IEST hỗ trợ nghiên cứu khoa học-điều tra hiệu suất của pin lithium-Ion dựa trên silicon dưới các áp lực bên ngoài khác nhau
Điều tra hiệu suất của pin Lithium-Ion dựa trên silicon dưới các áp lực bên ngoài khác nhau
Thông tin tác giả và tóm tắt bài viết
Gần đây, nhóm nghiên cứu của Tan Peng tại Đại học Khoa học và Công nghệ Trung Quốc (tác giả đầu tiên Zhiyuan Zhang) đã khám phá tác động của áp suất bên ngoài đến hiệu suất phân cực và chu trình của pin lithium cực dương silicon và nhận thấy rằng áp suất bên ngoài thích hợp có thể làm giảm sự phân cực của pin lithium. pin trong quá trình đạp xe. và việc áp dụng áp suất bên ngoài từng bước trong quá trình đạp xe của pin có thể cải thiện đáng kể tuổi thọ của chu kỳ. Kết quả nghiên cứu có thể được sử dụng như một chiến lược hiệu quả để tăng công suất của pin lithium-ion dựa trên các điện cực âm gốc silicon và hướng dẫn quá trình thiết kế các bộ pin.
Kế hoạch thử nghiệm
1.Hệ thống thiết kế lõi pin và điều kiện sạc, xả: như thể hiện trong bảng dưới đây.
2.Thiết bị mô tả đặc tính sưng tại chỗ có độ chính xác cao:Thiết bị trương nở tại chỗ IEST-SWE2100 được sử dụng để tác dụng áp suất bên ngoài chính xác lên tế bào và phát hiện độ giãn nở theo chiều dày.
Phân tích hình ảnh và văn bản
Tác giả đã tìm hiểu tác động của sự phân cực đến quá trình sạc và phóng điện bằng cách thay đổi áp suất bên ngoài tác dụng lên bề mặt lõi pin. Người ta nhận thấy rằng khi áp suất tăng lên, vị trí cực đại của đường cong công suất chênh lệch đầu tiên di chuyển sang trái rồi sang phải, trong đó lõi pin tương ứng với 0,02MPa có độ phân cực nhỏ nhất, cho thấy áp suất này lớn nhất. điều kiện thử nghiệm phù hợp.
Tiếp tục khám phá vòng đời của lõi pin dưới áp suất bên ngoài 0,02MPa. Khi chu kỳ tiến triển, xu hướng giãn nở độ dày của lõi pin có ba giai đoạn: tăng trưởng nhanh, tăng trưởng chậm và tăng trưởng nhanh. Hiện tượng này tương ứng với xu hướng suy giảm công suất.
Kết hợp CT và SEM để phân tích sự chênh lệch độ dày của lõi pin trước và sau khi lão hóa, người ta thấy rằng do lực liên kết khác nhau nên độ giãn nở độ dày ở các vị trí khác nhau của lõi pin cũng sẽ khác nhau, sau khi lõi pin già đi, chất điện phân khô đi, sự tiếp xúc giữa các hạt xấu đi, phản ứng phụ tăng lên, v.v. Những điều này sẽ khiến độ phân cực của lõi pin tăng lên và mất đi dung lượng.
Dựa trên những phân tích trên, tác giả đã phát triển phương pháp cải thiện vòng đời của lõi pin. Trong quá trình quay vòng của lõi pin, áp suất bên ngoài liên tục tăng lên, điều này có thể khiến dung lượng lõi pin phục hồi ở một mức độ nhất định. Khi chu trình diễn ra, chất điện phân phân hủy tạo ra khí nghiêm trọng, khoảng cách giãn nở của hạt tăng lên và phản ứng phụ tăng lên. Việc mất công suất có thể được làm chậm lại bằng cách tăng áp suất tải, so với việc áp dụng áp suất cố định 0,02MPa, phương pháp lực từng bước giúp tăng tỷ lệ duy trì công suất của lõi pin từ 80% lên 85%.
Tóm tắt
Bằng cách khám phá tác động của áp suất bên ngoài đến sự phân cực và hiệu suất chu kỳ của pin lithium cực dương silicon, người ta nhận thấy rằng áp suất bên ngoài thích hợp có thể làm giảm sự phân cực của tế bào trong quá trình đạp xe và việc áp dụng áp suất bên ngoài từng bước trong chu kỳ pin có thể cải thiện đáng kể tuổi thọ của chu kỳ . Kết quả nghiên cứu có thể được sử dụng như một chiến lược hiệu quả để tăng công suất của pin lithium-ion dựa trên các điện cực âm gốc silicon và hướng dẫn quá trình thiết kế các bộ pin.
Thiết bị kiểm tra được đề xuất liên quan đến IEST
Hệ thống phân tích trương nở tại chỗ dòng SWE (IEST):Sử dụng nền tảng tự động hóa có độ ổn định cao và đáng tin cậy, được trang bị cảm biến đo độ dày có độ chính xác cao, nó có thể đo lượng thay đổi độ dày và tốc độ thay đổi của lõi pin trong toàn bộ quá trình sạc và xả và có thể đạt được các chức năng sau:
1. Kiểm tra đường cong độ dày phồng pin trong điều kiện áp suất không đổi.
2. Kiểm tra đường cong lực phồng của pin trong điều kiện khe hở không đổi.
3. Kiểm tra hiệu suất nén của pin: đường cong ứng suất - mô đun nén.
4. Kiểm tra từng bước lực phồng của pin.
5. Điều khiển nhiệt độ khác nhau: -20~80°C.
