ผลของความดันทางกลต่อสมรรถนะทางเคมีไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนบวกและขั้วไฟฟ้าลบและคั่นมีโครงสร้างที่มีรูพรุนพรุนและคดเคี้ยวแยกและขั้วไฟฟ้าและพารามิเตอร์อื่น ๆ จะ + การแพร่กระจายนั้นมีผลกระทบบางอย่างเกี่ยวกับหลี่. เนื่องจากความเครียดเชิงกลจะพรุนและคดเคี้ยวของวัสดุที่มีรูพรุน มีผลกระทบบางความเครียดเชิงกลสามารถส่งผลกระทบต่ออัตรา Li + การแพร่กระจายในขั้วไฟฟ้าบวกและลบและคั่นจึงมีผลต่อประสิทธิภาพการทำงานของไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนซึ่งเราในบทความ "มหัศจรรย์กลแข็งแกร่ง? - รูปแบบการลดไฟฟ้า 'ความดัน 'ผลของคุณสมบัติทางไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน "ที่จะทำการอภิปรายรายละเอียด. ส่งผลกระทบต่อความดันมากเกินไปกลภายนอกในขณะที่แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่มีประสิทธิภาพไฟฟ้า แต่ในลิเธียมผลิตจริง ion แบตเตอรี่ใช้โครงสร้างหนักมากขึ้น การออกแบบความดันกลแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในการใช้งานเป็นเรื่องยากที่จะหลีกเลี่ยงดังนั้นเราจึงต้องมีความเข้าใจรายละเอียดเพิ่มเติมของอิทธิพลของความดันที่สร้างคุณสมบัติทางไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนและลิเธียมไอออนคู่มือการออกแบบแบตเตอรี่

เมื่อเร็ว ๆ นี้ของ KTH bdilbari Shifa Mussa et al. ในกรณีของความจุแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนภายใต้ความดันลดลงแตกต่างกันและการเพิ่มขึ้นของการลดลงของความต้านทานภายในที่ดำเนินการศึกษารายละเอียดพบว่าในขณะที่การเพิ่มขึ้นของความดัน Li + การแพร่กระจายความต้านทานในแบตเตอรี่ เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญของหลักสูตรดันกลไม่ได้ไม่ดีเลย bdilbari Shifa Mussa พบความดัน 1.3MPa สามารถช่วยลดการสูญเสียของการใช้งานหลี่, ชะลอความเร็วของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนความจุลดลง

ทดลอง bdilbariShifa Mussa เช่นชั้นเดียวของ NCM111 มือถือ / กราไฟท์เป็นวัตถุวิจัยวัสดุข้อมูลขั้วบวกตารางต่อไปนี้แยกเซลล์การทดสอบเป็น Celgard 2320 แยกที่มีความหนา 20um เป็นรูพรุน 39% ได้. เตรียมความพร้อมของเซลล์ หลังจากที่ดีได้รับการแก้ไขโดยวิธีการดังต่อไปนี้และใช้ความดัน (0.66, 0.99, 1.32 และ 1.98MPa) ที่สอดคล้องกัน

รูปด้านล่างแสดงให้เห็นขั้วใหม่ข้อมูล EIS EIS ที่ความดันที่แตกต่างจากรูปแรกที่เราสามารถทราบว่าส่วนจริงของเส้นโค้งตัด (แกน X) เฉพาะที่ความดันสูงที่สุดจะได้รับผลกระทบบางงานวิจัยเกี่ยวกับไดอะแฟรม เพิ่มขึ้นนี้ส่วนพื้นผิวของความต้านทานที่ได้มาส่วนใหญ่มาจากเมมเบรนความถี่กลางและความถี่ต่ำโค้งเป็นรูปครึ่งวงกลมแพร่ที่มีความดันที่เพิ่มขึ้นมีเพิ่มขึ้นบางอย่างแสดงให้เห็นว่าขั้วอินเตอร์เฟซที่แพร่กระจายและจลนศาสตร์เคมีไฟฟ้าที่ความดันสูงขึ้น หลังจากได้รับการควบคุมแล้วความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ภายใต้แรงดันที่ต่างกันคือ 1.32 MPa<0.99MPa<0.66MPa<1.98MPa, 说明在1.32MPa是最佳压力, 能够有效的减少锂离子电池容量衰降. 对正负极在相同压力条件下的研究表明, 在高压下正负极的界面阻抗都会随着增加, 共同影响锂离子电池的界面动力学条件. 在扩散阻抗方面只有负极的扩散阻抗会随着压力的增大而增加, 因此锂离子电池在高压力下的扩散阻抗增加主要来自负极.

หลังจากที่วงจรบวก (แผงล่าง) และลบ (ต่ำกว่าแผงข) สำหรับการวิเคราะห์ EIS ค้นพบวงสามารถมองเห็นได้จะเพิ่มขึ้นเนื่องจากความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนส่วนใหญ่มาจากในเชิงบวกและเชิงลบต้านทานโอห์มมิกและเพิ่มความต้านทานการแลกเปลี่ยนประจุและขั้วลบ ความต้านทานการแพร่กระจาย Li + เพิ่มขึ้น

แม้ว่าความดันการต่อต้านของแบตเตอรี่จะผลิตผลอย่างมีนัยสำคัญ แต่ดันดูเหมือนจะมีอิทธิพลต่อความจุของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่มีน้อยที่สุดสำหรับแต่ละเพิ่มขึ้น 50% ในความดันในอัตรา 3C กำลังการผลิตจะลดลงเพียง 1.2% และการทดสอบวงจรภายใต้แรงกดดันที่แตกต่างกันแสดง หลังจากความดันถูกสร้างขึ้นสำหรับความจุของการลดลงของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนลงผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญ. รูปต่อไปนี้จะมีผลต่อความดันที่แตกต่างกันเกี่ยวกับการลดลงของความจุของแบตเตอรี่ลงลิเธียมไอออนที่สามารถมองเห็นผ่าน 3C ปลดปล่อย 600 รอบความจุความดันของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน การลดลงนี้มีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญ (ความสามารถลดลงจากขนาดเล็กถึงใหญ่เป็น 1.32MPa<0.99MPa<1.98MPa<0.66MPa) . 为了将电池内阻的变化对电池放电容量的影响降到最小, bdilbariShifa Mussa降上述电池在C/25倍率下进行了测试 (如下图b所示) , 同样的出了上述结论, 这表明1.3MPa是最为合适的压力, 压力过高或者过低都会加速锂离子电池的容量衰降.

เพื่อวิเคราะห์สาเหตุของความล้มเหลวของลิเธียมไอออนความจุของแบตเตอรี่ลดลงแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน bdilbariShifa Mussa เป็นชิ้นส่วนหลังจากวงจรและขั้วไฟฟ้าบวกและลบถูกทดสอบรูปด้านล่างแสดงให้เห็นเส้นโค้งแรงดันไฟฟ้าค่าเชิงลบ. จากเส้นโค้งของมะเดื่อ. ของเรา สามารถมองเห็นจุดสูงสุดใหม่ที่ประมาณ electrode 60mAh / g จะเลื่อนไป 20-40mAh / g แสดงให้เห็นการปรากฏตัวของการสูญเสียหลี่ของกิจกรรมและวัฏจักรของเซลล์ชดเชยน้อย 1.32MPa หลี่แสดงให้เห็นว่าการสูญเสียน้อยที่สุดกิจกรรมที่ความดันที่แตกต่างกัน ระยะห่างระหว่าง / g สูงสุด 90-100mAh / g หลังจากที่ยอดขั้วลบ 20-40mAh วงจรจะไม่มีการเปลี่ยนแปลงที่เป็นวงจรความดันที่แตกต่างกันพบว่าไม่มีผลกระทบต่อการสูญเสียของวัสดุที่ใช้งานอิเล็กโทรดลบ

รูปต่อไปนี้แสดงให้เห็นถึงขั้วบวกและขั้วลบเส้นโค้งการทดสอบกำลังการผลิตก็สามารถเห็นได้จากตัวเลขหลังจากรอบ NCM111 ขั้วไฟฟ้าวัสดุที่ใช้งานอยู่เกือบจะไม่มีการสูญเสียเกิดขึ้นขั้วลบหลังจากรอบทุกรอบแรงดันลบที่เกิดขึ้นในเวลาประมาณ 4% ของกิจกรรม การสูญเสียวัตถุดิบซึ่งสอดคล้องกับการวิเคราะห์ก่อนหน้านี้. ในมุมมองสรุปความดัน 1.32MPa ลดความจุของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนหน้าที่หลักลดลงลงกลไกในการลดการสูญเสียการทำงานของหลี่

ด้านล่างนี้แสดงให้เห็นถึงแรงกดดันที่แตกต่างกัน (a1.98MPa ข 1.32MPa ค 0.99MPa, D 0.66MPa, E คั่นใหม่) แยกของมะเดื่อ SEM หลังจากวงจร, เมมเบรนสามารถเห็นได้จากรอบมะเดื่อได้เกิดขึ้นหลังจากที่ องศาที่แตกต่างของปรากฏการณ์เทียมบางส่วนซึ่งเป็นสาเหตุของการเพิ่มขึ้นของความหนาแน่นกระแสท้องถิ่นลดลงลงแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเร่ง. กรณีที่มีการแยกเซลล์ปิดสามารถตัดสินจากความต้านทานโอห์มมิกของเมมเบรน (ล่าง F) สามารถมองเห็นที่ 1.32MPa วงจรไดอะแฟรมต้านทานโอห์มต่ำสุด แต่ที่เมมเบรนเทียม bdilbariShifa Mussa ส่วนใหญ่เนื่องจากการสลายตัวของผลิตภัณฑ์อิเล็กโทรไลในระหว่างรอบการลงผุที่เกิด

จากผลการทดลองข้างต้นเราพบว่าความกดดันทางกลภายนอกมีผลกระทบอย่างมากต่อความต้านทานและความสามารถในการเสื่อมสภาพของแบตเตอรี่ Li-Ion และมีแรงดันที่ไม่สม่ำเสมอภายในเซลล์แบตเตอรี่ Li-Ion และระหว่างเซลล์ของแบตเตอรี่ ปรากฏการณ์ที่เกิดในการกระจายในปัจจุบันไม่สม่ำเสมอและความเร็ว aging ซึ่งจะช่วยเร่งอัตราการลดลงของแบตเตอรี่เพื่อศึกษาผลกระทบของความดันที่แตกต่างกันในการกระจายปัจจุบันระหว่างเซลล์ bdilbariShifa Mussa จะเป็นสองเซลล์เดียว (0.66 MPa และ 1.32MPa) เพื่อตรวจจับการกระจายกระแสระหว่างแบตเตอรี่สองก้อน (ดังแสดงในรูปด้านล่าง) จากภาพเราสามารถดูแบตเตอรี่ได้เนื่องจากความดัน 0.66MPa ความต้านทานที่มีขนาดเล็กจึงเป็นสิ่งที่สูงกว่าแบตเตอรี่ในปัจจุบันภายใต้ 1.32MPa, 0.66MPa แบตเตอรี่ที่เกิดจะคิดค่าบริการที่ต่ำกว่า 1.32MPa SoC แบตเตอรี่ไปยังรัฐที่สูงขึ้นจะนำไปสู่ความล้มเหลวของแบตเตอรี่ที่อยู่ภายใต้การเร่งลดลง 0.66MPa จุดนี้สามารถได้รับการยืนยันจากผลการทดสอบในภาพต่อไปนี้ 1.32MPa ภายใต้วงจรของแบตเตอรี่กว่า 0.66MPa วงจรของการเก็บรักษาความจุแบตเตอรี่จะสูงมาก แต่มีแบตเตอรี่ 1.32MPa การลดกำลังการผลิตลดลงความเร็ว 0.66MPa เกี่ยวข้องและ 0.66MPa ความจุของแบตเตอรี่มือถือของทั้งสองลดลงคู่ขนานลงมาใกล้มากแสดงให้เห็นว่าแรงกดดันค่าปัจจุบันเนื่องจากการกระจายไม่สม่ำเสมอของแบตเตอรี่ไม่ได้ส่งผลกระทบต่อความล้มเหลวในการลดความเร็วลดลงความล้มเหลวของแบตเตอรี่ ความเร็วจะได้รับผลกระทบส่วนใหญ่จากแรงกดบนแบตเตอรี่

ในอดีตที่ผ่านมาเรามักจะกังวลว่าอุณหภูมิอัตราการไหลและความลึกของการปล่อยจากการลดลงของแบตเตอรี่ลงความเร็ว แต่การศึกษา bdilbariShifa Mussa บ่งชี้แบตเตอรี่อยู่ภายใต้แรงกดดันกลอิทธิพลสำคัญเท่าเทียมกันในลิเธียมไอออนลดลงความล้มเหลวของแบตเตอรี่จะได้รับการศึกษา มันแสดงให้เห็นว่าสำหรับ NCM111 1.32MPa แบตเตอรี่ / กราไฟท์เป็นความดันที่ดี, ความดันที่มีขนาดใหญ่หรือเล็กเกินไปจะนำไปสู่ความจุของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในระหว่างรอบของการลดลงเร่งลดลงบอกว่าเรายังต้องให้ความสำคัญกับลิเธียมไอออนขั้นตอนการออกแบบแบตเตอรี่ ผลกระทบของความเค้นเชิงกลของเซลล์แบตเตอรี่และโครงสร้างแบตเตอรีของเซลล์และเซลล์แบตเตอรี่สำหรับอายุการใช้งานแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนการเพิ่มประสิทธิภาพที่กำหนดเป้าหมาย