Бұл мақалада NCM111+LMO оң электроды бар 40Ач қап батареясының шамадан тыс зарядтау өнімділігі эксперименттер мен модельдеу арқылы зерттеледі.Артық зарядтау токтары сәйкесінше 0,33С, 0,5С және 1С.Батарея өлшемі 240 мм * 150 мм * 14 мм.(3,65 В номиналды кернеу бойынша есептелген, оның көлемдік меншікті энергиясы шамамен 290 Вт/л құрайды, бұл әлі де салыстырмалы түрде төмен)
Артық зарядтау процесі кезіндегі кернеу, температура және ішкі кедергінің өзгеруі 1-суретте көрсетілген. Оны шамамен төрт кезеңге бөлуге болады:
Бірінші кезең: 1
Екінші кезең: 1.2
Үшінші кезең: 1.4
Төртінші кезең: SOC>1,6, аккумулятордың ішкі қысымы шектен асып кетеді, қабық жарылады, диафрагма кішірейеді және деформацияланады, батареяның термиялық қашуы.Аккумулятордың ішінде қысқа тұйықталу пайда болады, энергияның үлкен мөлшері тез бөлінеді, батареяның температурасы 780 ° C дейін күрт көтеріледі.
Артық зарядтау процесінде пайда болатын жылуға мыналар жатады: қайтымды энтропия жылуы, Джоуль жылуы, химиялық реакция жылуы және ішкі қысқа тұйықталудан бөлінетін жылу.Химиялық реакция жылуына Mn еріген кезде бөлінетін жылу, металл литийдің электролитпен әрекеттесуі, электролиттің тотығуы, SEI қабықшасының ыдырауы, теріс электродтың ыдырауы және оң электродтың ыдырауы жатады. (NCM111 және LMO).1-кестеде әрбір реакцияның энтальпияның өзгеруі мен активтену энергиясы көрсетілген.(Бұл мақала байланыстырушы заттардың жанама реакцияларын елемейді)
3-суретте әртүрлі зарядтау токтарымен шамадан тыс зарядтау кезінде жылу генерациясының жылдамдығын салыстыру.3-суреттен мынадай қорытынды жасауға болады:
1) Зарядтау тогы ұлғайған сайын термиялық кету уақыты артады.
2) Шамадан тыс зарядтау кезіндегі жылу өндірісінде Джоуль жылуы басым болады.SOC<1,2, жалпы жылу өндіру негізінен Джоуль жылуына тең.
3) Екінші кезеңде (1
4) SOC>1,45, металл литий мен электролит реакциясы нәтижесінде бөлінетін жылу Джоуль жылуынан асып түседі.
5) SOC>1,6 болғанда, SEI пленкасы мен теріс электрод арасындағы ыдырау реакциясы басталады, электролиттердің тотығу реакциясының жылу өндіру жылдамдығы күрт артады, ал жалпы жылу өндіру жылдамдығы ең жоғары мәнге жетеді.(Әдебиеттегі 4 және 5-ші сипаттамалар суреттерге біршама сәйкес келмейді және мұндағы суреттер басым болуы керек және түзетілген.)
6) Артық зарядтау процесінде металл литийдің электролитпен әрекеттесуі және электролиттің тотығуы негізгі реакциялар болып табылады.
Жоғарыда келтірілген талдау арқылы электролиттің тотығу потенциалы, теріс электродтың сыйымдылығы және термиялық қашудың басталу температурасы артық зарядтаудың үш негізгі параметрі болып табылады.4-суретте артық зарядтау өнімділігіне үш негізгі параметрдің әсері көрсетілген.Электролиттің тотығу потенциалының жоғарылауы аккумулятордың артық зарядтау өнімділігін айтарлықтай жақсарта алатынын көруге болады, ал теріс электродтың сыйымдылығы артық зарядтау өнімділігіне аз әсер етеді.(Басқаша айтқанда, жоғары вольтты электролит батареяның шамадан тыс зарядтау өнімділігін жақсартуға көмектеседі, ал N/P қатынасын арттыру батареяның шамадан тыс зарядтау өнімділігіне аз әсер етеді.)
Анықтамалар
D. Ren және т.б.Қуат көздері журналы 364(2017) 328-340
Жіберу уақыты: 15 желтоқсан 2022 ж