la batteria agli ioni di litio di alta tensione, ad alta densità di energia e prestazioni del ciclo eccellente rendono loro il maggior successo accumulatore di energia chimica, in particolare il rapido sviluppo negli ultimi anni, l'industria auto elettrica per rendere le batterie agli ioni di litio ha inaugurato la possibilità di rapido sviluppo, in capacità della batteria agli ioni di litio globale per una rapida espansione delle enormi incentivi di mercato. rispetto alle batterie tradizionali stoccaggio chimico, la batteria agli ioni di litio, anche se la densità di energia e ciclo di vita sono chiaramente vantaggioso, ma temperatura della batteria agli ioni di litio adattabilità sulla ci sono molte lacune, a causa delle condizioni dinamiche a bassa temperatura è deteriorata, con conseguente diminuzione della capacità della batteria, anche causare problemi di sicurezza, la batteria agli ioni di litio ad una temperatura elevata per aumentare una reazione collaterale tra positivo e negativo con l'elettrolita, risultante nella cella può aumentare la resistenza, prestazioni del ciclo impatto delle batterie agli ioni di litio, che si traduce in uno ione litio applicazioni di pile di utilizzare un sistema di controllo della temperatura complesso, aumentare il costo di questo aspetto della batteria al litio, dall'altro aumenta il consumo di energia elettrica ridurre il chilometraggio dei veicoli elettrici.
Problemi per la batteria agli ioni di litio in un calo gas-drop e prestazioni del ciclo ad alta temperatura, R. Genieser come Università di Warwick additivo elettrolita per persone NMC111 / cella grafite gassificazione ad alta temperatura 80 ℃, l'aumento della resistenza interna e declino capacità fino stato accuratamente analizzato, gli studi dimostrano che l'aumento della resistenza interna della batteria principalmente da una maggiore resistenza NCM111 carica materiale scambiatore di elettrodo positivo, R. Genieser NCM111 che causano materiale scambiatore di carica è un fattore importante per aumentare l'impedenza delle particelle secondarie rotto, in modo che la successiva contro ottimizzazione delle proprietà ad alta temperatura del materiale deve essere stabile per una struttura di particelle secondarie.
Esperimento R. Genieser componenti elettroliti utilizzati nella tabella seguente, in cui un gruppo PES è 1,3-propilene - sultone, il DTD è metilene metandisolfonato, TTSPi di (trimetilsilil ) fosfito.
La figura seguente mostra diverse curve ciclo batteria elettrolita ad alta temperatura 80 ℃ può essere visto senza utilizzare alcun additivo Un elettrolito è a 50 cicli ha perso più del 90% della capacità iniziale, oltre a elettrolisi usando A fluido batteria dopo pratica anche sottoposto sporgenti significativo, che può essere scomposto in LiF e PF5 LiPF6 ad alta temperatura, e PF5 è un forte acido di Lewis, capace di reagire con acqua per produrre HF e POF3, e causare ulteriore reazione generazione di CO2 e PEO (mostrato nella seguente formula), in aggiunta anche causare l'ossidazione della soluzione elettrolitica elettrodo positivo, con conseguente CO, CO2 e altri gas.
Solo 1% di additivo VC all'elettrolita, è possibile migliorare notevolmente le prestazioni del ciclo della soluzione elettrolitica ad alta temperatura (curva B), e aggiunto PES DTD, TTSPi elettrolita additivo C è leggermente migliore di elettrolita B, D e l'elettrolita B, C sia elettroliti prestazioni ciclistiche vicino all'inizio del ciclo, ma il calo improvviso della capacità della batteria dopo verificati 200 volte durante l'aggiunta più FEC (un elettrolita comune negativo Si additivo fornendo livelli elevati di pellicola LiF SEI, migliorando così la stabilità meccanica del film SEI) ad alta temperatura dell'elettrolita e è anche rapido declino verificato fenomeno goccia capacità, e si verifica un fenomeno di rigonfiamento della batteria, che possono essere Decomposizione FEC causata da alta temperatura (mostrata sotto).
EIS Rct impedenza ottenuto montando lo scambio di carica B mostrato di seguito, può essere visto rispetto ad altri elettrolita, una carica scambio resistenza aumento della frequenza del ciclo cellulare C è lento, puo essere perché additivi migliorano PES stabilità dell'elettrolita può essere visto sul resistenza Rs serie ottenuti dalla misura, solo la soluzione elettrolitica nella circolazione B e C è rimasta relativamente stabile, gli altri elettroliti ha mostrato un aumento significativo. notiamo qui elettrolita dopo circa 200 D, RS esiste un chiaro aumento si verifica in un tempo solo capacità della batteria immersioni, indicando un possibile caso batteria elettrolita S è esaurito (co-solvente inclini PC incorporato DEC LiPF6 in elettrolita instabilità, questi fattori comportato rapido consumo di elettrolita D).
caso figura impiegando una batteria senza l'additivo elettrolita A e l'espansione volumetrica a 80 °.] C in 40 ℃ cicli, la batteria a bassa temperatura variazione di volume ciclico deriva principalmente dalla intercalazione di litio elettrodo positivo e negativo di delithiation cambiamento del volume (espansione durante litio intercalazione di grafite 8%, NCM espansione del volume durante Li circa 2%), in modo che in R. Genieser ad alte temperature per via della grande espansione del volume MNC batteria elettrolita è principalmente un elettrodo positivo prodotti di ossidazione piombo gas (studi ossidazione CE hanno dimostrato che il CO e CO2 sono gas delle celle fonte principale) si può vedere dalla figura b, usando l'espansione del volume della batteria della soluzione elettrolitica b è significativamente più lento rispetto all'utilizzo di un elettrolita batteria, che può essere poiché VC contribuisce alla formazione di uno strato di passivazione più stabile (VC studi dimostrano che non solo formare una pellicola SEI stabile nel elettrodo negativo, ma mostrano anche che un sottile strato di uno strato di passivazione formato sull'elettrodo positivo), ed un elettrolita esperto C dopo l'espansione iniziale, senza significativa espansione del volume avviene in ritardo nel ciclo della batteria, l'elettrolito C ha mostrato additivo in grado di formare uno strato di passivazione stabile sulla superficie dell'elettrodo positivo, decomposizione ossidativa dell'elettrolita e quindi meno solvente.
La figura seguente illustra l'uso di batterie A e C nella soluzione elettrolitica dopo 25 cicli e 80 ℃, positivo e negativo fotografie SEM, è emerso che senza elettrolita aggiunto impiegata nella batteria Un ciclo ad alta temperatura, la superficie del prodotto di decomposizione dell'elettrolita NCM significativamente più spesso di 25 gradi.] ciclo C della batteria. l'uso della soluzione superficie elettrolitica C di NCM invariate significativo, naturalmente, non significa che la decomposizione dell'elettrolita sulla superficie elettrodo positivo non si verifica, l'elettrolita può migrare come prodotti di decomposizione dell'elettrodo positivo superficie di elettrodo negativo per formare una pellicola SEI.
superficie di elettrodo negativo può essere visto dal film SEI, la soluzione elettrolitica A senza additivi ad elevata temperatura viene formato uno strato spesso di prodotti di decomposizione dell'elettrolita (principalmente LiF), la superficie dell'elettrodo negativo e l'elettrolita B E prodotti di decomposizione elettrolitici più meno particelle sono più piccole, il che indica che entrambi gli elettroliti in grado di formare una pellicola SEI più stabile o entrambi meno decomposizione dell'elettrolita sulla superficie dell'elettrodo positivo. D negativo elettrodo elettrolita è a forma infiorescenza mostra uno stato, e non può essere sciolto in DMC, indicando che questo può essere un prodotto di decomposizione di LiPF6. C stato batteria elettrolita impiegato della superficie dell'elettrodo negativo non è cambiata significativamente rispetto al ciclo cellulare a temperatura ambiente.
Dal risultato dell'analisi EIS utilizzando vari elettroliti NCM impedenza dell'elettrodo positivo dopo il ciclo ad alta temperatura ha mostrato un aumento significativo, aumentando l'impedenza della soluzione elettrolitica Un elettrodo positivo della batteria soprattutto a causa della decomposizione della soluzione elettrolitica causata da una sua superficie, elettrolitica Sebbene le cellule VC liquido B possono sopprimere la decomposizione dell'elettrolita nell'elettrodo positivo, ma a causa del gran numero di cicli (350), il più grande aumento dell'impedenza, l'impedenza di NCM per aumentare il numero di cicli del materiale è lo stesso, ma più che l'elettrolita circolante C un numero minore della soluzione elettrolitica anche meno, indicando una buona stabilità della soluzione elettrolitica, la soluzione elettrolitica impiegata MNC D ed e materiali a causa dei tempi di ciclo brevi (175 volte) aumento della resistenza interna tanto.
La figura come elettrolita in un materiale catodico in C NCM dopo la formazione e dopo spettri XRD °.] Temperatura C bicicletta della batteria 80, si può vedere nella struttura cristallina dopo il ciclo di temperatura del materiale NCM e nessun cambiamento significativo, ma si nota valori hkl di 006/012 e 018/110 a due picchi di diffrazione subito cambiamenti significativi, e il valore di c indica che un materiale è un cambiamento significativo si verifica, riteniamo che in generale a / c ed il materiale attivo viene reso correlata linearmente Li il (come mostrato nella figura b), si può vedere dalla figura Li di MNC materiale stechiometrica nell'elettrolita circolante nel x C 0,952, mostra che la maggior parte del materiale è trattenuto attività Li (96,4%), Il materiale NCM con l'elettrolita B ha perso più Li attivo dopo il ciclo ad alta temperatura.L'attività rimanente Li è equivalente a circa il 74,4% SoC. Da questo si può vedere che la batteria con elettrolita C non ha quasi alcun ciclo di temperatura. si è verificato Li perdita di attività, la perdita del 35% della capacità del ciclo dove? questo è probabilmente dovuto ad un positivo aumenta scambio impedenza carica superficiale, con conseguente aumento di carica e scarica processo porta a una polarizzazione delle cellule.
Per l'analisi utilizzando la soluzione elettrolitica causata da aumento dell'impedenza C NCM carica fattori di cambio, sezione trasversale R. Genieser NCM del materiale è stata osservata e analizzata, abbiamo osservato dalla figura NCM è formata da un gran numero di particelle primarie sono sinterizzati Le particelle secondarie, ma dopo ciclo ad alta temperatura di 80 ° C, NCM ha prodotto molte crepe tra le particelle primarie, risultando in una parte delle particelle primarie separate dalle particelle principali, causando una maggiore resistenza di contatto tra le particelle.
ricerca R. Genieser ci dà una visione in profondità nel meccanismo di / grafite capacità della batteria NCM declino giù alle alte temperature, l'espansione del gas ed altri fenomeni, additivo elettrolita è stato trovato per ridurre la decomposizione dell'elettrolita a temperature elevate, riducendo la produzione di gas, migliorare la batteria prestazioni ciclico ha implicazioni importanti. studio R. Genieser anche mostrato che, sebbene il PES, DTD e TTSPi additivi altri elettroliti possono migliorare efficacemente il / grafite prestazioni del ciclo NCM della batteria, riducendo batteria gas, Li-riducendo la perdita di attività, ma ancora non può evitare l'aumento dell'impedenza dell'elettrodo di scambio di carica positiva, ulteriori ricerche dimostrano che, NCM aumentato scambio di carica è principalmente dovuto alla impedenza interna delle particelle secondarie NCM crepe, portando alla separazione tra porzioni delle particelle primarie e particelle primarie, con un conseguente aumento di impedenza di contatto, provocando L'aumento della polarizzazione porta alla diminuzione della capacità di scarica della batteria, pertanto l'ottimizzazione delle prestazioni ad alta temperatura del materiale NCM è principalmente volta a migliorare la stabilità delle particelle secondarie del materiale NCM.
