By hoppt
У літій-іонних батареях (LIB) багато електродів на основі оксидів перехідних металів демонструють надзвичайно високу ємність, що перевищує їх теоретичне значення. Незважаючи на те, що про це явище широко повідомлялося, основні фізико-хімічні механізми в цих матеріалах залишаються невловимими та залишаються предметом дискусій.
Нещодавно професор Miao Guoxing з Університету Ватерлоо, Канада, професор Yu Guihua з Університету Техасу в Остіні та Лі Хунсен і Лі Цян з Університету Циндао спільно опублікували дослідницьку статтю про Nature Materials під назвою «Додаткова ємність для зберігання в літій-іонні батареї з оксиду перехідного металу, виявлені за допомогою магнітометрії in situ». У цій роботі автори використовували магнітний моніторинг in situ, щоб продемонструвати наявність сильної поверхневої ємності металевих наночастинок і те, що велика кількість спін-поляризованих електронів може зберігатися у вже відновлених металевих наночастинках, що узгоджується з механізмом просторового заряду. Крім того, виявлений механізм просторового заряду можна поширити на інші сполуки перехідних металів, забезпечуючи ключове керівництво для створення передових систем зберігання енергії.
(1) Типовий Fe досліджувався за допомогою методу магнітного моніторингу на місці3O4/ Еволюція електронної структури всередині літієвої батареї;
(2) показує, що Fe3O4В системі / Li ємність поверхневого заряду є основним джерелом додаткової ємності;
(3) Механізм поверхневої ємності металевих наночастинок можна поширити на широкий діапазон сполук перехідних металів.
Монодисперсний порожнистий Fe був синтезований звичайними гідротермальними методами3O4Nanospheres, а потім виконувався при 100 мАг-1. Заряд і розряд при щільності струму (рис. 1а), ємність першого розряду становить 1718 мАг/г, 1 мАг-г у другий і третій рази, відповідно- 1370І 1 мАг−1,364, набагато більше 1 мАг−926Теорія очікувань. BF-STEM-зображення повністю розрядженого продукту (рис. 1b-c) показують, що після відновлення літію наносфери Fe1O3The були перетворені на менші наночастинки Fe розміром приблизно 4–1 нм, дисперговані в центрі Li3O.
Щоб продемонструвати зміну магнетизму під час електрохімічного циклу, була отримана крива намагнічення після повного розряду до 0.01 В (рис. 1d), що демонструє суперпарамагнітну поведінку внаслідок утворення наночастинок.
Рисунок 1 (a) при 100 mAg−1Fe циклічного циклу при щільності струму3O4/ Крива заряду та розряду Li акумулятора постійного струму; (b) повністю літієвий Fe3O4. BF-STEM зображення електрода; (c) присутність літію на сукупних 2 зображеннях BF-STEM високої роздільної здатності як O, так і Fe; (d) Fe3O4 Криві гістерезису електрода до (чорний) і після (синій), а також підігнана крива Ланжевена останнього (фіолетовий).
Щоб поєднати електрохімію з Fe3O4O, структурні та магнітні зміни, пов’язані з Fe3O4. Електроди піддалися рентгенівській дифракції in situ (XRD) та магнітному моніторингу in situ. Fe на серії дифракційних картин XRD під час початкового розряду від напруги холостого ходу (OCV) до 1.2V3O4. Дифракційні піки не змінилися суттєво ні за інтенсивністю, ні за положенням (рис. 2a), що вказує на те, що Fe3O4Only зазнав процесу інтеркаляції Li. При зарядженні до 3 В антишпінельна структура Fe3O4The залишається недоторканою, що свідчить про те, що процес у цьому вікні напруги дуже оборотний. Подальший магнітний моніторинг на місці в поєднанні з випробуваннями заряду-розряду постійного струму було проведено, щоб дослідити, як намагніченість розвивається в реальному часі (рис. 2b).
Рисунок 2. Характеристика XRD на місці та магнітний моніторинг. (A) XRD на місці; (b) Fe3O4Електрохімічна крива заряду-розряду під прикладеним магнітним полем 3 Тл і відповідним оборотним магнітним відгуком in situ.
Щоб отримати більш базове розуміння цього процесу перетворення з точки зору змін намагніченості, магнітний відгук збирається в реальному часі та відповідний фазовий перехід, що супроводжує електрохімічні реакції (рис. 3). Цілком зрозуміло, що під час першого розряду Fe3O4Відповідь намагніченості електродів відрізняється від інших циклів через Fe під час першої літалізації3O4Через незворотний фазовий перехід. Коли потенціал впав до 0.78 В, антишпінельна фаза Fe3O4The була перетворена, щоб містити Li2. Структура галіту класу FeO O, Fe3O4. Фаза не може бути відновлена після заряджання. Відповідно, намагніченість швидко падає до 0.482 мкб Fe−1. По мірі літіалізації нова фаза не утворилася, і інтенсивність дифракційних піків FeO класу (200) і (220) почала слабшати. Дорівнює Fe3O4. Коли електрод повністю ліалізований, значний пік XRD не зберігається (рис. 3a). Зауважте, що коли електрод Fe3O4 розряджається з 0.78 В до 0.45 В, намагніченість (з 0.482 мкб Fe−1збільшується до 1.266 мкбFe−1), це пояснюється реакцією перетворення з FeO на Fe. Потім, наприкінці розряду, намагніченість повільно зменшувалася до 1.132 мкБ Fe−1. Це відкриття свідчить про те, що повністю відновлені наночастинки металу Fe0 все ще можуть брати участь у реакції накопичення літію, таким чином зменшуючи намагніченість електродів.
Рисунок 3 Спостереження фазового переходу та магнітного відгуку in situ.（a）Fe3O4In situ XRD карта, зібрана під час першого розряду електрода; (b) Fe3O4 Вимірювання магнітної сили на місці електрохімічних циклів /Li клітин у прикладеному магнітному полі 3 Тл.
Fe3O4. Магнітні зміни електродів відбуваються при низьких напругах, при яких, швидше за все, генерується додаткова електрохімічна ємність, що свідчить про наявність невиявлених носіїв заряду в клітині. Щоб дослідити потенційний механізм накопичення літію, було вивчено залізо за допомогою XPS, STEM та магнітного спектра характеристик3O4Electrodes з піками намагніченості при 0.01 В, 0.45 В і 1.4 В, щоб визначити джерело магнітної зміни. Результати показують, що магнітний момент є ключовим фактором, що впливає на магнітну зміну, оскільки на виміряні Fe0/Li2The Ms системи O не впливають магнітна анізотропія та міжчастковий зв’язок.
Для подальшого розуміння кінетичних властивостей Fe3O4 електродів при низькій напрузі використовуйте циклічну вольтамперометрію при різних швидкостях сканування. Як показано на рисунку 4а, прямокутна циклічна вольтамперограмма з’являється в діапазоні напруг від 0.01 В до 1 В (рисунок 4а). На малюнку 4b показано, що на електроді виник ємнісний відгук Fe3O4A. Завдяки високооборотній магнітній реакції постійного струму заряду та процесу розряду (рис. 4c), намагніченість електрода зменшилася з 1 В до 0.01 В під час процесу розряду та знову зросла під час процесу заряджання, що вказує на те, що Fe0Of конденсатор-подібний поверхнева реакція дуже оборотна.
Рисунок 4. Електрохімічні властивості та магнітна характеристика in situ при 0.011 В. (A) Циклічна вольтамперометрична крива. (B) значення b визначається за допомогою кореляції між піковим струмом і швидкістю сканування; (c) оборотна зміна намагніченості відносно кривої заряд-розряд при прикладеному магнітному полі 5 Тл.
вищезгаданий Fe3O4. Електрохімічні, структурні та магнітні особливості електродів вказують на те, що додаткова ємність акумулятора визначається Fe0. Спін-поляризована поверхнева ємність наночастинок спричинена супутніми магнітними змінами. Спін-поляризована ємність є результатом накопичення спін-поляризованого заряду на межі розділу та може проявляти магнітну реакцію під час заряду та розряду. До Fe3O4. Основний електрод під час першого процесу розряду був диспергований у наночастинках Li2Fine Fe в підкладці O велике відношення поверхні до об’єму та реалізують високу щільність станів на рівні Фермі завдяки сильно локалізованим d-орбіталям. Згідно з теоретичною моделлю накопичення просторового заряду Майєра, автори припускають, що велика кількість електронів може зберігатися в зонах спінового розщеплення металевих наночастинок Fe, які можна знайти в Fe/Li2. малюнок 5).
графік 5Fe/Li2A Схематичне зображення поверхневої ємності спін-поляризованих електронів на О-інтерфейсі. (A) схематична діаграма щільності станів спінової поляризації поверхні частинок феромагнітного металу (до та після розряду), на відміну від об'ємна спінова поляризація заліза; (b) формування області просторового заряду в моделі поверхневого конденсатора літію з надмірним запасом.
TM / Li було досліджено за допомогою вдосконаленого магнітного моніторингу на місці2 Еволюція внутрішньої електронної структури нанокомпозиту O, щоб виявити джерело додаткової ємності для цієї літій-іонної батареї. Результати показують, що в системі комірок моделі Fe3O4/Li електрохімічно відновлені наночастинки Fe можуть зберігати велику кількість спін-поляризованих електронів, що виникає через надмірну ємність комірки та значно змінений межфазний магнетизм. Експерименти додатково підтвердили CoO, NiO та FeF2і Fe2. Наявність такої ємності в матеріалі електрода N вказує на існування спін-поляризованої поверхневої ємності наночастинок металу в літій-іонних батареях і закладає основу для застосування цього механізму зберігання просторового заряду в інших переходах електродні матеріали на основі металевих сполук.
Додаткова ємність накопичувача в літій-іонних батареях на основі оксиду перехідного металу виявлена магнітометрією in situ (Nature Materials, 2020, DOI: 10.1038/s41563-020-0756-y)
Вплив формули дизайну пластини літієвого електрода та дефектів пластини електрода на продуктивність
Електрод літієвої батареї – це покриття, що складається з частинок, рівномірно нанесених на металеву рідину. Покриття електрода літій-іонного акумулятора можна розглядати як композитний матеріал, який в основному складається з трьох частин:
(1) Частинки діючої речовини;
(2) складова фаза провідного агента і агент (вуглецева адгезивна фаза);
(3) Пори, заповніть електролітом.
Відношення обсягу кожної фази виражається як:
Пористість + об'ємна частка живої речовини + об'ємна частка вуглецевої адгезивної фази =1
Конструкція конструкції електродів літієвої батареї дуже важлива, і тепер коротко представлені основні знання про конструкцію електродів літієвої батареї.
(1) Теоретична ємність матеріалу електрода. Теоретична ємність матеріалу електрода, тобто ємність, що забезпечується всіма іонами літію в матеріалі, що бере участь в електрохімічній реакції, її значення розраховується за таким рівнянням:
Наприклад, молярна маса LiFePO4 становить 157.756 г/моль, а його теоретична ємність становить:
Це розраховане значення є лише теоретичною місткістю в грамах. Щоб забезпечити оборотну структуру матеріалу, фактичний коефіцієнт видалення іонів літію менше 1, а фактична місткість матеріалу в грамах становить:
Фактична ємність матеріалу в грамах = теоретична ємність літій-іонного коефіцієнта відключення
(2) Розрахункова ємність батареї та надзвичайно одностороння щільність Розрахункову ємність батареї можна розрахувати за такою формулою: розрахункова ємність батареї = поверхнева щільність покриття, співвідношення активного матеріалу, грам, ємність полюсного листа, площа покриття
Серед них поверхнева щільність покриття є ключовим конструктивним параметром. Коли щільність ущільнення не змінюється, збільшення поверхневої щільності покриття означає, що товщина полюсного листа збільшується, відстань передачі електронів збільшується, а опір електронів збільшується, але ступінь збільшення обмежена. У товстому електродному листі збільшення опору міграції іонів літію в електроліті є основною причиною, що впливає на характеристики співвідношення. Враховуючи пористість і закрученість пор, відстань міграції іонів у порі у багато разів перевищує товщину полюсного листа.
(3) Співвідношення негативно-позитивної ємності N/P негативної ємності до позитивної ємності визначається як:
N/P має бути більше 1.0, як правило, 1.04~1.20, що в основному стосується конструкції безпеки, щоб запобігти випаданню негативних іонів літію без джерела прийняття, проектування з урахуванням продуктивності процесу, наприклад, відхилення покриття. Однак, коли N/P занадто великий, акумулятор втратить ємність безповоротно, що призведе до низької ємності акумулятора та зниження щільності енергії акумулятора.
Для анода з титанату літію приймається надлишкова конструкція позитивного електрода, а ємність акумулятора визначається ємністю анода з титанату літію. Конструкція позитивного надлишку сприяє покращенню високотемпературних характеристик батареї: високотемпературний газ в основному походить від негативного електрода. У конструкції з позитивним надлишком негативний потенціал низький, і легше сформувати плівку SEI на поверхні титанату літію.
(4) Щільність ущільнення та пористість покриття У процесі виробництва щільність ущільнення покриття електрода батареї розраховується за наступною формулою. Враховуючи, що під час згортання полюсного листа металева фольга розтягується, поверхнева щільність покриття після валика розраховується за такою формулою.
Як згадувалося раніше, покриття складається з фази живого матеріалу, фази вуглецевого клею та пор, а пористість можна розрахувати за наступним рівнянням.
Серед них середня щільність покриття: електрод літієвої батареї є різновидом частинок порошку покриття, оскільки поверхня частинок порошку груба, неправильної форми, коли накопичуються, частинки між частинками та частинками, а деякі частки самі по собі мають тріщини та пори, таким чином, об’єм порошку, включаючи об’єм порошку, пори між частинками порошку та частинками, отже, відповідне різноманіття щільності електродного покриття та представлення пористості. Щільність частинок порошку відноситься до маси порошку на одиницю об'єму. Відповідно до об'єму порошок поділяється на три види: справжня щільність, щільність частинок і щільність накопичення. Різні щільності визначаються таким чином:
Для того самого порошку справжня щільність> щільність частинок> щільність упаковки. Пористість порошку - це відношення пор у покритті порошкових частинок, тобто відношення об'єму порожнечі між частинками порошку та порами частинок до загального об'єму покриття, яке зазвичай виражається у відсотках. Пористість порошку — це комплексна властивість, пов’язана з морфологією частинок, станом поверхні, розміром частинок і розподілом частинок за розміром. Його пористість безпосередньо впливає на проникнення електроліту та пропускання іонів літію. Загалом, чим більше пористість, тим легше проникнення електроліту та швидше пропускання іонів літію. Тому при проектуванні літієвої батареї іноді для визначення пористості зазвичай використовується метод тиску ртуті, метод адсорбції газу тощо. Також можна отримати за допомогою розрахунку щільності. Пористість також може мати різні наслідки при використанні різних щільностей для розрахунків. Коли щільність пористості живої речовини, провідного агента та сполучного обчислюється за справжньою щільністю, розрахована пористість включає зазор між частинками та зазор усередині частинок. Коли пористість живої речовини, провідного агента та сполучного обчислюється за щільністю частинок, розрахована пористість включає зазор між частинками, але не зазор усередині частинок. Таким чином, розмір пор листа електрода літієвої батареї також багатомасштабний, як правило, проміжок між частинками має розмір мікронного масштабу, тоді як проміжок усередині частинок має масштаб від нанометра до субсубмікрона. У пористих електродах взаємозв’язок транспортних властивостей, таких як ефективна дифузія та провідність, можна виразити наступним рівнянням:
Де D0 представляє власну швидкість дифузії (провідності) самого матеріалу, ε — об’ємну частку відповідної фази, а τ — кривизну відповідної фази. У макроскопічній гомогенній моделі зазвичай використовується співвідношення Бруггемана, взявши коефіцієнт ɑ =1.5 для оцінки ефективної позитивності пористих електродів.
Електроліт заповнюється в порах пористих електродів, у яких іони літію проводяться через електроліт, а характеристики провідності іонів літію тісно пов’язані з пористістю. Чим більше пористість, тим вище об'ємна частка фази електроліту і тим більше ефективна провідність іонів літію. У листі позитивного електрода електрони передаються через вуглецеву адгезивну фазу, об’ємна частка вуглецевої адгезивної фази та обхід вуглецевої адгезивної фази безпосередньо визначають ефективну провідність електронів.
Пористість і об’ємна частка вуглецевої адгезивної фази є суперечливими, а велика пористість неминуче призводить до об’ємної частки вуглецевої адгезивної фази, отже, ефективні властивості провідності іонів літію та електронів також суперечать, як показано на малюнку 2. Зі зменшенням пористості ефективна провідність іонів літію зменшується, а ефективна провідність електронів зростає. Те, як збалансувати обидва, також є критичним у конструкції електрода.
Рисунок 2. Схематична діаграма пористості та провідності іонів літію та електронів
2. Тип і виявлення полюсних дефектів
В даний час у процесі підготовки полюсів батареї використовується все більше і більше технологій онлайн-виявлення для ефективного виявлення виробничих дефектів продукції, усунення дефектної продукції та своєчасного зворотного зв’язку з виробничою лінією, автоматичних або ручних коригувань виробництва. процесу, щоб зменшити рівень браку.
Технології онлайнового виявлення, які зазвичай використовуються у виробництві полюсних листів, включають визначення характеристик суспензії, визначення якості полюсних листів, визначення розмірів тощо. Наприклад: (1) онлайновий вимірювач в’язкості безпосередньо встановлюється в резервуар для зберігання покриття для визначення реологічних характеристики шламу в режимі реального часу, Перевірка стабільності шламу; (2) Використання рентгенівського або β-випромінювання в процесі нанесення покриття, його висока точність вимірювання, але велике випромінювання, висока ціна обладнання та проблеми з обслуговуванням; (3) Лазерна онлайн-технологія вимірювання товщини використовується для вимірювання товщини полюсного листа. Точність вимірювання може досягати ± 1 мкм. Вона також може відображати тенденцію зміни виміряної товщини та товщини в режимі реального часу, полегшує відстеження даних. та аналіз; (0) Технологія бачення ПЗЗ, тобто ПЗЗ лінійний масив використовується для сканування вимірюваного об’єкта, обробки зображень у режимі реального часу та аналізу категорій дефектів, реалізації неруйнівного онлайн-виявлення дефектів поверхні полюсного листа.
Будучи інструментом для контролю якості, технологія онлайн-тестування також необхідна для розуміння зв’язку між дефектами та продуктивністю батареї, щоб визначити кваліфіковані/некваліфіковані критерії для напівфабрикатів.
В останній частині коротко представлено новий метод технології виявлення поверхневих дефектів літій-іонної батареї, технологію інфрачервоного теплового зображення та зв’язок між цими різними дефектами та електрохімічними характеристиками. консультація Д. Моханті Ретельне дослідження Моханті та ін.
(1) Поширені дефекти на поверхні полюсного листа
На малюнку 3 показано загальні дефекти на поверхні електрода літій-іонного акумулятора з оптичним зображенням ліворуч і зображенням, отриманим тепловізором, праворуч.
Рисунок 3 Поширені дефекти на поверхні полюсного листа: (a, b) опуклість / агрегат; (c, d) крапельний матеріал / отвір; (e, f) металеве стороннє тіло; (g, h) нерівномірне покриття
(A, b) підвищена опуклість / агрегат, такі дефекти можуть виникнути, якщо суспензія рівномірно перемішується або швидкість нанесення покриття нестабільна. Агрегація адгезиву і провідників сажі призводить до низького вмісту активних інгредієнтів і легкої ваги полярних таблеток.
(c, d) крапля/точкова дірка, ці дефектні ділянки не покриті та зазвичай утворюються бульбашками в суспензії. Вони зменшують кількість активного матеріалу та піддають колектор впливу електроліту, таким чином зменшуючи електрохімічну ємність.
(E, f) металеві сторонні тіла, суспензія або металеві сторонні тіла, введені в обладнання та навколишнє середовище, а також металеві сторонні тіла можуть завдати великої шкоди літієвим батареям. Великі частинки металу безпосередньо пошкоджують діафрагму, що призводить до короткого замикання між позитивним і негативним електродами, що є фізичним коротким замиканням. Крім того, коли металеве стороннє тіло змішується з позитивним електродом, позитивний потенціал збільшується після заряджання, метал розчиняється, поширюється через електроліт, а потім осідає на негативній поверхні, і, нарешті, проколює діафрагму, утворюючи коротке замикання, який є коротким замиканням хімічного розчинення. Найпоширенішими металевими сторонніми предметами на заводі акумуляторів є Fe, Cu, Zn, Al, Sn, SUS тощо.
(g, h) нерівномірне покриття, наприклад недостатнє змішування суспензії, на дрібних частинках легко з’являються смуги, коли частинки великі, що призводить до нерівномірного покриття, яке вплине на сталість ємності акумулятора, і навіть повністю з’явиться відсутність смуги покриття, впливає на ємність і безпеку.
(2) Технологія виявлення дефектів поверхні полюсного чіпа Технологія інфрачервоного (ІЧ) теплового зображення використовується для виявлення незначних дефектів на сухих електродах, які можуть погіршити продуктивність літій-іонних батарей. Під час онлайн-виявлення, якщо виявлено дефект електрода або забруднюючу речовину, позначте це на аркуші полюсів, усуньте це в подальшому процесі та повідомте про це на виробничу лінію та вчасно відрегулюйте процес для усунення дефектів. Інфрачервоне випромінювання - це різновид електромагнітної хвилі, яка має таку ж природу, як радіохвилі та видиме світло. Спеціальний електронний пристрій використовується для перетворення розподілу температури поверхні об’єкта у видиме людським оком зображення, а також для відображення розподілу температури поверхні об’єкта різними кольорами називається інфрачервоною тепловізійною технологією. Цей електронний пристрій називається інфрачервоним тепловізором. Усі об’єкти вище абсолютного нуля (-273 ℃) випромінюють інфрачервоне випромінювання.
Як показано на малюнку 4, інфрачервоний тепловий апроксиматор (ІЧ-камера) використовує інфрачервоний детектор і об’єктив оптичного зображення, щоб прийняти структуру розподілу енергії інфрачервоного випромінювання вимірюваного цільового об’єкта та відобразити його на фоточутливому елементі інфрачервоного детектора для отримання інфрачервоне теплові зображення, яке відповідає полю теплового розподілу на поверхні об'єкта. Коли на поверхні предмета є дефект, температура в цій області зміщується. Таким чином, ця технологія також може бути використана для виявлення дефектів на поверхні об'єкта, особливо підходить для деяких дефектів, які не можна розрізнити засобами оптичного виявлення. Коли висихаючий електрод літій-іонної батареї виявляється онлайн, електрод-електрод спочатку опромінюється спалахом, температура поверхні змінюється, а потім температура поверхні визначається за допомогою тепловізора. Зображення розподілу тепла візуалізується, а зображення обробляється та аналізується в режимі реального часу, щоб виявити дефекти поверхні та вчасно їх позначити.D. Mohanty Дослідження встановило тепловізор на виході з сушильної печі для нанесення покриттів, щоб визначити зображення розподілу температури на поверхні електродного листа.
На малюнку 5 (a) зображено карту розподілу температури поверхні покриття пластини позитивного полюсу NMC, виявлену тепловізором, яка містить дуже невеликий дефект, який неможливо розрізнити неозброєним оком. Крива розподілу температури, що відповідає сегменту траси, показана на внутрішній вставці зі сплеском температури в точці дефекту. На малюнку 5 (b) температура локально зростає у відповідному полі, що відповідає дефекту поверхні полюсного листа. ФІГ. 6 є діаграмою розподілу температури поверхні листа негативного електрода, що показує наявність дефектів, де пік підвищення температури відповідає бульбашці або агрегату, а область зниження температури відповідає отвору або краплі.
Рисунок 5 Розподіл температури поверхні листа позитивного електрода
Рисунок 6 Розподіл температури поверхні негативного електрода
Можна побачити, що тепловізійне виявлення розподілу температури є хорошим засобом виявлення дефектів поверхні полюсного листа, який можна використовувати для контролю якості виготовлення полюсного листа.3. Вплив дефектів поверхні полюсного листа на продуктивність батареї
(1) Вплив на ємність множника акумулятора та ефективність Кулона
На рисунку 7 показана крива впливу агрегату та точкового отвору на ємність множника батареї та ефективність Кулена. Агрегат може фактично збільшити ємність батареї, але знизити ефективність кулена. Отвір зменшує ємність батареї та ефективність Kulun, а ефективність Kulun значно зменшується з високою швидкістю.
Малюнок 7 катодний агрегат і пін-дірка впливають на ємність батареї та ККД Фігура 8 нерівномірне покриття, і металеве стороннє тіло Co та Al на ємність батареї та вплив кривої ефективності, нерівномірне покриття зменшує масову ємність батареї на 10% - 20%, але вся ємність батареї зменшилася на 60%, це свідчить про те, що жива маса полярного шматка значно зменшилася. Стороннє тіло металу Co знижує ємність і кулонівську ефективність, навіть при великому збільшенні 2C і 5C, ємність взагалі відсутня, що може бути пов’язано з утворенням металевого Co під час електрохімічної реакції літію та вбудованого літію, або це можуть бути частинки металу. заблокував пори діафрагми, що спричинило мікрокоротке замикання.
Рисунок 8 Вплив нерівномірного покриття позитивного електрода та металевих сторонніх тіл Co та Al на ємність акумулятора та ефективність Кулена
Короткий опис дефектів катодного листа: пошкодження в покритті катодного листа знижують кулонівську ефективність батареї. Точковий отвір позитивного покриття знижує кулонівську ефективність, що призводить до поганої роботи помножувача, особливо при високій щільності струму. Гетерогенне покриття мало ефективність збільшення. Металеві частинки забруднювача можуть спричинити мікрокоротке замикання, що може значно зменшити ємність акумулятора.
На малюнку 9 показано вплив фольгованої стрічки негативного витоку на ємність множника та ефективність Kulun батареї. Коли витік відбувається на негативному електроді, ємність батареї значно зменшується, але ємність у грамах неочевидна, і вплив на ефективність Kulun незначний.
Рисунок 9 Вплив фольгованої смужки витоку негативного електрода на ємність помножувача батареї та ефективність Kulun (2) Вплив на продуктивність циклу помноження батареї На малюнку 10 наведено результат впливу дефекту поверхні електрода на цикл помноження батареї. Результати впливу підсумовані таким чином:
Егрегація: при 2C швидкість збереження ємності 200 циклів становить 70%, а несправна батарея – 12%, тоді як у циклі 5C швидкість підтримки ємності 200 циклів становить 50%, а несправна батарея – 14%.
Needlehole: затухання ємності є очевидним, але жодне загасання сукупного дефекту не є швидким, і швидкість підтримки ємності 200 циклів 2C і 5C становить 47% і 40% відповідно.
Металеве стороннє тіло: ємність металевого Co стороннього тіла майже 0 після кількох циклів, а ємність 5C циклу металевого стороннього тіла Al фольги значно зменшується.
Смуга витоку: для тієї самої області витоку ємність батареї кількох менших смуг зменшується швидше, ніж більшої смуги (47% для 200 циклів у 5C) (7% для 200 циклів у 5C). Це означає, що чим більша кількість смуг, тим більший вплив на цикл заряду батареї.
Рисунок 10 Вплив дефектів поверхні електродного листа на цикл швидкості клітин
Посилання: [1] Неруйнівне оцінювання вторинних електродів літієвої батареї, покритих щілинною матрицею, за допомогою вбудованого лазерного вимірювача та методів ІЧ-термографії [J].ANALYTICALMETHODS.2014, 6(3): 674-683.[2]Ефект дефектів виробництва електродів на електрохімічні характеристики літій-іонних батарей: знання джерел виходу з ладу батареї [J]. Journal of Power Sources. 2016, 312: 70-79.
відповідь протягом 6 годин, будь-які запитання вітаються!
