In hierdie vraestel word die oorlaaiwerkverrigting van 'n 40Ah-sakbattery met positiewe elektrode NCM111+LMO bestudeer deur eksperimente en simulasies.Die oorlaaistrome is onderskeidelik 0.33C, 0.5C en 1C.Die batterygrootte is 240mm * 150mm * 14mm.(bereken volgens die nominale spanning van 3.65V, is sy volume spesifieke energie ongeveer 290Wh/L, wat steeds relatief laag is)
Die spanning, temperatuur en interne weerstandsveranderinge tydens die oorlaaiproses word in Prent 1 getoon. Dit kan rofweg in vier fases verdeel word:
Die eerste fase: 1
Die tweede fase: 1.2
Die derde fase: 1.4
Die vierde stadium: SOC>1.6, die interne druk van die battery oorskry die limiet, die omhulsel breek, die diafragma krimp en vervorm, en die battery termiese weghol.'n Kortsluiting vind binne die battery plaas, 'n groot hoeveelheid energie word vinnig vrygestel, en die temperatuur van die battery styg skerp tot 780°C.
Die hitte wat tydens die oorladingsproses gegenereer word, sluit in: omkeerbare entropiehitte, Joule-hitte, chemiese reaksiehitte en hitte vrygestel deur interne kortsluiting.Die hitte van chemiese reaksie sluit in die hitte wat vrygestel word deur die ontbinding van Mn, die reaksie van metaallitium met die elektroliet, die oksidasie van die elektroliet, die ontbinding van die SEI-film, die ontbinding van die negatiewe elektrode en die ontbinding van die positiewe elektrode. (NCM111 en LMO).Tabel 1 toon die entalpieverandering en aktiveringsenergie van elke reaksie.(Hierdie artikel ignoreer newe-reaksies van bindmiddels)
Prent 3 is 'n vergelyking van die hitte-opwekkingstempo tydens oorlaai met verskillende laaistrome.Die volgende gevolgtrekkings kan uit Picture3 gemaak word:
1) Soos die laaistroom toeneem, vorder die termiese wegholtyd.
2) Die hitteproduksie tydens oorlaai word deur Joule-hitte oorheers.SOC<1.2, die totale hitteproduksie is basies gelyk aan Joule hitte.
3) In die tweede fase (1
4) SOC>1.45, die hitte wat vrygestel word deur die reaksie van metaallitium en elektroliet sal Joule-hitte oorskry.
5) Wanneer SOC>1.6, die ontbindingsreaksie tussen SEI-film en negatiewe elektrode begin, neem die hitteproduksietempo van elektrolietoksidasiereaksie skerp toe, en die totale hitteproduksietempo bereik die piekwaarde.(Die beskrywings in 4 en 5 in die literatuur stem ietwat teenstrydig met die prente, en die prente hier sal geld en is aangepas.)
6) Tydens die oorladingsproses is die reaksie van metaallitium met die elektroliet en die oksidasie van die elektroliet die hoofreaksies.
Deur bogenoemde analise is die oksidasiepotensiaal van die elektroliet, die kapasiteit van die negatiewe elektrode en die aanvangstemperatuur van termiese weghol die drie sleutelparameters vir oorlaai.Foto 4 toon die impak van drie sleutelparameters op oorlaaiprestasie.Dit kan gesien word dat die toename in die oksidasiepotensiaal van die elektroliet die oorladingsprestasie van die battery aansienlik kan verbeter, terwyl die kapasiteit van die negatiewe elektrode min effek op die oorladingsprestasie het.(Met ander woorde, die hoëspanning-elektroliet help om die oorlaaiwerkverrigting van die battery te verbeter, en die verhoging van die N/P-verhouding het min effek op die oorlaaiwerkverrigting van die battery.)
Verwysings
D. Ren et al.Tydskrif vir Kragbronne 364(2017) 328-340
Postyd: 15 Desember 2022