Usum datang, tingali fenomena analisis suhu-rendah batré litium-ion

Kinerja batré litium-ion dipangaruhan pisan ku karakteristik kinétikna. Kusabab Li + perlu dilarutkeun heula nalika dilebetkeun kana bahan grafit, éta kedah ngonsumsi sajumlah énergi sareng ngahalangan difusi Li + kana grafit. Sabalikna, nalika Li + dileupaskeun tina bahan grafit kana leyuran, prosés solvation bakal lumangsung munggaran, sarta prosés solvation teu merlukeun konsumsi énergi. Li+ tiasa gancang nyabut grafit, anu nyababkeun nampi muatan anu langkung miskin tina bahan grafit. Dina panarimaan ngurangan.

Dina suhu anu handap, ciri kinétik éléktroda grafit négatip parantos ningkat sareng janten parah. Ku alatan éta, polarisasi éléktrokimia tina éléktroda négatip nyata inténsif salila prosés ngecas, nu bisa kalayan gampang ngakibatkeun présipitasi litium logam dina beungeut éléktroda négatip. Panaliti Christian von Lüders ti Universitas Téknis Munich, Jérman, nunjukkeun yén dina -2 ° C, laju muatan ngaleuwihan C/2, sareng jumlah présipitasi litium logam ningkat sacara signifikan. Contona, dina laju C / 2, jumlah litium plating dina beungeut éléktroda lawan nyaeta ngeunaan sakabéh muatan. 5.5% tina kapasitas tapi bakal ngahontal 9% dina magnification 1C. Litium logam anu diendapkeun tiasa langkung maju sareng ahirna janten dendrit litium, nyusup kana diafragma sareng nyababkeun sirkuit pondok tina éléktroda positip sareng négatip. Ku alatan éta, saloba mungkin ulah ngecas batré litium-ion dina hawa low. Nalika éta kedah ngeusi batre dina suhu anu handap, penting pisan pikeun milih arus leutik pikeun ngeusi batre litium-ion saloba mungkin sareng nyimpen pinuh batré litium-ion saatos ngecas pikeun mastikeun litium logam endapan tina éléktroda négatip. tiasa ngaréaksikeun sareng grafit sareng dipasang deui dina éléktroda grafit négatip.

Veronika Zinth jeung nu séjénna Universitas Téknis Munich ngagunakeun difraksi neutron jeung métode séjénna pikeun nalungtik paripolah évolusi litium batré litium-ion dina suhu nu handap -20°C. Difraksi neutron mangrupikeun metode deteksi anyar dina taun-taun ayeuna. Dibandingkeun jeung XRD, difraksi neutron leuwih sénsitip ka elemen lampu (Li, O, N, jsb), jadi eta cocog pisan pikeun nguji non-destructive batré litium-ion.

Dina percobaan, VeronikaZinth ngagunakeun batré NMC111 / grafit 18650 pikeun diajar paripolah évolusi litium batré litium-ion dina suhu anu handap. Batré dieusi sareng discharged salami tés dumasar kana prosés anu dipidangkeun dina gambar di handap ieu.

Gambar di handap ieu nunjukkeun parobahan fase éléktroda négatip dina SoC anu béda salami siklus ngecas kadua dina ngecas laju C/30. Éta sigana yén dina 30.9% SoC, fase éléktroda négatip utamina LiC12, Li1-XC18, sareng sajumlah leutik Komposisi LiC6; saatos SoC ngaleuwihan 46%, inténsitas difraksi LiC12 terus turun, sedengkeun kakuatan LiC6 terus ningkat. Sanajan kitu, sanajan sanggeus muatan final geus réngsé, sabab ngan 1503mAh dieusi dina suhu low (kapasitas 1950mAh dina suhu kamar), LiC12 aya dina éléktroda négatip. Anggap arus ngecas diréduksi jadi C/100. Dina kasus eta, batréna masih bisa ménta kapasitas 1950mAh dina hawa low, nu nunjukkeun yén panurunan dina kakuatan batré litium-ion dina hawa low utamana alatan deterioration tina kaayaan kinétik.

Gambar di handap nembongkeun parobahan fase grafit dina éléktroda négatip salila ngecas nurutkeun laju C/5 dina hawa low -20 ° C. Éta tiasa ningali yén parobahan fase grafit béda sacara signifikan dibandingkeun sareng ngecas laju C / 30. Ieu tiasa katingali tina gambar yén nalika SoC> 40%, kakuatan fase batré LiC12 dina tingkat muatan C / 5 turun sacara signifikan langkung laun, sareng paningkatan kakuatan fase LiC6 ogé langkung lemah tibatan C / 30. ongkos muatan. Ieu nunjukeun yen dina laju rélatif luhur C/5, kirang LiC12 terus interkalate litium sarta dirobah jadi LiC6.

Gambar di handap ieu ngabandingkeun parobahan fase éléktroda grafit négatip nalika ngecas dina C / 30 sareng C / 5, masing-masing. Angka nunjukkeun yén pikeun dua tingkat ngecas anu béda, fase litium-miskin Li1-XC18 sami pisan. Bédana utamana ditingali dina dua fase LiC12 sareng LiC6. Ieu bisa ditempo ti inohong yén trend robah fase dina éléktroda négatip relatif nutup dina tahap awal ngecas dina dua ongkos muatan. Pikeun fase LiC12, nalika kapasitas ngecas ngahontal 950mAh (49% SoC), tren parobihan mimiti muncul béda. Lamun datang 1100mAh (56.4% SoC), fase LiC12 dina dua magnifications mimiti nembongkeun gap signifikan. Nalika ngecas dina laju low C / 30, turunna tahap LiC12 pisan gancang, tapi serelek fase LiC12 dina laju C / 5 leuwih laun; maksudna, kaayaan kinétik sisipan litium dina éléktroda négatip deteriorate dina hawa low. , Sangkan LiC12 salajengna intercalates litium ngahasilkeun speed fase LiC6 turun. Sasuai, fase LiC6 naek pisan gancang dina laju handap C/30 tapi leuwih laun dina laju C/5. Ieu nunjukkeun yén dina laju C / 5, langkung seueur Li Petite anu dipasang dina struktur kristal grafit, tapi anu pikaresepeun nyaéta kapasitas muatan batré (1520.5mAh) dina tingkat muatan C / 5 langkung luhur tibatan dina C. / 30 ongkos muatan. Kakuatan (1503.5mAh) langkung luhur. Li tambahan anu henteu napel dina éléktroda grafit négatip kamungkinan bakal diendapkeun dina permukaan grafit dina bentuk litium logam. Prosés nangtung sanggeus tungtung ngecas ogé ngabuktikeun ieu ti sisi-saeutik.

Gambar di handap ieu nunjukkeun struktur fase éléktroda grafit négatip saatos ngecas sareng saatos ditinggalkeun salami 20 jam. Dina ahir ngecas, fase tina éléktroda grafit négatip pisan béda dina dua ongkos ngecas. Dina C / 5, babandingan LiC12 dina anoda grafit leuwih luhur, sarta persentase LiC6 leuwih handap, tapi sanggeus nangtung pikeun 20 jam, bédana antara dua geus jadi minimal.

Gambar di handap nembongkeun parobahan fase éléktroda grafit négatip salila prosés neundeun 20h. Ieu bisa ningali tina inohong nu najan fase tina dua éléktroda lawan kénéh pisan béda dina awal, sakumaha waktu neundeun nambahan, dua jenis ngecas Tahap anoda grafit handapeun magnification geus robah pisan nutup. LiC12 bisa terus dirobah jadi LiC6 salila prosés shelving, nunjukkeun yén Li bakal terus study dina grafit salila prosés shelving. Ieu bagian tina Li kamungkinan mangrupa litium logam precipitated beungeut éléktroda grafit négatip dina suhu low. Analisis salajengna nunjukkeun yén dina tungtung ngecas dina laju C / 30, darajat interkalasi litium tina éléktroda grafit négatip nyaéta 68%. Masih, darajat interkalasi litium ningkat kana 71% saatos rak, paningkatan 3%. Dina ahir ngecas dina laju C / 5, tingkat sisipan litium tina éléktroda grafit négatip éta 58%, tapi sanggeus ditinggalkeun pikeun 20 jam, éta ngaronjat nepi ka 70%, ngaronjat total 12%.

Panalitian di luhur nunjukkeun yén nalika ngecas dina suhu anu handap, kapasitas batré bakal turun kusabab kaayaan kinétik rusak. Ogé bakal endapanana logam litium dina beungeut éléktroda négatip alatan panurunan tina laju sisipan litium grafit. Sanajan kitu, sanggeus periode gudang, Ieu bagian tina litium logam bisa study dina grafit deui; dina pamakéan sabenerna, waktu rak téh mindeng pondok, sarta euweuh jaminan yén sakabéh litium logam bisa study kana grafit deui, ku kituna bisa ngabalukarkeun sababaraha litium logam terus aya dina éléktroda négatip. Beungeut batré litium-ion bakal mangaruhan kapasitas batré litium-ion sareng tiasa ngahasilkeun dendrit litium anu ngabahayakeun kasalametan batré litium-ion. Ku alatan éta, coba ulah ngecas batré litium-ion dina hawa low. Arus low, sarta sanggeus setting, mastikeun waktu rak cukup pikeun ngaleungitkeun litium logam dina éléktroda grafit négatip.

Artikel ieu utamana ngarujuk kana dokumén di handap ieu. Laporan ieu ngan dipaké pikeun ngawanohkeun jeung marios karya ilmiah patali, pangajaran kelas, jeung panalungtikan ilmiah. Henteu pikeun pamakéan komérsial. Upami Anjeun gaduh masalah hak cipta, mangga ngarasa Luncat ngahubungan kami.

Kamampuhan 1.Rate bahan grafit salaku éléktroda négatip dina kapasitor litium-ion, Electrochimica Acta 55 (2010) 3330 - 3335, SRSivakkumar, JY Nerkar, AG Pandolfo

2.Lithium plating dina accu litium-ion ditalungtik ku rélaxasi tegangan jeung in situ difraksi neutron,Journal of Sumber Daya 342(2017)17-23, Christian von Lüders, Veronika Zinth, Simon V.Erhard, Patrick J.Osswald, Michael Hofman , Ralph Gilles, Andreas Jossen

3.Litium plating dina accu litium-ion dina suhu sub-ambient ditalungtik ku difraksi neutron in situ, Journal of Sumber Daya 271 (2014) 152-159, Veronika Zinth, Christian von Lüders, Michael Hofmann, Johannes Hattendorff, Irmgard Buchberger, Simon Erhard, Joana Rebelo-Kornmeier, Andreas Jossen, Ralph Gilles