Bu yazıda NCM111+LMO müsbət elektrodlu 40Ah kisə batareyasının həddindən artıq yükləmə performansı təcrübələr və simulyasiyalar vasitəsilə öyrənilir.Aşırı yükləmə cərəyanları müvafiq olaraq 0,33C, 0,5C və 1C-dir.Batareyanın ölçüsü 240mm * 150mm * 14mm-dir.(3.65V nominal gərginliyə görə hesablanır, onun həcminin xüsusi enerjisi təxminən 290Wh/L-dir, bu hələ də nisbətən aşağıdır)
Həddindən artıq yükləmə prosesi zamanı gərginlik, temperatur və daxili müqavimət dəyişiklikləri Şəkil 1-də göstərilmişdir. Onu təxminən dörd mərhələyə bölmək olar:
Birinci mərhələ: 1
İkinci mərhələ: 1.2
Üçüncü mərhələ: 1.4
Dördüncü mərhələ: SOC>1.6, akkumulyatorun daxili təzyiqi həddi aşır, korpus qırılır, diafraqma daralır və deformasiyaya uğrayır, akkumulyatorun istilikdən qaçması.Batareyanın içərisində qısa qapanma baş verir, böyük miqdarda enerji sürətlə ayrılır və batareyanın temperaturu kəskin şəkildə 780 ° C-ə qədər yüksəlir.
Həddindən artıq yükləmə prosesi zamanı yaranan istiliyə aşağıdakılar daxildir: geri çevrilən entropiya istiliyi, Joule istiliyi, kimyəvi reaksiya istiliyi və daxili qısaqapanma nəticəsində buraxılan istilik.Kimyəvi reaksiyanın istiliyinə Mn-nin həlli ilə ayrılan istilik, metal litiumun elektrolitlə reaksiyası, elektrolitin oksidləşməsi, SEI filminin parçalanması, mənfi elektrodun parçalanması və müsbət elektrodun parçalanması daxildir. (NCM111 və LMO).Cədvəl 1-də hər bir reaksiyanın entalpiya dəyişməsi və aktivləşmə enerjisi göstərilir.(Bu məqalə bağlayıcıların yan reaksiyalarına məhəl qoymur)
Şəkil 3, müxtəlif doldurma cərəyanları ilə həddindən artıq yükləmə zamanı istilik istehsal sürətinin müqayisəsidir.Şəkil 3-dən aşağıdakı nəticələr çıxarmaq olar:
1) Doldurma cərəyanı artdıqca, termal qaçış vaxtı irəliləyir.
2) Həddindən artıq yükləmə zamanı istilik istehsalı Joule istiliyi ilə üstünlük təşkil edir.SOC<1.2, ümumi istilik istehsalı əsasən Joule istiliyinə bərabərdir.
3) İkinci mərhələdə (1
4) SOC>1.45, metal litium və elektrolitin reaksiyası nəticəsində ayrılan istilik Joule istiliyini keçəcəkdir.
5) SOC>1.6 olduqda, SEI filmi ilə mənfi elektrod arasında parçalanma reaksiyası başlayır, elektrolit oksidləşmə reaksiyasının istilik istehsal sürəti kəskin şəkildə artır və ümumi istilik hasilat sürəti pik qiymətə çatır.(Ədəbiyyatdakı 4 və 5-də təsvirlər şəkillərlə bir qədər uyğun deyil və buradakı şəkillər üstünlük təşkil edəcək və düzəliş edilmişdir.)
6) Həddindən artıq yüklənmə prosesi zamanı metal litiumun elektrolitlə reaksiyası və elektrolitin oksidləşməsi əsas reaksiyalardır.
Yuxarıdakı təhlil vasitəsilə elektrolitin oksidləşmə potensialı, mənfi elektrodun tutumu və termal qaçaqlığın başlanğıc temperaturu həddindən artıq yükləmə üçün üç əsas parametrdir.Şəkil 4 üç əsas parametrin həddindən artıq yükləmə performansına təsirini göstərir.Görünür ki, elektrolitin oksidləşmə potensialının artması batareyanın həddindən artıq doldurulma işini əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdıra bilər, mənfi elektrodun tutumu isə həddindən artıq yükləmə performansına az təsir göstərir.(Başqa sözlə, yüksək gərginlikli elektrolit batareyanın həddindən artıq yükləmə performansını yaxşılaşdırmağa kömək edir və N/P nisbətinin artırılması batareyanın həddindən artıq yükləmə performansına az təsir göstərir.)
İstinadlar
D. Ren və başqaları.Enerji Mənbələri Jurnalı 364(2017) 328-340
Göndərmə vaxtı: 15 dekabr 2022-ci il