Phân tích sản xuất khí tại chỗ của quá tải tế bào — Vật liệu catốt và chất điện phân
Trong quá trình sạc quá mức của pin lithium ion, một loạt các phản ứng hóa học và điện hóa sẽ xảy ra, bao gồm sự chuyển pha thuận nghịch của vật liệu cực dương và cực âm, thay đổi cấu trúc không thể đảo ngược và phản ứng oxy hóa của các thành phần điện phân, v.v., đặc biệt là khi cực âm ba cực vật liệu không ổn định dưới điện áp cao và oxy mạng bị kết tủa, điều này sẽ tiếp tục gây ra phản ứng oxy hóa của các thành phần chất điện phân để tạo ra khí, điều này sẽ gây ra sự phồng lên của tế bào. Hình 1 là việc sử dụng thiết bị giám sát tại chỗ của OEMS để theo dõi sự thay đổi thành phần khí của quá trình nạp quá mức chu trình NCM811 1. Trong bài báo này, Máy phân tích thể tích nạp khí tại chỗ（GVM） đã được sử dụng để thực hiện kiểm tra thể tích nạp quá mức tại chỗ trên các tế bào NCM523/than chì (dung lượng lý thuyết 1000mAh) với các loại và hàm lượng phụ gia khác nhau, đồng thời phân tích hành vi sản xuất khí của các tế bào .
Hình 1. NCM811 Giám sát thành phần khí tại chỗ1
Thiết bị thí nghiệm và phương pháp thử nghiệm
1. Thiết bị thử nghiệm: Model GVM2200(IEST), dải nhiệt độ thử nghiệm 20~85℃, hỗ trợ thử nghiệm đồng bộ kênh đôi (2 ô), bề ngoài của thiết bị được thể hiện trong Hình 2.
Hình 2.Sự xuất hiện của GVM2200
2. Thông số thử nghiệm: 25℃ 1C CC đến 5V.
3. Phương pháp kiểm tra: Ban đầu cân ô m0, đưa ô cần kiểm tra vào kênh tương ứng của thiết bị, mở phần mềm MISG, đặt tham số số ô và tần số lấy mẫu tương ứng với từng kênh, phần mềm tự động đọc thay đổi âm lượng , kiểm tra nhiệt độ, dòng điện, điện áp, công suất và các dữ liệu khác.
Phân tích sản xuất khí của quá tải tế bào tại chỗ
1．Phân tích đường cong phóng điện và đường cong thay đổi âm lượng
Đường cong thay đổi âm lượng và đường cong điện áp của tế bào được thể hiện trong Hình 3(a)(b)(c)，C1 và C2 là hai loại vật liệu catốt với các chất phụ gia điện phân khác nhau là loại E1 và E2, và hàm lượng của chất phụ gia ：0%、1%、2%、3%、5%. So sánh Hình 3(a) và 3(b), được kết hợp với cùng một chất điện phân, khi hàm lượng chất phụ gia điện phân tăng lên, sự thay đổi thể tích của hai nhóm tế bào ngày càng lớn hơn, người ta giải thích rằng phản ứng sinh khí của chất phụ gia làm cho tế bào phồng lên. So sánh thêm về tổng sản lượng khí của các tế bào, có thể thấy rằng tế bào tương ứng với vật liệu cực âm C2 tạo ra nhiều khí hơn. Điều này có thể là do cấu trúc của vật liệu không ổn định hơn ở điện áp cao, giải phóng nhiều oxy mạng tinh thể hơn để phản ứng với chất điện phân. So sánh Hình 3(a) và 3(c), cùng một vật liệu catốt với các chất điện phân khác nhau, thể tích của tế bào vẫn tăng khi tăng hàm lượng phụ gia, nhưng tổng lượng khí sinh ra của hai nhóm tế bào gần như giống nhau , chứng tỏ loại phụ gia không ảnh hưởng đến tổng lượng khí sinh ra.
 |
 |
 |
Hình 3.Điện áp di động và đường cong sản xuất khí của các vật liệu catốt khác nhau với các chất điện phân khác nhau
2. Phân tích năng lực sản xuất khí và điện áp khí của các tế bào
Tổng sản lượng khí và thông tin điện áp điểm uốn của đường cong sản xuất khí của ba nhóm tế bào được thể hiện trong Bảng 1 và Hình 4. Với sự gia tăng của hàm lượng phụ gia, tổng sản lượng khí của tế bào tương ứng với E1 và Các loại phụ gia E2 đang tăng dần và khi được sử dụng với vật liệu cực âm C2, tổng lượng khí sản sinh ra của tế bào sẽ cao hơn đáng kể. So sánh cùng một chất phụ gia, khi hàm lượng tăng từ 1% đến 5%, điện áp ban đầu của quá trình tạo khí của tế bào thay đổi ít hơn. Do đó, loại vật liệu catốt và hàm lượng chất phụ gia điện phân sẽ ảnh hưởng đến tổng lượng khí sinh ra của tế bào và loại chất phụ gia sẽ ảnh hưởng đến khả năng sinh khí của tế bào，chọn vật liệu catốt phù hợp,
Bảng 1. Thông tin về sản xuất khí và tiềm năng sản xuất khí của pin với các vật liệu cực âm khác nhau và chất điện phân khác nhau
hinh 4. Khối lượng sản xuất khí và đường cong điện áp khí của các vật liệu catốt khác nhau và các chất điện phân khác nhau
Bản tóm tắt
Trong bài báo này, Máy phân tích thể tích khí trong tình huống kênh đôi có thể kiểm soát nhiệt độ được sử dụng để so sánh và phân tích hành vi sạc quá mức và tạo khí của pin lithium-ion khi được kết hợp với các vật liệu catốt khác nhau và các chất điện phân khác nhau. Có thể thấy rằng loại vật liệu catốt và hàm lượng chất phụ gia điện phân sẽ ảnh hưởng đến tổng sản lượng khí của tế bào và loại phụ gia sẽ ảnh hưởng đến khả năng sản xuất khí của tế bào. Do đó, việc lựa chọn vật liệu catốt thích hợp, loại và hàm lượng chất phụ gia điện phân có thể kiểm soát hiện tượng nạp quá mức và tạo khí của tế bào.
Người giới thiệu
Roland Jung và cộng sự. Giải phóng oxy và ảnh hưởng của nó đối với sự ổn định chu kỳ của LiNixMnyCo2Ô2(NMC) vật liệu cực âm cho pin Li-ion.J. Điện hóa. Sóc. 2017, 164 A1361