Как напряжение и ток влияют на срок службы тройной литиевой батареи во время зарядки?

С увеличением плотности энергии литий-ионных батарей традиционные материалы из оксида лития-кобальта постепенно заменяются тройными материалами с большей емкостью. Хотя тройные материалы имеют слоистую структуру, аналогичную LCO-материалам, по сравнению с LCO-материалами, тройные материалы не только значительно улучшают емкость материала, но также имеют лучшую термическую стабильность, чем LCO-материалы.

Вообще говоря, тройные материалы, к которым мы часто обращаемся, - это в основном материалы NMC и материалы NCA. На емкость слоистых материалов влияет структурная стабильность. Поскольку Ni3 + более химически стабилен, чем элементы Со, материал NMC также может удалять больше Li в процессе зарядки, так что емкость материала значительно улучшается.

В свою очередь, на стабильность слоистой структуры оксидного катодного материала влияет количество Li, слишком большое количество лития может привести к разрушению структуры слоя материала, поэтому для обеспечения стабильности структуры материала NMC необходимо ограничить Напряжение отключения заряда материала, убедитесь, что цикл долгосрочной стабильности материала.

Йоханнес Каснашев и другие из Мюнстерского университета, Германия, о жизненном цикле и структуре NCM111 и NCM532 (оба материала от BMW Group), NCM622 и NCA (два материала от Customcell), NCM811 (от Shanshan Technology) и влиянии стабильность.

Влияние напряжения отключения заряда

Материал NMC с литиевым числом пропорционален напряжению отсечки заряда, то есть, чем выше напряжение отсечки заряда, материал NMC из большего количества лития, структура материала и, соответственно, более нестабильна. Ниже для материалов NCM811 при разном напряжении отключения заряда, кривая производительности цикла, вы можете увидеть увеличение после напряжения отключения, емкость материала значительно увеличилась, ускорение разрушения материала следовало за скоростью падения.

Сравнивая данные цикла при разных напряжениях отключения, было обнаружено, что напряжение отключения 4,6 В имеет самую высокую удельную емкость при пятом разряде, но после 53 циклов его емкость быстро падает, и NMC111 ниже 4,5 В. и допустимое напряжение отключения 4,4 В. Это указывает на то, что напряжение отключения заряда улучшается вслепую, хотя емкость материала значительно улучшается, но стабильность цикла материала значительно снижается, поэтому необходимо выбрать напряжение отключения заряда в соответствии с конструкцией. срок службы батареи.

Ниже для материалов NMC111, NMC532, NMC622, NMC811 и NCA, при различных контурах напряжения отсечки 53 раза, энергия разряда и кривая сохранения энергии разряда, можно увидеть на рисунке, цикл 53 раза, плотность энергии разряда не от самого высокого напряжения батареи, самого высокого для материала NMC811, при напряжении отсечки 4,3 В для получения максимальной плотности энергии разряда, NMC622 и NMC532, материалы NCA при напряжении отсечки заряда 4,4 В для получения максимальной плотности энергии разряда, NMC111 Материал завоевал самую высокую плотность энергии в 4,5 В.

Это только после 53 цикла данных, с увеличением времени цикла, более высокое напряжение отключения под материалами из-за сбоя скорости падения становится быстрее, в соответствии с приведенной выше тенденцией кривой цикла, поскольку самое низкое напряжение, плотность энергии разряда будет самым высоким. Кроме того, на изображении ниже вы можете видеть, независимо от того, какие материалы они представляют, с увеличением напряжения отключения заряда может вызвать скорость снижения емкости, особенно с низким содержанием Ni, материалы NMC111, NMC532 и NMC622 под воздействием резки Напряжение отключения больше, это говорит о том, что низкое содержание Ni в материале несколько снижает стабильность структуры.

Влияние температуры окружающей среды

В фактическом применении литий-ионных аккумуляторов также необходимо учитывать высокую термостойкость материалов, материалов Johannes Kasnatscheew NMC622, NMC811 и NCA при нормальной температуре 60 ℃, и изучаются рабочие характеристики цикла, результаты показаны на рисунке ниже. В общем, повышение температуры может улучшить состояние динамики элементов, чтобы улучшить производительность батареи до этого момента, если емкость батареи ниже 60 ℃, очевидно, но более высокие температуры будут влиять на стабильность циркуляции материала.

При 20 ℃ при нормальной температуре, например, три вида материалов в первом 50-кратном цикле, это близко к циклу производительности, но для увеличения температуры до 60 ℃ , NMC811 и емкости циркуляции материала NCA после 50 раз Скорость сохранения значительно ниже, чем у материала NMC622, что указывает на более высокую термостойкость материала NMC622.

Влияние формирующего тока на производительность цикла

Интеллектуальное управление системой зарядки

Йоханнес Каснашев проанализировал факторы, влияющие на циклические характеристики тройных материалов, такие как напряжение отключения зарядки, а также напряжение и ток пласта, а также влияние температуры окружающей среды на циклические характеристики материалов NMC и NCA. По сути, с увеличением степени удаления лития из материалов NMC структурная стабильность материалов будет снижаться, что влияет на циклические характеристики. Кроме того, высокая температура также будет иметь негативное влияние на стабильность материала, что приведет к снижению производительности цикла материала. Йоханнес Каснашев также разработал новую систему зарядки в соответствии с характеристиками материала NMC, которая отсекает предел емкости и регулирует напряжение зарядки, чтобы емкость аккумулятора каждый раз была одинаковой, чтобы преодолеть снижение емкости зарядки. и емкость разряда, вызванная избыточным потенциалом батареи, и улучшают характеристики утилизации батареи.

Страница содержит содержимое машинного перевода.