ამ ნაშრომში შესწავლილია 40Ah სიმძლავრის ჩანთა ბატარეის ზედმეტად დატენვის მოქმედება დადებითი ელექტროდი NCM111+LMO ექსპერიმენტებისა და სიმულაციების საშუალებით.გადატვირთვის დენები არის 0.33C, 0.5C და 1C, შესაბამისად.ბატარეის ზომაა 240 მმ * 150 მმ * 14 მმ.(გამოითვლება ნომინალური ძაბვის მიხედვით 3.65V, მისი მოცულობის სპეციფიკური ენერგია არის დაახლოებით 290Wh/L, რაც ჯერ კიდევ შედარებით დაბალია)
ძაბვის, ტემპერატურის და შიდა წინააღმდეგობის ცვლილებები გადატვირთვის პროცესის დროს ნაჩვენებია სურათზე 1. ის შეიძლება დაიყოს უხეშად ოთხ ეტაპად:
პირველი ეტაპი: 1
მეორე ეტაპი: 1.2
მესამე ეტაპი: 1.4
მეოთხე ეტაპი: SOC>1.6, ბატარეის შიდა წნევა აჭარბებს ლიმიტს, იშლება გარსაცმები, იკუმშება და დეფორმირდება, ბატარეა თერმულად იშლება.ბატარეის შიგნით ხდება მოკლე ჩართვა, დიდი რაოდენობით ენერგია სწრაფად გამოიყოფა და ბატარეის ტემპერატურა მკვეთრად იზრდება 780°C-მდე.
გადატვირთვის პროცესში წარმოქმნილი სითბო მოიცავს: შექცევადი ენტროპიის სითბოს, ჯოულის სითბოს, ქიმიური რეაქციის სითბოს და შიდა მოკლე ჩართვის შედეგად გამოთავისუფლებულ სითბოს.ქიმიური რეაქციის სითბო მოიცავს Mn-ის დაშლის შედეგად გამოთავისუფლებულ სითბოს, ლითონის ლითიუმის რეაქციას ელექტროლიტთან, ელექტროლიტის დაჟანგვას, SEI ფირის დაშლას, უარყოფითი ელექტროდის დაშლას და დადებითი ელექტროდის დაშლას. (NCM111 და LMO).ცხრილი 1 გვიჩვენებს თითოეული რეაქციის ენთალპიის ცვლილებას და აქტივაციის ენერგიას.(ეს სტატია უგულებელყოფს ბაინდერების გვერდით რეაქციებს)
სურათი 3 არის სითბოს წარმოქმნის სიჩქარის შედარება გადატვირთვის დროს სხვადასხვა დამუხტვის დენებით.სურათი 3-დან შემდეგი დასკვნების გამოტანა შეიძლება:
1) დატენვის დენი იზრდება, თერმული გაქცევის დრო მიიწევს.
2) გადატვირთვის დროს სითბოს გამომუშავებაში დომინირებს ჯოულის სითბო.SOC<1.2, მთლიანი სითბოს გამომუშავება ძირითადად ტოლია ჯოულის სითბოს.
3) მეორე ეტაპზე (1
4) SOC>1.45, ლითონის ლითიუმის და ელექტროლიტის რეაქციის შედეგად გამოთავისუფლებული სითბო გადააჭარბებს ჯოულ სითბოს.
5) როდესაც SOC>1.6 იწყება დაშლის რეაქცია SEI ფილმსა და უარყოფით ელექტროდს შორის, ელექტროლიტების დაჟანგვის რეაქციის სითბოს წარმოების სიჩქარე მკვეთრად იზრდება და მთლიანი სითბოს წარმოების სიჩქარე აღწევს პიკს.(ლიტერატურაში მე-4 და 5-ის აღწერილობები გარკვეულწილად შეუსაბამოა სურათებთან და სურათები აქ უპირატესობას ანიჭებს და დაზუსტებული იქნება.)
6) გადატვირთვის პროცესში ლითონის ლითიუმის რეაქცია ელექტროლიტთან და ელექტროლიტის დაჟანგვა ძირითადი რეაქციებია.
ზემოაღნიშნული ანალიზის საშუალებით ელექტროლიტის დაჟანგვის პოტენციალი, უარყოფითი ელექტროდის სიმძლავრე და თერმული გაქცევის საწყისი ტემპერატურა არის გადატვირთვის სამი ძირითადი პარამეტრი.სურათი 4 გვიჩვენებს სამი ძირითადი პარამეტრის გავლენას გადატვირთვის შესრულებაზე.ჩანს, რომ ელექტროლიტის დაჟანგვის პოტენციალის ზრდამ შეიძლება მნიშვნელოვნად გააუმჯობესოს ბატარეის გადატვირთვის მოქმედება, ხოლო უარყოფითი ელექტროდის სიმძლავრე მცირე გავლენას ახდენს გადატვირთვის შესრულებაზე.(სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, მაღალი ძაბვის ელექტროლიტი ხელს უწყობს ბატარეის გადატვირთვის მუშაობის გაუმჯობესებას, ხოლო N/P თანაფარდობის გაზრდა მცირე გავლენას ახდენს ბატარეის გადატვირთვაზე.)
ცნობები
დ.რენი და სხვ.დენის წყაროების ჟურნალი 364 (2017) 328-340
გამოქვეყნების დრო: დეკ-15-2022