Definizione del rapporto N / P
Nella progettazione della capacità della batteria, un criterio importante è che l'elettrodo negativo deve avere una capacità reversibile maggiore rispetto all'elettrodo positivo, sebbene la capacità dell'elettrodo negativo sia inferiore, la batteria potrebbe presentare alcuni vantaggi, ad esempio la capacità della batteria elevata, ma durante la carica potrebbe apparire del litio. La deposizione della superficie dell'elettrodo negativo produce dendriti che portano a problemi di sicurezza: il cosiddetto rapporto N / P ha in realtà un altro termine chiamato CB (equilibrio cellulare).
Il metodo di calcolo è N / P = capacità dell'elettrodo negativo per unità di area / capacità dell'elettrodo positivo per unità di area.
Figura 1 Schema schematico dei dendriti di litio
Fattori che influenzano il rapporto N / P
In circostanze normali, il rapporto N / P è determinato dalle seguenti condizioni:
1, la prima efficienza del materiale attivo
2, accuratezza del rivestimento
3, il tasso di decadimento dei cicli positivo e negativo
Secondo la precisione del rivestimento, la precisione del rivestimento ideale può essere del 100% e l'efficienza positiva dell'elettrodo positivo è maggiore della prima efficienza dell'elettrodo negativo, in questo caso il valore teorico dell'OC può essere vicino a 1, ad esempio.
Un materiale elettrodo positivo, ossido di litio e cobalto, ha una capacità di progettazione di 140 mAh / g (la prima efficienza è del 95%) e una densità superficiale positiva di 300 g / m.2
Materiale dell'anodo Grafite artificiale, la capacità di progettazione è 340 mAh / g (90% grafite artificiale), densità superficiale negativa 200 g / m2
Precisione del rivestimento Assumiamo che la deviazione della precisione del rivestimento sia del 2,5%
Secondo un calcolo ragionevole, il rapporto NP dell'elettrodo negativo dell'elettrodo positivo è generalmente compreso tra 1,1 e 1,5 e i valori specifici sono considerati in base al progetto del sistema materiale.
Effetto del rapporto N / P sulla prestazione del tasso
Per studiare l'influenza corrispondenti alla capacità di rapporto batteria elettrolita positivo e negativo, mantenendo lo stesso elettrodo positivo materiale attivo, il negativo selezione / catodo N / P = 0.8,1.0,1.2,1.4,1.6,1.8 batteria assemblata, visto dalla FIG. corrente di scarica 0.2C secondo capacità positivi e negativi di 421mAh, 444mAh, 454mAh, 479mAh, 502mAh, ovviamente quando la N / P = 0,8, la capacità minima, N / P = 1,8, la capacità massima. Tuttavia, N / P = 0,8 Quando, la piattaforma di tensione di scarica è la più alta.
Figura 2 Curva di scarica della capacità della batteria 0.2C
Continuare a seguire il disegno sperimentale viene gradualmente aumentata quando il tasso di scarica, la batteria 1C, 3C e scarico 5C
Figura 3 Curva di scarica della capacità della batteria di 1C
Quando il rapporto era significativamente N / P quando 1C = 0,8, la capacità minima, N / P = 1,6, la capacità massima. Tuttavia, N / P = 0,8, la massima tensione di scarica internet.
Figura 4 Curva di scarica della capacità della batteria 3C
Quando l'ingrandimento è 3C, è ovvio che quando N / P = 0,8 la capacità è la più bassa e quando N / P = 1,6 la capacità è la più alta, tuttavia, N / P = 1,2, la piattaforma di tensione di scarica è la più alta.
Figura 5 Curva di scarica della capacità della batteria 5C
Quando l'ingrandimento è 5C, è ovvio che quando N / P = 0,8 la capacità è la più bassa e quando N / P = 1,6 la capacità è la più alta, ma quando N / P = 1,2, la batteria ha anche una capacità maggiore e la piattaforma di tensione di scarica è la più alta.
In sintesi, all'aumentare della velocità di scarica, la polarizzazione elettrochimica diventa sempre più grande e la piattaforma di tensione di scarico diminuisce. Con una maggiore velocità di scarica, la piattaforma di tensione è la più alta al rapporto N / P = 1,2, e ha anche un valore più alto Alta capacità
Effetto del rapporto N / P sulle prestazioni del ciclo della batteria
Lo stesso è anche selezionato un diverso rapporto N / P = 1.0, 1.2, 1.4, 1.6, 1.8 Dopo 125 cicli 1C / 1C, il tasso di ritenzione della batteria è come mostrato nella figura seguente, ovviamente quando N / P = 1.0 il tasso di ritenzione della capacità è il più basso, quando N /P=1.8 Il tasso di conservazione della capacità è il più alto e il tasso di ritenzione della capacità aumenta con l'aumentare del rapporto N / P.
Figura 6 curva del ciclo della batteria
Effetto del rapporto N / P sull'impedenza della batteria
Secondo l'esperimento, quando il rapporto N / P è 0.8, 1.2, 1.6 e 1.8, la batteria SOC = 50% e l'EIS della batteria di test della batteria assemblata è la seguente.
Figura 7 Curva di prova della mappa EIS
Si vede, quando la N / P ratio = 0,8, il raggio massimo è piccolo semicerchio, N / P ratio = 1,6 volte il raggio minimo di un piccolo semicerchio, in ordine crescente di sequenza: R0.8> R1.0> R1.8> R1.2> R1.6 descritto nel caso di capacità dell'elettrodo positivo rimane invariato, con l'aumento della capacità dell'elettrodo negativo dopo che la superficie dell'elettrodo viene ridotta per aumentare l'impedenza di SEI, quando il rapporto / P N = 1,2 e 1,6 quando il minimo R .
conclusione
Credo che il NP che dalle batterie tasso produzione attuale, riciclaggio delle batterie, sicurezza batteria, batteria impedenza vista completa selezionati rapporto NP tra 1.1 e 1.5 sono i parametri progettuali più pratici di batterie, batteria materiali ma perché il sistema è più complesso, e Con una varietà di modi complessi di utilizzo, combinati con l'esperienza teorica e pratica per progettare il miglior nucleo cinese!
