تعریف نسبت N / P
در طراحی ظرفیت باتری، یک معیار مهم منفی است باید ظرفیت قابل برگشت بزرگتر از مثبت داشته باشد. با وجود ظرفیت الکترود منفی ساعت بیشتر، باتری ممکن است برخی از مزایای مانند ظرفیت باتری، با این حال، این روند از شارژ لیتیوم ممکن است در رخ می دهد سطح الکترود منفی است باعث مشکلات ایمنی دندریت سپرده خواهد شد. به اصطلاح / P N در واقع، نظریه دیگری به نام CB وجود دارد (تعادل سلول)
محاسبه شده به عنوان N / P = واحد سطح از ظرفیت الکترود منفی / ظرفیت الکترود مثبت در واحد سطح.
شکل 1 نمودار مفصل دندریتهای لیتیوم
عوامل موثر بر نسبت N / P
نسبت به طور معمول N / P توسط شرایط زیر تعیین می شود:
1، اولین کارایی مواد فعال
2، دقت پوشش
3، نرخ فروپاشی چرخه مثبت و منفی
با توجه به دقت پوشش، دقت پوشش مناسب ایده آل می تواند 100٪ باشد و بازده مثبت الکترود مثبت بیشتر از بازده اول الکترود منفی است. در این حالت، مقدار نظری CB می تواند به عنوان مثال نزدیک به 1 باشد.
یک ماده الکترودهای مثبت، اکسید کبالت لیتیوم، دارای ظرفیت طراحی 140 mAh / g (اولین کارایی 95٪) و تراکم سطح مثبت 300 g / m است.2
ماده آنود مصنوعی گرافیت، ظرفیت طراحی 340mAh / g (90٪ گرافیت مصنوعی)، تراکم منفی 200g / m2
دقت پوشش فرض کنید انحراف دقت پوشش 2.5٪ است
با توجه به محاسبه معقول، نسبت الکترود منفی الکترود منفی به طور کلی بین 1.1 و 1.5 است و مقادیر خاصی براساس طراحی سیستم مواد در نظر گرفته می شود.
اثر نسبت N / P به عملکرد سرعت
به منظور بررسی تاثیر مطابقت با قابلیت نرخ باتری الکترولیت مثبت و منفی، حفظ همان الکترود مثبت مواد فعال، منفی انتخاب / کاتد N / 0.8،1.0،1.2،1.4،1.6،1.8 باتری مونتاژ P =، دیده می شود از است. جریان تخلیه 0.2C مطابق با ظرفیت های مثبت و منفی 421mAh، 444mAh، 454mAh، 479mAh، 502mAh، بدیهی است زمانی که N / 0.8 0.8 = P، حداقل ظرفیت، 1.8 N / P =، حداکثر ظرفیت. با این حال، N / P = هنگامی که پلت فرم ولتاژ تخلیه بالاتر است.
شکل 2 منحنی تخلیه ظرفیت باتری 0.2C
ادامه پس از طرح آزمایشی به تدریج افزایش یافته که میزان تخلیه، 1C باتری، 3C و تخلیه 5C
شکل 3 منحنی تخلیه ظرفیت باتری 1C
هنگامی که به طور قابل توجهی نسبت N / P بود که 1C = 0.8، حداقل ظرفیت، 1.6 N / P =، حداکثر ظرفیت. با این حال، 0.8 N / P =، حداکثر اینترنت ولتاژ تخلیه.
شکل 4 منحنی تخلیه ظرفیت باتری 3C
هنگامی که به طور قابل توجهی نسبت N / P بود که 3C = 0.8، حداقل ظرفیت، 1.6 N / P =، حداکثر ظرفیت. با این حال، 1.2 N / P =، حداکثر اینترنت ولتاژ تخلیه.
شکل 5 5C منحنی تخلیه ظرفیت باتری
هنگامی که به طور قابل توجهی نسبت N / P بود که 5C = 0.8، حداقل ظرفیت، 1.6 N / P =، حداکثر ظرفیت، اما زمانی که 1.2 N / P =، باتری داشتن ظرفیت بالاتر، حداکثر اینترنت ولتاژ تخلیه.
به طور خلاصه، زمانی که نرخ تخلیه با قطبی شدن روزافزون الکتروشیمیایی افزایش می دهد، کاهش می یابد در هنگام تخلیه، در نرخ تخلیه بالا، N / P نسبت = 1.2 برابر حداکثر پلت فرم ولتاژ، اما همچنین دارای یک بیشتر ظرفیت بالا
اثر نسبت N / P در عملکرد چرخه باتری
همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است، پس از 125 بار در 1C / 1C، نسبت میزان N / P نسبت 1.0، 1.2، 1.4، 1.6، 1.8، 1.0، 1.2، 1.4، 1.6، /P=1.8 نرخ نگهداری ظرفیت بالاترین است و نرخ نگهداری ظرفیت با افزایش نسبت N / P افزایش می یابد.
شکل 6 منحنی سیکل باتری
اثر نسبت N / P به امپدانس باتری
با توجه به این آزمایش، هنگامی که نسبت N / P 0.8، 1.2، 1.6 و 1.8 باشد، باتری SOC = 50٪ و EIS باتری تست باتری مونتاژ به شرح زیر است.
شکل 7 نقشه منحنی نقشه EIS
دیده می شود، زمانی که N / P = 0.8 نسبت، حداکثر شعاع نیم دایره کوچک، N / P نسبت = 1.6 برابر حداقل شعاع نیم دایره کوچک، در جهت صعودی از دنباله: R0.8> R1.0> R1.8> R1.2> R1.6 در مورد ظرفیت الکترود مثبت توصیف بدون تغییر باقی مانده، با افزایش در ظرفیت الکترود منفی از سطح الکترود کاهش می یابد برای افزایش امپدانس SEI، زمانی که N / P نسبت = 1.2 و 1.6 زمانی که حداقل R .
نتیجه گیری
من باور دارم که NP از از باتری میزان تولید واقعی، بازیافت باتری، ایمنی باتری، باتری امپدانس دیدگاه جامع انتخاب نسبت NP بین 1.1 و 1.5 پارامترهای طراحی عملی ترین باتری، مواد باتری است اما به دلیل سیستم پیچیده تر است، و با انواع روش های پیچیده استفاده، همراه با تجربه نظری و عملی برای طراحی بهترین هسته چینی!
