Литиево-ионные аккумуляторные батареи сопровождаются непрерывной реверсивной деградацией мощности во время цикла, что в конечном итоге приводит к отказу литиево-ионных батарей, что приводит к снижению обратимой емкости литиево-ионных батарей. Как правило, мы считаем, что непрерывный рост мембран SEI приводит к ионам лития. Основными факторами распада батареи, в дополнение к уменьшению обратимой емкости, вызванной структурным распадом материала положительного электрода, и осаждением лития отрицательного электрода являются все важные причины снижения емкости ионно-литиевой батареи, но конкретные целевые системы и конкретные методы использования должны быть нацелены Сексуальный анализ.
В последнее время Янгао (первый автор) и Джиучун Цзян (соответствующий автор) Пекинского университета Цзяотун имеют 0-20%, 20% -40%, 40% -60%, 60% -80%, 80 для NCM / графитовых батарей. В диапазоне% -100% и 0-100% SoC был проанализирован механизм распада цикла со скоростью 6 C. Было установлено, что цикл между 0-20% заставлял литиево-ионную батарею генерировать больше внутреннего сопротивления и меньше. Потери мощности, в то время как в 80-100% -ном цикле приведут к большей потере емкости батареи. Изучение механизма распада показывает, что отношение положительной активной потери материала и активного потеря Li при 100% DOD сравнимо, но при 20 В% DOD основной причиной снижения литий-ионной батареи является потеря активного Li.
Параметры батареи, используемые в тесте, показаны в следующей таблице: емкость аккумулятора составляет 8 Ач, положительный материал NCM и отрицательный электрод - графитовые материалы. Испытание проводится с использованием испытательного оборудования Arbin. Батарею помещают в инкубатор при 25 градусах Цельсия в течение всего цикла, чтобы снизить температуру. Воздействие на распад батареи.
Данные литий-ионных батарей, циркулирующих в разных диапазонах SoC, показаны на рисунке ниже. Чтобы сравнить производительность циклов батарей с глубиной разряда 20% DOD и 100% DOD, авторы использовали 5-кратный цикл DOD 20% как эквивалентный цикл (интегральный разряд). Емкость эквивалентна 100% DOD). Из следующего рисунка видно, что скорость распада в цикле быстрая и медленная, соответственно, «80%, 100%»> «20%, 40%»> 40%, 60% ≈ '60%, 80%'> '0, 20%', три диапазона SoC в середине очень близки по скорости затухания. Скорость распада емкости батареи 100% DOD и 80% SoC-100% SoC-цикла Быть значительно быстрее, чем другие 20% батареи цикла DOD.
Ян Гао использует метод импульсного тока для измерения тенденции изменения внутреннего сопротивления батареи в цикле. Поскольку скорость реакции разных импедансов внутри литиево-ионной батареи различна, омический импеданс, как правило, самый быстрый, поэтому автор считает, что импеданс, измеренный порядка 10 мс, является самым быстрым. В основном для омического импеданса и сопротивления поляризации батареи немного медленнее, поэтому импеданс после 10 мс включает в себя омический импеданс и поляризацию батареи, поэтому омический импеданс и сопротивление поляризации внутри литиево-ионной батареи можно разделить в соответствии с этими характеристиками.
Из результатов испытаний на рисунке ниже омическое изменение импеданса батареи в цикле невелико, а омический импеданс батареи 100% DOD и 0-20% цикла SoC выше, чем у других диапазонов, но для сравнения, полюс батареи Из приведенного ниже рисунка видно, что максимальное увеличение сопротивления поляризации составляет 100% DOD, а поляризационный импеданс 0-20% SoC-цикла в 20% -ной аккумуляторной батарее DOD. Увеличьте максимум.
После завершения цикла испытаний Ян Гао провел тест мощности при небольшом увеличении 0,05 C, чтобы устранить влияние поляризационных факторов, получить максимальную обратимую емкость Cmax, а затем разрядить при разных увеличениях, используя максимальную обратимую емкость. Извлечение емкости при различных увеличениях приводит к потере емкости из-за уменьшенных кинетических свойств. Из данных испытаний на рисунке ниже максимальная потеря обратимой емкости батареи в 80% SoC-100% SoC-цикла является самой высокой, 0% -20 У батареи% SoC с минимальным максимальным потерями обратимой емкости есть наименьшая максимальная потеря обратимой емкости, но из следующего рисунка b видно, что 0% -20% SoC-цикла батареи имеют наибольшую потерю мощности из-за ухудшения динамики. Это указывает на то, что цикл находится в диапазоне SoC. Литий-ионный аккумулятор может привести к большой потере обратимой емкости и циркуляции в диапазоне низких значений SoC, что приведет к ухудшению динамических характеристик литий-ионной батареи.
Чтобы проанализировать механизм распада мощности, который заставляет литий-ионную батарею циркулировать в разных диапазонах SoC, YangGao использовал метод инкрементной емкости ICA и метод разности напряжений DVA для анализа литий-ионной батареи. Сначала автор измерил трехэлектродную батарею отдельно. Положительное напряжение всей батареи, изменение напряжения отрицательного электрода во время зарядки и кривые dV / dQ и dQ / dV положительного электрода, отрицательного электрода и всей батареи соответственно (как показано на рисунке ниже, заинтересованные друзья могут просмотреть нашу предыдущую статью «Anli One», Мощный инструмент анализа механизма затухания - кривая dV / dQ), из следующего рисунка b видно, что во всей батарее есть два основных пика, разделяющих всю батарею на три основные зоны реакции, и это Основные пики обоих - от отрицательного электрода. Автор делит кривую dV / dQ на несколько частей на следующем рисунке b в соответствии с положением характеристического пика.
На рисунках a и b ниже показано изменение кривой dV / dQ батареи при различных активных потерях Li. Из рисунка видно, что положительная кривая напряжения литиево-ионной батареи существенно не изменяется, когда активный Li теряется, но кривая отрицательного электрода Из следующего рисунка b видно, что два характерных пика, генерируемых отрицательным электродом, сдвинутся вправо по мере увеличения потерь Li, и форма изменится. Следующие цифры c и d отражают положительный электрод. Влияние потери активного материала на кривую напряжения, из рисунка видно, что потеря положительного активного материала не влияет на полную кривую напряжения батареи и отрицательную электродную кривую, а характерный пик кривой dV / dQ также не имеет значительных изменений, главным образом потому, что Активный Li в литиево-ионной батарее на самом деле недостаточен, так что часть потери активного материала положительного электрода не оказывает большого влияния на емкость ионно-литиевой батареи. Аналогично, ввиду значительного избытка отрицательного электрода в цикле теряется определенное количество отрицательного активного материала. Это не приводит к существенному изменению емкости полной батареи, но это приведет к смещению характерных пиков кривой dV / dQ и уменьшению площади.
Согласно вышеприведенным данным, YangGao полагает, что емкость PEarea I и NEpeak III и высота NEpeak II представляют собой потерю активного Li в ионно-литиевой батарее. Емкость PEarea II в основном представляет потерю активного материала положительного электрода и основную реакцию высоты и емкости NEpeak I Потеря отрицательного активного материала.
На рисунке ниже показано изменение характерного пика литиево-ионной батареи в течение цикла. На следующем рисунке а показано изменение PEareaII в цикле, что в основном показывает потерю активного материала положительного электрода. На рисунке b ниже в основном отражается потеря активного Li. Потеря положительного электрода для батареи с циклом 100% DOD является самой большой, в то время как потеря активного Li является самой большой для 20% -ного цикла DOD. В то же время потеря активного Li в цикле ускоряется, а потеря положительного активного материала замедляется. Это указывает на то, что потеря активного Li является основным фактором, приводящим к снижению емкости батареи DOD 20%. На следующих рисунках e и f показаны изменения высоты и емкости NEpeak I соответственно, отражающие потерю отрицательного активного материала, что видно на рисунке. Больше отрицательного отрицательного электрода теряется в цикле 0-20% батареи в цикле, но отрицательный отрицательный электродный заряд по-прежнему намного меньше, чем активные потери Li и положительная потеря активного материала, что указывает на то, что он находится в батарее NCM / графита. Потеря отрицательного активного материала не является основным фактором, приводящим к снижению обратимой емкости.
В общем, для 20% -ной аккумуляторной батареи DOD потеря активного Li является основным фактором, приводящим к снижению обратимой емкости, в то время как для 100-процентной аккумуляторной батареи DOD потери положительного активного материала и потеря активного Li также вызывают его обратимую емкость. Важным фактором снижения.
Работа Янга Гао показывает, что различные системы использования приводят к разным механизмам распада. Емкость аккумулятора на 20% DOD медленнее, но внутреннее сопротивление увеличивается быстрее, но увеличивается как снижение мощности, так и внутреннее сопротивление. Аккумулятор медленнее, чем 100% DOD. Для 20% -ной батареи цикла DOD потеря активной Li является основной причиной потери обратимой емкости, в то время как положительная положительная потеря материала аккумулятора и активная потеря Li 100% DOD-цикла являются обратимой емкостью аккумулятора. Основной фактор снижения.
