У гэтым артыкуле з дапамогай эксперыментаў і мадэлявання вывучаецца прадукцыйнасць перазарадкі пакетнай батарэі ёмістасцю 40 Аг з станоўчым электродам NCM111+LMO.Токі перазарадкі складаюць 0,33C, 0,5C і 1C адпаведна.Памер батарэі 240 мм * 150 мм * 14 мм.(разлічана ў адпаведнасці з намінальным напружаннем 3,65 В, яго аб'ёмная ўдзельная энергія складае каля 290 Вт·гадз/л, што ўсё яшчэ адносна нізка)
Змены напружання, тэмпературы і ўнутранага супраціву падчас працэсу перазарадкі паказаны на малюнку 1. Яго можна ўмоўна падзяліць на чатыры этапы:
Першы этап: 1
Другі этап: 1.2
Трэці этап: 1.4
Чацвёртая стадыя: SOC>1,6, унутраны ціск батарэі перавышае ліміт, корпус разрываецца, дыяфрагма сціскаецца і дэфармуецца, а батарэя цеплавой разгон.Унутры батарэі адбываецца кароткае замыканне, хутка вылучаецца вялікая колькасць энергіі, і тэмпература батарэі рэзка павышаецца да 780°C.
Цяпло, якое выдзяляецца ў працэсе перазарадкі, уключае: цеплыню зварачальнай энтрапіі, цеплыню Джоўля, цеплыню хімічнай рэакцыі і цеплыню, якая вылучаецца пры ўнутраным кароткім замыканні.Цеплыня хімічнай рэакцыі ўключае цеплыню, якая вылучаецца пры растварэнні Mn, рэакцыі металічнага літыя з электралітам, акісленні электраліта, раскладанні плёнкі SEI, раскладанні адмоўнага электрода і раскладанні станоўчага электрода. (NCM111 і LMO).Табліца 1 паказвае змяненне энтальпіі і энергію актывацыі кожнай рэакцыі.(Гэты артыкул ігнаруе пабочныя рэакцыі злучных рэчываў)
Малюнак 3 - параўнанне хуткасці цеплавыдзялення падчас перазарадкі рознымі токамі зарадкі.З малюнка 3 можна зрабіць наступныя высновы:
1) Па меры павелічэння току зарадкі час цеплавога ўцёку павялічваецца.
2) Выпрацоўка цяпла падчас празмернай зарадкі дамінуе джоўлевым цяплом.SOC<1,2, агульная выпрацоўка цяпла ў асноўным роўная цеплыні Джоўля.
3) На другім этапе (1
4) SOC>1,45, цеплыня, якая вылучаецца пры рэакцыі металічнага літыя і электраліта, будзе перавышаць джоўлева цеплыню.
5) Калі SOC>1,6, пачынаецца рэакцыя раскладання паміж плёнкай SEI і адмоўным электродам, хуткасць вытворчасці цяпла рэакцыі акіслення электраліта рэзка павялічваецца, і агульная хуткасць вытворчасці цяпла дасягае пікавага значэння.(Апісанні ў раздзелах 4 і 5 у літаратуры некалькі не адпавядаюць малюнкам, і малюнкі тут будуць мець перавагу і былі скарэкціраваны.)
6) У працэсе перазарадкі галоўнымі рэакцыямі з'яўляюцца рэакцыя металічнага літыя з электралітам і акісленне электраліта.
Згодна з прыведзеным вышэй аналізам, патэнцыял акіслення электраліта, ёмістасць адмоўнага электрода і тэмпература пачатку цеплавога ўцёку з'яўляюцца трыма ключавымі параметрамі для перазарадкі.Малюнак 4 паказвае ўплыў трох ключавых параметраў на прадукцыйнасць перазарадкі.Можна заўважыць, што павелічэнне патэнцыялу акіслення электраліта можа значна палепшыць прадукцыйнасць перазарадкі акумулятара, у той час як ёмістасць адмоўнага электрода мала ўплывае на прадукцыйнасць перазарадкі.(Іншымі словамі, электраліт высокага напружання дапамагае палепшыць прадукцыйнасць батарэі пры перазарадцы, а павелічэнне суадносін N/P мала ўплывае на прадукцыйнасць батарэі пры перазарадцы.)
Спасылкі
Д. Рэн і інш.Часопіс крыніц энергіі 364 (2017) 328-340
Час публікацыі: 15 снежня 2022 г