Në këtë punim, performanca e mbingarkesës së një baterie qese 40Ah me elektrodë pozitive NCM111+LMO është studiuar përmes eksperimenteve dhe simulimeve.Rrymat e mbingarkesës janë përkatësisht 0.33C, 0.5C dhe 1C.Madhësia e baterisë është 240 mm * 150 mm * 14 mm.(e llogaritur sipas tensionit nominal prej 3.65 V, energjia specifike e vëllimit të tij është rreth 290 Wh/L, e cila është ende relativisht e ulët)
Ndryshimet e tensionit, temperaturës dhe rezistencës së brendshme gjatë procesit të mbingarkesës tregohen në figurën 1. Mund të ndahet përafërsisht në katër faza:
Faza e parë: 1
Faza e dytë: 1.2
Faza e tretë: 1.4
Faza e katërt: SOC>1.6, presioni i brendshëm i baterisë e kalon kufirin, kafazja çahet, diafragma tkurret dhe deformohet dhe bateria largohet termike.Brenda baterisë ndodh një qark i shkurtër, një sasi e madhe energjie lirohet me shpejtësi dhe temperatura e baterisë rritet ndjeshëm në 780°C.
Nxehtësia e gjeneruar gjatë procesit të mbingarkesës përfshin: nxehtësinë e entropisë së kthyeshme, nxehtësinë xhaul, nxehtësinë e reaksionit kimik dhe nxehtësinë e çliruar nga qarku i shkurtër i brendshëm.Nxehtësia e reaksionit kimik përfshin nxehtësinë e çliruar nga shpërbërja e Mn, reaksionin e litiumit metalik me elektrolitin, oksidimin e elektrolitit, dekompozimin e filmit SEI, zbërthimin e elektrodës negative dhe zbërthimin e elektrodës pozitive. (NCM111 dhe LMO).Tabela 1 tregon ndryshimin e entalpisë dhe energjinë e aktivizimit të secilit reaksion.(Ky artikull injoron reagimet anësore të lidhësve)
Figura 3 është një krahasim i shkallës së gjenerimit të nxehtësisë gjatë mbingarkesës me rryma të ndryshme karikimi.Konkluzionet e mëposhtme mund të nxirren nga figura 3:
1) Me rritjen e rrymës së karikimit, koha e largimit termik përparon.
2) Prodhimi i nxehtësisë gjatë mbingarkesës dominohet nga nxehtësia Joule.SOC<1.2, prodhimi total i nxehtësisë është në thelb i barabartë me nxehtësinë Xhaul.
3) Në fazën e dytë (1
4) SOC>1.45, nxehtësia e lëshuar nga reaksioni i litiumit metalik dhe elektrolitit do të kalojë nxehtësinë Xhaul.
5) Kur SOC>1.6, fillon reaksioni i dekompozimit midis filmit SEI dhe elektrodës negative, shkalla e prodhimit të nxehtësisë së reaksionit të oksidimit të elektrolitit rritet ndjeshëm dhe shkalla totale e prodhimit të nxehtësisë arrin vlerën kulmore.(Përshkrimet në 4 dhe 5 në literaturë janë disi në mospërputhje me fotografitë, dhe fotografitë këtu do të mbizotërojnë dhe janë rregulluar.)
6) Gjatë procesit të mbingarkesës, reagimi i litiumit të metalit me elektrolitin dhe oksidimi i elektrolitit janë reaksionet kryesore.
Nëpërmjet analizës së mësipërme, potenciali i oksidimit të elektrolitit, kapaciteti i elektrodës negative dhe temperatura e fillimit të rrjedhjes termike janë tre parametrat kryesorë për mbingarkimin.Figura 4 tregon ndikimin e tre parametrave kyç në performancën e mbingarkesës.Mund të shihet se rritja e potencialit të oksidimit të elektrolitit mund të përmirësojë shumë performancën e mbingarkesës së baterisë, ndërsa kapaciteti i elektrodës negative ka pak efekt në performancën e mbingarkesës.(Me fjalë të tjera, elektroliti i tensionit të lartë ndihmon në përmirësimin e performancës së mbingarkesës së baterisë dhe rritja e raportit N/P ka pak efekt në performancën e mbingarkesës së baterisë.)
Referencat
D. Ren et al.Journal of Power Sources 364(2017) 328-340
Koha e postimit: Dhjetor-15-2022