de l'impédance, l'impédance de NCM pour augmenter le nombre de cycles de la matière est la même mais plus que l'électrolyte circulant C Le plus petit nombre d'électrolytes A est encore inférieur, ce qui indique que la stabilité de l'électrolyte est meilleure, mais les matériaux NCM utilisant les électrolytes D et E ont un nombre de cycles plus court (175 fois), donc la résistance interne augmente peu.
La figure suivante montre le diagramme de diffraction XRD du matériau d'électrode positive NCM dans l'électrolyte C après la formation et le cycle à haute température à 80 ° C. On peut voir que la structure cristalline du matériau NCM n'a pas changé de manière significative après le cycle à haute température. Les valeurs de hkl des deux pics de diffraction à 006/012 et 018/110 ont changé de manière significative, indiquant que les valeurs a et c du matériau ont changé de manière significative.En général, nous pensons que a / c est linéairement lié au Li actif dans le matériau. Comme le montre la figure b ci-dessous, nous pouvons voir sur la figure que le x stoechiométrique du Li dans le matériau NCM circulant dans l'électrolyte C est 0,952, indiquant que la plus grande partie du Li actif (96,4%) est retenue dans le matériau. Cependant, le matériau NCM utilisant l'électrolyte B a perdu plus de Li actif après un cyclage à haute température L'activité restante Li est équivalente à environ 74,4% de SoC De cela, nous pouvons voir que la batterie utilisant l'électrolyte C n'a pratiquement aucun cycle de température. La perte de Li actif survient, puis la perte de 35% de la capacité du cycle provient probablement de l'augmentation de l'impédance d'échange de charge de la surface positive de l'électrode, entraînant une polarisation accrue de la batterie pendant la charge et la décharge.
R. Genieser a observé et analysé la section efficace du matériau NCM à partir de la figure ci-dessous, nous avons observé que NCM est formé en frittant ensemble un grand nombre de particules primaires. Les particules secondaires, mais après un cycle à haute température de 80 ° C, NCM a produit beaucoup de fissures entre les particules primaires, résultant en une partie des particules primaires séparées des particules principales, provoquant une résistance de contact accrue entre les particules.
R. recherche Genieser nous donne un aperçu en profondeur dans le mécanisme de la capacité de la batterie NCM / graphite baisse vers le bas à des températures élevées, l'expansion du gaz et d'autres phénomènes, additif électrolyte a été trouvé pour réduire la décomposition de l'électrolyte à des températures élevées, ce qui réduit la production de gaz, d'améliorer la batterie la performance cyclique a des implications importantes. R. étude Genieser a également montré que, bien que le PSE, DTD et TTSPi d'autres additifs d'électrolyte peuvent améliorer efficacement les performances du cycle NCM / graphite de la batterie, ce qui réduit la batterie de gaz, la perte d'activité de réduction Li, mais ne peut toujours pas éviter l'augmentation de l'impédance de l'échange de charge de l'électrode positive, d'autres recherches montre que, NCM a augmenté échange de charge est principalement due à l'impédance interne des particules secondaires fissures NCM, conduisant à la séparation entre des parties des particules primaires et des particules primaires, ce qui entraîne une augmentation de l'impédance de contact, provoquant ainsi augmentation des résultats de polarisation de la capacité de décharge de la batterie diminue, donc optimisé pour les performances à haute température du matériau est principalement à améliorer la stabilité du matériau NCM NCM de particules secondaires.
