В тази статия ефективността на презареждането на 40Ah торбичка с положителен електрод NCM111+LMO е изследвана чрез експерименти и симулации.Токовете на презареждане са съответно 0.33C, 0.5C и 1C.Размерът на батерията е 240 мм * 150 мм * 14 мм.(изчислено според номиналното напрежение от 3,65 V, обемната му специфична енергия е около 290 Wh/L, което все още е относително ниско)
Промените на напрежението, температурата и вътрешното съпротивление по време на процеса на презареждане са показани на фигура 1. Той може грубо да бъде разделен на четири етапа:
Първи етап: 1
Втори етап: 1.2
Трети етап: 1.4
Четвъртият етап: SOC>1,6, вътрешното налягане на батерията надвишава лимита, корпусът се разкъсва, диафрагмата се свива и деформира и батерията термично изчезва.Вътре в батерията възниква късо съединение, бързо се освобождава голямо количество енергия и температурата на батерията се повишава рязко до 780°C.
Топлината, генерирана по време на процеса на презареждане, включва: обратима ентропийна топлина, джаулова топлина, топлина от химическа реакция и топлина, освободена от вътрешно късо съединение.Топлината на химическата реакция включва топлината, отделена при разтварянето на Mn, реакцията на металния литий с електролита, окисляването на електролита, разлагането на SEI филма, разлагането на отрицателния електрод и разлагането на положителния електрод. (NCM111 и LMO).Таблица 1 показва промяната на енталпията и енергията на активиране на всяка реакция.(Тази статия игнорира страничните реакции на свързващите вещества)
Фигура 3 е сравнение на скоростта на генериране на топлина по време на презареждане с различни токове на зареждане.От снимка 3 могат да се направят следните изводи:
1) С увеличаването на тока на зареждане, времето за топлинен изход се увеличава.
2) Производството на топлина по време на презареждане е доминирано от джаулова топлина.SOC<1,2, общото производство на топлина е основно равно на джаул топлина.
3) Във втория етап (1
4) SOC>1,45, топлината, освободена от реакцията на метален литий и електролит, ще надвиши топлината на джаул.
5) Когато SOC>1,6, реакцията на разлагане между SEI филма и отрицателния електрод започва, скоростта на производство на топлина при реакцията на окисление на електролита се увеличава рязко и общата скорост на производство на топлина достига пиковата стойност.(Описанията в 4 и 5 в литературата са донякъде несъвместими със снимките и снимките тук ще имат предимство и са коригирани.)
6) По време на процеса на презареждане, реакцията на металния литий с електролита и окисляването на електролита са основните реакции.
Чрез горния анализ, окислителният потенциал на електролита, капацитетът на отрицателния електрод и началната температура на термично изтичане са трите ключови параметъра за презареждане.Фигура 4 показва влиянието на три ключови параметъра върху производителността при презареждане.Може да се види, че увеличаването на окислителния потенциал на електролита може значително да подобри производителността на презареждането на батерията, докато капацитетът на отрицателния електрод има малък ефект върху производителността на презареждането.(С други думи, електролитът с високо напрежение помага да се подобри производителността на презареждането на батерията и увеличаването на съотношението N/P има малък ефект върху производителността на презареждането на батерията.)
Препратки
D. Ren и др.Journal of Power Sources 364 (2017) 328-340
Време на публикуване: 15 декември 2022 г