Sezon ivè ap vini, gade fenomèn analiz ba-tanperati pil ityòm-ion

Pèfòmans pil ityòm-ion anpil afekte pa karakteristik sinetik yo. Paske Li + bezwen yo dwe desolvate an premye lè li entegre nan materyèl la grafit, li bezwen konsome yon sèten kantite enèji ak anpeche difizyon nan Li + nan grafit la. Okontrè, lè Li + soti nan materyèl grafit la nan solisyon an, pwosesis solvasyon an ap fèt an premye, epi pwosesis solvasyon an pa mande pou konsomasyon enèji. Li + ka byen vit retire grafit la, ki mennen nan yon akseptasyon chaj siyifikativman pi pòv nan materyèl la grafit. Nan egzeyat la akseptab.

Nan tanperati ki ba, karakteristik sinetik elektwòd grafit negatif la amelyore epi vin pi mal. Se poutèt sa, polarizasyon elektwochimik nan elektwòd negatif la siyifikativman entansifye pandan pwosesis la chaje, ki ka fasilman mennen nan presipitasyon an nan metalik ityòm sou sifas la nan elektwòd negatif la. Rechèch pa Christian von Lüders nan Inivèsite Teknik Minik, Almay, te montre ke nan -2 ° C, pousantaj chaj la depase C/2, ak kantite metal presipitasyon ityòm siyifikativman ogmante. Pou egzanp, nan pousantaj la C/2, kantite lajan an nan ityòm plating sou sifas elektwòd opoze a se sou chaj la tout antye. 5.5% nan kapasite a men yo pral rive nan 9% anba agrandisman 1C. Lityòm metalik presipite a ka devlope pi lwen epi evantyèlman vin dendrit ityòm, pèse nan dyafram nan ak lakòz kout-sikwi nan elektwòd yo pozitif ak negatif. Se poutèt sa, li nesesè pou fè pou evite chaje batri a ityòm-ion nan tanperati ki ba otank posib. Lè li dwe chaje batri a nan yon tanperati ki ba, li esansyèl pou chwazi yon ti kouran pou chaje batri ityòm-ion otank posib epi sere konplètman batri ityòm-ion apre chaje pou asire Ityòm metalik la presipite nan elektwòd negatif la. ka reyaji ak grafit ak re-embed nan elektwòd grafit negatif la.

Veronika Zinth ak lòt moun nan Inivèsite Teknik Minik te itilize difraksyon netwon ak lòt metòd pou etidye konpòtman evolisyon ityòm pil ityòm-ion nan yon tanperati ki ba -20°C. Difraksyon netwon se yon nouvo metòd deteksyon nan dènye ane yo. Konpare ak XRD, difraksyon netwon pi sansib a eleman limyè (Li, O, N, elatriye), kidonk li trè apwopriye pou tès ki pa destriktif nan pil ityòm-ion.

Nan eksperyans lan, VeronikaZinth te itilize batri NMC111/graphite 18650 pou etidye konpòtman evolisyon ityòm pil ityòm-ion nan tanperati ki ba. Batri a chaje ak egzeyate pandan tès la dapre pwosesis yo montre nan figi ki anba a.

Figi sa a montre chanjman faz nan elektwòd negatif la anba diferan SoC pandan dezyèm sik chaje nan C/30 pousantaj chaje. Li ka sanble ke nan 30.9% SoC, faz yo nan elektwòd negatif la se sitou LiC12, Li1-XC18, ak yon ti kantite LiC6 Konpozisyon; apre SoC a depase 46%, entansite diffraction nan LiC12 kontinye ap diminye, pandan y ap pouvwa a nan LiC6 kontinye ap ogmante. Sepandan, menm apre chaj final la fini, depi sèlman 1503mAh chaje nan tanperati ki ba (kapasite a se 1950mAh nan tanperati chanm), LiC12 egziste nan elektwòd negatif la. Sipoze aktyèl la chaje redwi a C/100. Nan ka sa a, batri a ka toujou jwenn yon kapasite de 1950mAh nan tanperati ki ba, ki endike ke diminisyon nan pouvwa a nan ityòm-ion pil nan tanperati ki ba se sitou akòz deteryorasyon nan kondisyon sinetik.

Figi ki anba a montre chanjman faz nan grafit nan elektwòd negatif la pandan chaje dapre pousantaj C/5 nan yon tanperati ki ba nan -20 ° C. Li ka wè ke chanjman nan faz nan grafit se siyifikativman diferan konpare ak C / 30 pousantaj chaje. Li ka wè nan figi a ke lè SoC> 40%, fòs faz batri LiC12 a anba pousantaj chaj C/5 diminye siyifikativman pi dousman, ak ogmantasyon fòs faz LiC6 tou konsiderableman pi fèb pase C/30. pousantaj chaj. Li montre ke nan yon pousantaj relativman wo nan C / 5, mwens LiC12 ap kontinye intercalate ityòm epi li konvèti nan LiC6.

Figi ki anba a konpare chanjman faz nan elektwòd grafit negatif la lè w ap chaje nan pousantaj C/30 ak C/5, respektivman. Figi a montre ke pou de diferan pousantaj chaje, ityòm-pòv faz Li1-XC18 la sanble anpil. Diferans lan sitou reflete nan de faz LiC12 ak LiC6. Li ka wè nan figi a ke tandans nan chanjman faz nan elektwòd negatif la se relativman fèmen nan etap inisyal la nan chaje anba de pousantaj chaj yo. Pou faz LiC12 a, lè kapasite chaje a rive nan 950mAh (49% SoC), tandans chanje a kòmanse parèt diferan. Lè li rive 1100mAh (56.4% SoC), faz LiC12 anba de agrandisman yo kòmanse montre yon diferans enpòtan. Lè chaje nan yon pousantaj ki ba nan C / 30, n bès nan etap nan LiC12 se trè vit, men gout nan faz nan LiC12 nan pousantaj la C / 5 se pi dousman; sa vle di, kondisyon yo sinetik nan ensèsyon ityòm nan elektwòd negatif la deteryore nan tanperati ki ba. , Se konsa, ke LiC12 plis intercalates ityòm jenere vitès faz LiC6 diminye. Korespondan, faz LiC6 ogmante trè vit nan yon pousantaj ki ba nan C/30 men se pi dousman nan yon pousantaj de C/5. Sa montre ke nan pousantaj C/5, plis petite Li entegre nan estrikti kristal la nan grafit, men sa ki enteresan se ke kapasite chaj batri a (1520.5mAh) nan pousantaj chaj C/5 la pi wo pase sa nan C a. /30 pousantaj chaj. Pouvwa a (1503.5mAh) pi wo. Li siplemantè a ki pa entegre nan elektwòd grafit negatif la gen chans rive nan presipite sou sifas la grafit nan fòm lan nan ityòm metalik. Pwosesis la kanpe apre fen nan chaje tou pwouve sa a soti nan bò a-yon ti kras.

Figi sa a montre estrikti faz elektwòd grafit negatif la apre chaje epi apre yo fin kite pou 20 èdtan. Nan fen chaje, faz elektwòd negatif grafit la trè diferan anba de pousantaj chaje yo. Nan C/5, rapò a nan LiC12 nan anod grafit la pi wo, ak pousantaj nan LiC6 pi ba, men apre kanpe pou 20 èdtan, diferans ki genyen ant de la te vin minim.

Figi ki anba a montre chanjman faz elektwòd grafit negatif la pandan pwosesis depo 20h. Li ka wè nan figi a ke byenke faz yo nan de elektwòd yo opoze yo toujou trè diferan nan kòmansman an, kòm tan an depo ogmante, de kalite yo nan chaje Etap nan anod la grafit anba agrandisman an te chanje trè pre. LiC12 ka kontinye konvèti nan LiC6 pandan pwosesis etajè a, ki endike ke Li pral kontinye entegre nan grafit la pandan pwosesis etajè a. Pati sa a nan Li gen anpil chans yo dwe metalik ityòm presipite sifas la nan elektwòd nan grafit negatif nan tanperati ki ba. Pli lwen analiz te montre ke nan fen chaje nan pousantaj C/30, degre nan entèkalasyon ityòm nan elektwòd grafit negatif la te 68%. Toujou, degre nan intercalation ityòm ogmante a 71% apre etajè, yon ogmantasyon de 3%. Nan fen chaje nan pousantaj C/5, degre ensèsyon ityòm nan elektwòd negatif grafit la te 58%, men apre yo fin kite pou 20 èdtan, li ogmante a 70%, yon ogmantasyon total de 12%.

Rechèch ki anwo yo montre ke lè chaje nan tanperati ki ba, kapasite batri a ap diminye akòz deteryorasyon kondisyon sinetik yo. Li pral tou presipite metal la ityòm sou sifas elektwòd negatif la akòz diminisyon pousantaj ensèsyon ityòm grafit la. Sepandan, apre yon peryòd depo, Pati sa a nan ityòm metalik ka entegre nan grafit la ankò; nan itilizasyon aktyèl, tan etajè a souvan kout, epi pa gen okenn garanti ke tout metalik ityòm ka entegre nan grafit la ankò, kidonk li ka lakòz kèk metalik ityòm kontinye egziste nan elektwòd negatif la. Sifas ityòm-ion batri a pral afekte kapasite ityòm-ion batri a epi li ka pwodwi dendrite ityòm ki mete an danje sekirite batri ityòm-ion. Se poutèt sa, eseye evite chaje batri a ityòm-ion nan tanperati ki ba. Ba aktyèl, epi apre anviwònman, asire ase tan etajè elimine ityòm metal la nan elektwòd grafit negatif la.

Atik sa a sitou refere a dokiman sa yo. Yo itilize rapò a sèlman pou prezante ak revize travay syantifik ki gen rapò, ansèyman nan salklas, ak rechèch syantifik. Pa pou itilize komèsyal. Si ou gen nenpòt pwoblèm copyright, tanpri ou lib pou kontakte nou.

1.Rate kapasite materyèl grafit kòm elektwòd negatif nan kondansateur ityòm-ion, Electrochimica Acta 55 (2010) 3330 - 3335 , SRSivakkumar, JY Nerkar, AG Pandolfo

2.Lithium plating nan pil ityòm-ion envestige pa detant vòltaj ak in situ difraksyon netwon, Journal of Power Sources 342 (2017) 17-23, Christian von Lüders, Veronika Zinth, Simon V.Erhard, Patrick J.Osswald, Michael Hofman , Ralph Gilles, Andreas Jossen

3.Lithium plating nan pil ityòm-ion nan tanperati sub-anbyen envestige pa difraksyon netwon nan situ, Journal of Power Sources 271 (2014) 152-159, Veronika Zinth, Christian von Lüders, Michael Hofmann, Johannes Hattendorff, Irmgard Buchberger, Simon. Erhard, Joana Rebelo-Kornmeier, Andreas Jossen, Ralph Gilles