Dan l-artikolu janalizza l-kawżi ta 'vultaġġ żero. Iffukat fuq il-fenomenu ta 'vultaġġ żero fil-batterija ikkawżat minn burrs ta' l-elettrodu. Billi nidentifikaw il-kawża tas-short circuit, aħna nimmiraw li nsolvu l-problema b'mod preċiż u nifhmu aħjar l-importanza tal-kontroll tal-burrs tal-elettrodu waqt il-produzzjoni.
Esperiment
1. Preparazzjoni tal-batterija
Dan l-esperiment juża materjal tal-manganat tal-kobalt tan-nikil tal-litju (NCM111) bħala l-materjal attiv pożittiv. Ħallat il-materjal attiv pożittiv, iswed tal-karbonju SP, binder PVDF, u solvent NMP fi proporzjon tal-massa ta '66:2:2:30 biex tagħmel demel likwidu. Id-demel likwidu huwa miksi fuq fojl tal-aluminju miksi bil-karbonju ta '15 μm ħoxna, u l-ammont tal-kisi fuq naħa waħda huwa 270 g/m2. Poġġi l-elettrodu pożittiv f'forn f'temperatura ta '(120±3) grad biex jinxef għal 24 siegħa, u mbagħad il-proċess ta' kalandrar jitwettaq biex id-densità kompatta ta 'l-elettrodu tkun 3.28g/cm3. Il-materjal attiv negattiv juża materjal tat-titanat tal-litju Li4Ti5O12. Ħallat il-materjal attiv negattiv, aġent konduttiv iswed tal-karbonju SP, binder PVDF u solvent NMP skont il-proporzjon tal-massa ta '52:2:2:44 biex tagħmel demel likwidu. Id-demel likwidu tal-anodu huwa miksi fuq fojl tal-aluminju miksi bil-karbonju ta '15 μm oħxon, u l-ammont tal-kisi fuq naħa waħda huwa 214 g/m2. Poġġi l-elettrodu negattiv f'forn f'temperatura ta '(110±3) grad biex jinxef għal 24 siegħa, u mbagħad wettaq proċess ta' rolling biex tagħmel id-densità kompatta tal-biċċa tal-elettrodu 1.85g/cm3. L-elettrodu imnixxef jinqata 'f'biċċiet b'wisa' ta '(136.0±1.0) mm, u l-burrs tal-elettrodu m'għandhomx jaqbżu 12μm. L-elettrolit juża 1mol/L LiPF6/EC+EMC+DMC (proporzjon tal-volum 1:1:1). Is-separatur huwa separatur poruż tal-polyethylene (PE) ta '20 μm oħxon. Il-materjali ta 'hawn fuq huma mmuntati f'66160 ċelluli b'kapaċità ta' disinn ta '45Ah. Wara l-istralċ u l-assemblaġġ, il-qoxra ta 'fuq tal-qoxra tal-aluminju ġiet iwweldjata u ssiġillata, u ċ-ċelloli sperimentali tqiegħdu f'forn f'temperatura ta' (85±3) grad biex jinxef għal 24 siegħa.
Wara t-tnixxif, timla ċ-ċelloli tal-batterija, u l-ammont ta 'elettrolit huwa 200g. Wara l-mili bl-elettroliti, iċ-ċelloli tħallew joqgħodu f'temperatura tal-kamra għal 72 siegħa. Wara l-wieqfa, iċ-ċelloli sperimentali kollha ġew ittestjati għal vultaġġ ta 'ċirkwit miftuħ (OCV), u r-reżistenza interna u l-vultaġġ tal-batterija ġew irreġistrati.
2. Test tal-iċċarġjar
Meta twettaq analiżi interna tar-reżistenza u l-vultaġġ, uża tester tar-reżistenza interna AC għall-ittestjar. Uża l-5V-50Sistema ta 'ttestjar tal-prestazzjoni tal-batterija ta' preċiżjoni għolja biex tittestja l-prestazzjoni tal-iċċarġjar tal-batterija. Għaċ-ċelloli li tħallew wieqfa wara l-mili, meta twettaq test tal-vultaġġ, l-ewwel agħmel short-circuit taċ-ċellula biex tnaqqas il-vultaġġ tagħha għal 0, li hija ċellula ta 'vultaġġ żero.
Imbagħad wettaq test tal-iċċarġjar fuq iċ-ċellula ta 'vultaġġ żero. Meta t-temperatura ambjentali hija (25±3) grad, kurrenti differenti (bħal 1A, 2A u 3A) jintużaw għall-iċċarġjar. L-esperimenti twettqu fl-ordni tal-kurrent minn żgħir għal kbir u ħin minn qasir għal twil. Il-ħin tal-iċċarġjar ġie ssettjat għal 5 sekondi, 10 sekondi u 25 sekonda rispettivament. Osserva l-bidliet fil-vultaġġ tal-batterija wara kull ħin tal-iċċarġjar.
3.Test ta 'awto-kwittanza
Uża tester bidimensjonali għall-analiżi tal-burr tal-elettrodu. Uża tester tar-reżistenza interna AC għar-reżistenza interna u l-analiżi tal-vultaġġ. Uża 5V-50Sistema ta' ttestjar tal-prestazzjoni tal-batterija ta' preċiżjoni għolja biex tittestja l-prestazzjoni elettrika. Uża kaxxa ta 'temperatura għolja u baxxa biex tikkontrolla t-temperatura taċ-ċelloli. Wara li ċ-ċelloli ta 'vultaġġ żero qabel ma tiġi ċċarġjata l-formazzjoni, il-fjusijiet tal-burr u l-vultaġġ żero m'għadhomx jidhru. Ittestja l-proċess ta 'formazzjoni normali ta' din il-batterija. Il-proċess tal-formazzjoni huwa kif ġej:
①Wara li t-temperatura tal-kaxxa tat-temperatura għolja tilħaq 120 grad, stenna għal 120 minuta.
②Iċċarġja b'kurrent ta '1.0 darbiet C għall-vultaġġ ta' qtugħ ta '2.8V, imbagħad taqleb għal iċċarġjar ta' vultaġġ kostanti. Il-ħin tal-qtugħ tal-iċċarġjar huwa sagħtejn.
③Stenna għal 10 minuti.
④Discharge b'1.0 darbiet C kurrenti għall-vultaġġ ta 'qtugħ ta' 1.5V, u mbagħad taqleb għal skarigu ta 'vultaġġ kostanti. Il-ħin tal-qtugħ tal-ħruġ huwa ta 'sagħtejn.
⑤Stenna għal 10 minuti.
⑥Irrepeti l-passi 2 sa 5 3 darbiet.
⑦Iċċarġja b'1.0 darbiet C kurrenti, il-ħin tal-iċċarġjar huwa 0.7 sigħat, imbagħad iċċarġja b'vultaġġ kostanti ta '2.3V, kurrent ta' qtugħ huwa 0.45A.Kondotta awto-kwittanza test fuq iċ-ċelloli ffurmati. Uża l-metodu ta 'ttestjar tal-vultaġġ statiku u ttestja l-vultaġġ għal mhux inqas minn xahrejn. Wara li ċ-ċelloli jitħallew f'temperatura tal-kamra (25±5) grad għal 24 siegħa, il-vultaġġ taċ-ċirkwit miftuħ jiġi ttestjat u rreġistrat. Sussegwentement, iċ-ċelloli komplew joqgħodu f'temperatura tal-kamra għal xahar u xahrejn, u mbagħad il-vultaġġ taċ-ċirkwit miftuħ ġie ttestjat u rreġistrat mill-ġdid.
riżultati u diskussjoni
1. Tqabbil tal-vultaġġ tal-batterija qabel il-formazzjoni
Il-Figura 1 turi l-bidliet fil-vultaġġ tal-batterija waqt l-iċċarġjar ta '1A u 2A u wara li twaqqaf l-iċċarġjar. Jista 'jidher mill-figura li batterija ta' vultaġġ żero tista 'titqies bejn wieħed u ieħor bħala ċirkwit qasir ikkawżat minn burrs interni. Il-batterija tista 'tiflaħ test kurrenti ta' inqas minn 2A fi żmien minuta. Meta l-kurrent tal-iċċarġjar huwa 1A u 2A, minħabba ċ-ċirkwit qasir ikkawżat minn burrs interni, il-vultaġġ jilħaq valur stabbli u ma jibqax jinbidel. Meta l-iċċarġjar jitwaqqaf, il-vultaġġ jerġa' lura malajr għal 0.
Kompli żżid il-kurrent tal-iċċarġjar, ibdel il-kurrent tal-iċċarġjar għal 3A, u ssettja l-ħin tal-iċċarġjar għal 5s, 10s, u 25s rispettivament. Il-kurva tat-test tal-iċċarġjar tal-batterija tidher fil-Figura 2.
Skont l-osservazzjoni fil-Figura 2, meta l-kurrent tal-iċċarġjar jilħaq 3A, il-bidla fil-vultaġġ tal-batterija hija simili għal dik tal-iċċarġjar ta '1A u 2A taħt il-ħin tal-iċċarġjar ta' 5 sekondi u 10 sekondi. Hekk kif il-ħin tal-iċċarġjar itawwal, meta l-ħin tal-iċċarġjar jaqbeż l-10 sekondi, il-vultaġġ jogħla bil-mod. Meta l-ħin tal-iċċarġjar jilħaq 20 sekonda, il-vultaġġ jogħla malajr. Wara li jieqaf iċċarġjar, il-vultaġġ jinżel bil-mod, u l-fenomenu ta 'vultaġġ żero preċedenti ma jidhirx f'perjodu qasir ta' żmien.
Ibbażat fuq il-veloċità tal-bidla fil-vultaġġ waqt l-iċċarġjar, jista 'jiġi konkluż li l-burrs ġewwa l-batterija ġew imdewweb termalment minħabba s-sħana ġġenerata mill-iċċarġjar. Qabel il-fjusis tal-burrs, il-vultaġġ juri stadju li qed jiżdied bil-mod fi żmien 10 sa 20 sekonda wara li jibda l-iċċarġjar.
Wara 20 sekonda, il-burr fjusis, u l-vultaġġ tal-batterija jogħla malajr. Wara li twaqqaf l-iċċarġjar, il-vultaġġ tal-batterija jonqos bil-mod. Ta 'min jinnota li wara l-fjusijiet tal-burr, l-impuritajiet tal-metall għadhom jibqgħu ġewwa l-batterija, u jikkawżaw awto-ħruġ aktar mgħaġġel minn batteriji normali. Għalhekk, wara n-normalizzazzjoni tal-batterija, huwa meħtieġ li tittestja r-rata ta 'awto-kwittanza tagħha.
2. Tqabbil ta 'awto-discharge tal-batterija wara l-formazzjoni
Il-batterija magħżula għall-esperiment ġiet iċċarġjata u skarikata skont il-proċess ta 'formazzjoni ta' hawn fuq. Wara l-pass ⑦, l-istat ta 'ċarġ (SOC) tal-batterija kien madwar 80%. It-test tal-awto-discharge tal-batterija sar f'temperatura tal-kamra u mqabbel ma 'batteriji li kien fihom impuritajiet mill-istess lott. Id-dejta tat-test tidher fit-Tabella 1.
Jista 'jidher mit-Tabella 1 li l-awto-skarigu tal-batterija ikkawżat minn burrs jeżisti u għandu impatt fuq il-kapaċità ta' żamma ta 'ċarġ tal-batterija. L-analiżi tal-kawżi ta 'anormalitajiet ta' awto-kwittanza permezz tal-kurrent tal-iċċarġjar tista 'tirrifletti b'mod intuwittiv is-sitwazzjoni anormali tal-burrs tal-elettrodu matul il-proċess tal-manifattura.
Dan juri li huwa meħtieġ li jissaħħu aktar ir-rekwiżiti tal-kontroll tal-proċess matul il-proċess tal-produzzjoni u jinżamm il-cutter f'waqtu biex jiġi żgurat il-prestazzjoni tal-batterija u jitnaqqsu l-perikli għas-sikurezza. Wara li l-burr jiġi minfuħ, għad hemm impuritajiet tal-metall ġewwa l-elettrodu.
Skont id-dejta tal-awto-skarika wara li tkejjel il-kapaċità tal-batterija, jista 'jiġi konkluż li wara li batterija normali titħalla f'temperatura tal-kamra għal xahar, il-vultaġġ jinżel b'madwar 7mV; wara xahrejn, il-vultaġġ jinżel b'madwar 10mV. Dan juri li r-rata ta 'awto-skarika ta' batteriji b'burrs eċċessivi hija akbar minn dik ta 'batteriji normali. B'kont meħud tal-vultaġġ qabel il-formazzjoni u l-analiżi tad-dejta tal-awto-discharge wara d-diviżjoni tal-kapaċità, jista 'jiġi konkluż li burrs eċċessivi se jwasslu għal prestazzjoni anormali ta' żamma ta 'ċarġ tal-batterija. Il-burrs preżenti fuq l-elettrodi tal-batterija mhux se jisparixxu kompletament u jaffettwaw il-prestazzjoni tal-batterija fit-tul.
Fil-qosor, burrs għandhom impatt negattiv fuq il-prestazzjoni tal-batterija, għalhekk jeħtieġ li jittieħdu miżuri biex titnaqqas il-formazzjoni ta 'burrs matul il-proċess tal-manifattura biex tiġi żgurata l-prestazzjoni u s-sigurtà tal-batterija.
Konklużjoni
Fil-proċess tal-manifattura tal-batterija, il-kontroll tad-daqs tal-burrs tal-elettrodu huwa parametru ewlieni. Meta burr jikkawża ċirkwit qasir, il-vultaġġ tal-batterija se jsir 0 wara l-mili. Billi tiċċarġja batterija short-circuited ikkawżata minn burr b'kurrent żgħir, jista 'jiġi osservat vultaġġ stabbli. Meta l-kurrent jilħaq il-valur tal-fjus tal-burrs, għad hemm impuritajiet tal-metall ġewwa l-batterija, li se jkomplu jaffettwaw l-awto-skarigu tal-batterija, li jirriżulta f'rata ogħla ta 'awto-skarika minn batteriji normali. Dan il-metodu jista 'jintuża biex jidentifika ċirkwiti qosra tal-batterija kkawżati minn burrs waqt il-manifattura tal-batterija. Billi nosservaw bidliet fil-vultaġġ, nistgħu niggwidaw it-tisħiħ tal-ispezzjonijiet tat-tagħmir tat-tqattigħ, it-tqattigħ u t-tkebbib matul il-proċess tal-produzzjoni tal-batterija biex tiġi evitata l-produzzjoni ta 'kwantitajiet kbar ta' batteriji mhux kwalifikati. Għalhekk, billi jiġu ċċarġjati batteriji short-circuited ikkawżati minn burrs b'bidliet ta 'kurrent baxx u monitoraġġ tal-vultaġġ, problemi fil-proċess tal-manifattura tal-batterija jistgħu jiġu identifikati b'mod effettiv u kontrolli rilevanti tal-proċess jistgħu jiġu ggwidati biex jiżguraw il-kwalità u l-prestazzjoni tal-batterija.
