1 Eksperyans
1.1 Preparasyon batri
Melanje elektwòd pozitif DY{{0}} ityòm fè fosfat, ajan konduktif Super P, ak lyan PVDF5130 nan yon rapò mas 94.0:2.5:3.5, ajoute sòlvan NMP, epi brase pou 5. èdtan yo jwenn yon sispansyon ki gen yon kontni solid nan (60.0 ± 1.5)% ak yon viskozite nan 8000mPa · s. Kouche sispansyon an sou yon papye aliminyòm 16 μ m epè ak yon dansite sifas (330 ± 3) g / m2. Apre boulanjri vakyòm nan 85 degre pou 12 èdtan, woule peze elektwòd la nan yon dansite konpakte nan 2.20g / cm3, epi jwenn yon elektwòd pozitif ak yon gwosè 124mm × 121mm.
Melanje grafit negatif, konduktif kabòn nwa Super P, ak LA133 akrilonitril nan yon rapò mas 95.5:1.0:3.5, prepare yon sispansyon lè l sèvi avèk dlo deyonize kòm sòlvan an, epi kouvri l sou yon epè 8 μ m. papye kwiv ak yon dansite sifas nan (160 ± 2) g/m2. Seche ak woule peze li tankou elektwòd pozitif la pou reyalize yon dansite konpakte 1.45 g / cm3, epi jwenn yon fèy elektwòd negatif ak yon gwosè 130mm × 127mm.
Apre anpile elektwòd pozitif ak negatif yo, 36130145 aliminyòm koki LFP ityòm-ion plen batri a ak yon kapasite rated 60Ah te prepare pa ankapsulasyon yo ak yon koki aliminyòm kouvèti. Apre yo fin kwit nan 85 degre pou 12 èdtan, yo te enjekte elektwolit la. Batri a prepare sibi transfòmasyon chimik ak divizyon kapasite. Etap fòmasyon: Chaje nan 0.05C pou 80min, Lè sa a, chaje nan 0.10C pou 150min, ak yon vòltaj chaj maksimòm de 3.65V. Etap nan divizyon kapasite: Kite li nan 45 degre pou 12 èdtan pou aje, Lè sa a, dechaje li nan 0.20C ak yon vòltaj limit pi ba nan 2.50V.
1.2 Mòfoloji ak analiz estrikti
Obsève mikwostrikti materyèl la lè l sèvi avèk yon mikwoskòp elektwonik. Sèvi ak difraktomèt radyografi pou analize chanjman estriktirèl materyèl yo.
1.3 Tès pèfòmans elektwochimik
Teste EIS batri a lè l sèvi avèk yon estasyon travay elektwochimik. Sèvi ak yon tèsteur batri ki gen gwo presizyon pou teste pèfòmans batri a, ak yon seri 5V ak 100~50{{10}}A. Metòd tès kapasite konvansyonèl yo: Chaje ak yon aktyèl konstan 1.00C a 3.65V, Lè sa a, chanje nan yon vòltaj konstan ak chaje jiskaske 0.05C rive; Kite l chita pou 0.5 èdtan, egzeyat nan 1.00C a 2.50V, kite l chita pou 0.5 èdtan, sik 3 fwa.
Metòd tès sik batri a: Chaje nan yon kouran konstan de 1.00C a 3.65V, Lè sa a, chanje nan chaj vòltaj konstan jiskaske 0.05C koupe. Egzeyat nan 1.00C, 2.{{1{0}}C, ak 5.00C respektivman a 2.50V, repete sik la, kite l. chita pou {{30}}.5 èdtan nan mitan an, jiskaske li sikile 1000 fwa. Metòd tès dechaj batri a: to referans chaj egzeyat la se 1.00C pou chaje ak 1.00C pou egzeyat, ak vòltaj yo overdischarge yo se 0-3.65V, 0.20-3.65V, 0.50-3.65V, 0.80-3.65V, ak 1.50-3.65V, respektivman. Vòltaj konvansyonèl la se 2.50 ~ 3.65V. Yo itilize yon aparèy pou aplike yon fòs pre sere (1400 ± 200) N nan avyon selil batri a; Pa gen aparèy vle di aplike yon fòs prechaj 0N nan selil batri a.
Metòd tès lavi etajè batri a: ① Chaje nan 0.50C kouran konstan a 3.65V, chanje nan chaj vòltaj konstan a 0.05C koupe. , kite l chita pou 0.5h, egzeyat nan 78{{20}}W a 2.50V, dosye kapasite 1; ② Mete sou kote pou 0.5 èdtan, chaje 3.65V nan 0.5{0C kouran konstan, chanje nan chaj vòltaj konstan jiskaske 0.05C koupe, mete sou kote pou 0.5 èdtan, egzeyat nan vòltaj la espesifye (1.50V, 0.80V, 0.50V) nan 780W, mete sou kote pou la. tan espesifye, chaje 3.65V nan 0.10C aktyèl konstan, chanje nan chaj vòltaj konstan jiskaske 0.05C koupe, mete sou kote pou 0.5 èdtan, ak egzeyat nan 2.50V nan 780W, anrejistre kapasite nan egzeyat 2; ③ Repete etap 1, anrejistre kapasite egzeyat 3 a, epi repete etap 1 a 3. Pami yo, rapò kapasite 2 ak kapasite 1 se pousantaj retansyon, ak rapò kapasite 3 ak kapasite 1 se pousantaj rekiperasyon an.
2 Rezilta ak Diskisyon
2.1 Pèfòmans sik nan diferan agrandisman
Eksperyans lan te fèt sou baz yon batri yo itilize nan sant done a, epi yo montre pèfòmans nan monte bisiklèt pousantaj nan batri a nan Figi 1. Soti nan figi a, li ka wè ke ak pousantaj la chaje menm, apre 2{{3 }}0 sik egzeyat nan 2.00C ak 5.00C, kapasite a diminye pa 14% ak 20%, respektivman. Konpare ak sik la egzeyat 1.00C, kapasite a diminye pa 12%, ki se 2 ak 8 pwen pousantaj pi ba, respektivman. Soti nan pèspektiv nan pèfòmans monte bisiklèt, pil gen karakteristik nan monte bisiklèt vitès long.
2.2 Karakteristik sou pèfòmans sik egzeyat nan diferan chenn vòltaj
Pou etidye karakteristik egzeyat yo nan pil aliminyòm koki nan diferan chenn vòltaj, tès monte bisiklèt kontinyèl yo te fèt sou pil yo, ak varyab yo se seri a vòltaj ak eta a nan batri a pandan monte bisiklèt: avèk oswa san enstalasyon. Nimewo pil yo separeman, epi gade nan Tablo 1 pou chanjman ak eta inisyal batri yo. Eta a chaj (SOC) nan pil yo se 30%. Soti nan vòltaj inisyal la, rezistans entèn, ak epesè nan 12 gwoup batri yo ki nan lis nan Tablo 1 nan 30% SOC, konsistans nan pil eksperimantal yo bon.
Fè tès siklik kontinyèl sou batri a, epi yo montre koub atenuasyon an nan figi ki anba a. Li ka wè ke lè batri a pa gen okenn aparèy, pèfòmans nan monte bisiklèt nan batri a piti piti deteryore kòm degre nan plis egzeyat ogmante. Lè vòltaj koupe egzeyat batri a se 2.50V, 1.50V, 0.80V, 0.50V, 0.20V, ak 0V, kantite sik ak retansyon kapasite batri a se 94.07% apre 1000 sik, 80.00% apre 1000. sik, 74.93% apre 648 sik, 67.72% apre 360 sik, 63.26% apre 119 sik, ak 61.85% apre 145 sik, respektivman.
Lè vòltaj limit pi ba a diminye pa 1.00V (soti nan 2.50V rive 1.5{0V), to atenuasyon an ogmante pa 14% anba menm kantite sik; Lè vòltaj limit pi ba a diminye pa 1.70V (soti nan 2.50V a 0.80V), lavi sik la se sèlman 648 fwa; Epi lè batri a egzeyate a 0V, lavi sik la desann a 145 fwa. Diminisyon nan vòltaj limit ki pi ba nan egzeyat gen yon enpak siyifikatif sou lavi sik la nan batri a. Agrandi ranje vòltaj chaje ak dechaje batri a ka ogmante kapasite li, tankou lè vòltaj la chanje soti nan 2.50 ~ 3.65V a 0 ~ 3.65V. Kapasite batri a ogmante pa 4Ah.
Menm ak enstalasyon, pil yo montre menm modèl pèfòmans ak san enstalasyon yo. Plis pi ba vòltaj egzeyat batri a, se pi kout lavi sik la. Nan vòltaj koupe egzeyat 2.50V, 1.50V, 0.8{0V, 0.50V, 0.20V, ak 0V, kantite sik ak pousantaj retansyon batri a se 96.03% apre 1000 sik, 86.73% apre 928 sik, 84.46% apre 733 sik, 81.95% apre 741 sik, 61.28% apre 598 sik, ak 60.08% apre 647 sik, respektivman.
2.3 Karakteristik sou pèfòmans sik egzeyat anba diferan fòs prechaj
Plis pi fon degre nan overdischarge nan batri a avèk oswa san fòs pre sere, se pi pòv lavi a sik. Plis eksplore enpak prezans oswa absans enstalasyon sou pèfòmans batri a. Lè w analize done yo, konpare pèfòmans siklik pil ak ak san enstalasyon anba menm kondisyon fonksyònman yo.
Kèlkeswa seri vòltaj aktyèl la nan batri a, pèfòmans monte bisiklèt pil ak enstalasyon se siperyè ak moun ki pa gen enstalasyon. Sepandan, kòm limit ki pi ba nan vòltaj egzeyat kontinye ap ogmante, enpak la nan enstalasyon sou pèfòmans monte bisiklèt batri piti piti diminye. Ant {{0}} ~ 3.65V, lavi batri a ak enstalasyon se 647 fwa, pandan y ap lavi a batri san enstalasyon se 145 fwa, yon diferans 502 fwa; Nan 0.20-3.65V, lavi batri a ak enstalasyon se 598 fwa, pandan y ap lavi a batri san enstalasyon se 119 fwa, yon diferans 479 fwa; Nan 0.50-3.65V, pousantaj retansyon kapasite batri a san enstalasyon se 67.72% apre 360 sik, pandan y ap pousantaj retansyon kapasite batri a ak enstalasyon se 90.00%; Nan 0.80-3.65V, pousantaj retansyon kapasite batri a san enstalasyon se 80.00% apre 500 sik, pandan y ap pousantaj retansyon kapasite batri a ak enstalasyon se 92.00. %; Nan 1.50-3.65V, pousantaj retansyon kapasite batri a san enstalasyon te 84.55% apre 928 sik, pandan y ap pousantaj retansyon kapasite batri a ak enstalasyon te 86.73%, yon ogmantasyon de 2.18 pwen pousantaj nan retansyon kapasite; Nan 2.50-3.65V, pousantaj retansyon kapasite batri a san enstalasyon se 94.07% apre 1000 sik, pandan y ap pousantaj retansyon kapasite batri a ak enstalasyon se 96.03%.
Kòm limit ki pi ba nan vòltaj egzeyat ogmante, enfliyans nan enstalasyon sou pèfòmans monte bisiklèt batri piti piti febli, manifeste kòm yon diferans rediksyon nan retansyon kapasite ant pil ak ak san enstalasyon. Sa a endike ke efè amelyorasyon nan enstalasyon sou pèfòmans monte bisiklèt batri ap febli nan pi wo chenn vòltaj.
Tès EIS yo te fèt sou pil yo (gwoup A, B, C, F, elatriye) ak ak san enstalasyon nan etap yo pita nan monte bisiklèt pou kèk nan rapid yo, ak rezilta yo montre nan Figi 3. Pwen an kòmanse nan la. enpedans spectre semicircle se enpedans koòdone Rb ant elektwòd la ak koòdone elektwolit la; Pwen final semisèk la se enpedans transfè chaj Rct; Liy dyagonal la reprezante enpedans ki te koze pa difizyon Li + anndan patikil materyèl aktif yo, ki se enpedans Warburg (Dw). Soti nan Rb ak Rct: A-1
Sa a tou konfime ke presyon ekstèn ka diminye twou vid ki genyen koòdone elektwòd ak ogmante zòn kontak koòdone. Anba presyon ki pi ba, batri a pral konprese ak epesè li ap diminye, sa ki ka diminye rezistans kontak, diminye chemen an Li + transmisyon, epi minimize pèt ityòm aktif; Anplis de sa, li ka anpeche detachman nan materyèl elektwòd pozitif ak negatif ki te koze pa pwodiksyon gaz pandan egzeyat vòltaj ki ba, diminye ekspansyon irevokabl nan batri a, kenbe estabilite nan elektwòd yo pozitif ak negatif, ak amelyore pèfòmans nan monte bisiklèt nan batri a. Plis pi ba egzeyat vòltaj limit pi ba a, pi fon ekstraksyon ityòm nan materyèl la elektwòd negatif, ak pi grav pwodiksyon gaz la nan batri a. Prezans nan enstalasyon ka efektivman siprime pèt Li + aktivite ki te koze pa pwodiksyon gaz, kidonk amelyore pèfòmans monte bisiklèt batri a. Sa a tou eksplike poukisa kòm vòltaj la egzeyat piti piti ogmante, diferans lan nan kantite sik ant pil ak ak san enstalasyon vin pi piti ak pi piti.
Pou plis obsève chanjman ki fèt nan monte bisiklèt batri nan diferan vòltaj, yo te demonte batri a epi yo te obsève chanjman nan materyèl elektwòd pozitif ak negatif.
Soti nan yon pèspektiv mòfolojik, pa gen okenn diferans enpòtan ant materyèl elektwòd pozitif ak negatif apre sik overdischarge. Elektwòd negatif la parèt kòm yon blòk, pandan y ap elektwòd pozitif la parèt tankou ti patikil. Prezans oswa absans enstalasyon pa gen okenn efè sou mòfoloji materyèl elektwòd pozitif ak negatif yo. Pandan pwosesis la chaje pa fon kontinyèl ak egzeyat gwo twou san fon, paramèt selil inite yo nan materyèl la ka chanje, espesyalman pou materyèl elektwòd negatif, ki ka lakòz chanjman nan espas interlayer.
Te analiz XRD fèt sou elektwòd negatif la, ak rezilta yo montre nan figi. Soti nan figi a, li ka wè ke byenke batri a sikile nan chenn vòltaj diferan, materyèl la elektwòd negatif apre monte bisiklèt se toujou grafit epi pa gen okenn lòt sibstans ki sou nouvo yo pwodui. Nan menm ranje vòltaj la, pik karakteristik plak elektwòd negatif yo (002) ak (100) nan chanjman nan batri gratis kranpon nan direksyon pi ba ang, ki endike ke paramèt yo lasi nan grafit ogmante ak espas entèrplanèr la ogmante.
Sa vle di ke konpare ak pil ak enstalasyon, espas entèrkouch grafit nan pil ki pa enstalasyon kontinye ap ogmante pandan pwosesis la chaje ak egzeyat kontinyèl. Chanjman yo mikwoskopik nan materyèl sa a lakòz degradasyon pi grav nan pèfòmans monte bisiklèt, epi tou eksplike poukisa pèfòmans nan monte bisiklèt nan pil ak enstalasyon se siyifikativman pi bon pase sa yo ki nan pil san enstalasyon nan menm seri vòltaj la.
2.4 Karakteristik chanjman lavi kalandriye apre batri sou egzeyat
Pou plis obsève chanjman kapasite batri a apre alontèm sou egzeyat, retansyon kapasite ak rekiperasyon batri a apre yo fin egzeyate nan vòltaj la espesifye nan 0.50 V, 0.80V, 1.50 V, ak 2.50V pou yon sèten peryòd tan yo te etidye.
Menm si batri a estoke nan yon vòltaj ki ba, pa pral gen okenn degradasyon kapasite, ki pa gen yon enpak siyifikatif sou kapasite a epi yo pa pral lakòz pèt kapasite akòz overdischarging. Soti nan yon pèspektiv metodolojik, apre batri a te sou egzeyate, li ka kite pou yon peryòd de tan ak rechaje ak yon ti kouran retabli epi kenbe kapasite li.
3 Konklizyon
Ki baze sou etid la nan karakteristik sa yo nan ityòm-ion pil yo itilize nan sant done, yo te eksplore enfliyans nan fòs diferan prechaj sou sou egzeyat. Rezilta yo te montre ke:
Lè w aplike de kalite fòs pre sere nan batri a avèk ak san kranpon, monte bisiklèt nan sis chenn vòltaj nan {{0}} ~ 3.65V, 0.20 ~ 3.65V , 0.50 ~ 3.65V, 0.80 ~ 3.65V, 1.50 ~ 3.65V, ak seri a konvansyonèl nan 2.50 ~ 3.65V, kèlkeswa si gen yon kranpon, pi ba vòltaj koupe egzeyat batri a, se pi vit pouri kapasite a. Nan aplikasyon pratik, yo ta dwe evite monte bisiklèt vòltaj alontèm otank posib pou pwolonje lavi sèvis batri a.
Aparèy yo ka amelyore pèfòmans monte bisiklèt pil yo, men efè yo ap febli lè vòltaj koupe egzeyat la ogmante. Rezilta yo nan EIS, XRD ak lòt tès yo montre ke aparèy la ka asire estabilite nan materyèl yo elektwòd pozitif ak negatif aktif pandan monte bisiklèt, diminye twou vid ki genyen koòdone elektwòd, ogmante zòn kontak, pi ba rezistans ohmik, diminye chemen Li + transpò, diminye ityòm aktif. pèt, redwi ekspansyon irevokabl nan batri a, ak amelyore pèfòmans monte bisiklèt batri. Rezilta eksperimantal yo gen siyifikasyon gid pou konsepsyon asanblaj batri, epi li rekòmande pou chèchè nan lavni konsidere konsepsyon asanble sere pou amelyore pèfòmans batri.
Apre depo alontèm nan diferan sou ranje vòltaj egzeyat, kapasite batri a pa pral diminye ak diminisyon nan vòltaj koupe egzeyat. Ti renouvèlman aktyèl ka kenbe ak restore kapasite. Sa a bay yon solisyon a pwoblèm nan nan pèfòmans batri redwi apre depo alontèm.