Dalam kertas kerja ini, prestasi cas berlebihan bagi bateri kantung 40Ah dengan elektrod positif NCM111+LMO dikaji melalui eksperimen dan simulasi.Arus cas terlebih ialah 0.33C, 0.5C dan 1C, masing-masing.Saiz bateri ialah 240mm * 150mm * 14mm.(dikira mengikut voltan undian 3.65V, tenaga khusus isipadunya adalah kira-kira 290Wh/L, yang masih agak rendah)
Perubahan voltan, suhu dan rintangan dalaman semasa proses cas berlebihan ditunjukkan dalam Gambar 1. Ia boleh dibahagikan secara kasar kepada empat peringkat:
Peringkat pertama: 1
Peringkat kedua: 1.2
Peringkat ketiga: 1.4
Peringkat keempat: SOC>1.6, tekanan dalaman bateri melebihi had, selongsong pecah, diafragma mengecut dan berubah bentuk, dan pelarian haba bateri.Litar pintas berlaku di dalam bateri, sejumlah besar tenaga dilepaskan dengan cepat, dan suhu bateri meningkat secara mendadak kepada 780°C.
Haba yang dijana semasa proses cas berlebihan termasuk: haba entropi boleh balik, haba Joule, haba tindak balas kimia dan haba yang dikeluarkan oleh litar pintas dalaman.Haba tindak balas kimia termasuk haba yang dikeluarkan oleh pelarutan Mn, tindak balas logam litium dengan elektrolit, pengoksidaan elektrolit, penguraian filem SEI, penguraian elektrod negatif dan penguraian elektrod positif. (NCM111 dan LMO).Jadual 1 menunjukkan perubahan entalpi dan tenaga pengaktifan setiap tindak balas.(Artikel ini mengabaikan tindak balas sampingan pengikat)
Gambar 3 ialah perbandingan kadar penjanaan haba semasa pengecasan berlebihan dengan arus pengecasan yang berbeza.Kesimpulan berikut boleh dibuat daripada Gambar3:
1) Apabila arus pengecasan meningkat, masa pelarian haba semakin maju.
2) Pengeluaran haba semasa pengecasan berlebihan dikuasai oleh haba Joule.SOC<1.2, jumlah pengeluaran haba pada asasnya sama dengan haba Joule.
3) Pada peringkat kedua (1
4) SOC>1.45, haba yang dikeluarkan oleh tindak balas logam litium dan elektrolit akan melebihi haba Joule.
5) Apabila SOC>1.6, tindak balas penguraian antara filem SEI dan elektrod negatif bermula, kadar pengeluaran haba tindak balas pengoksidaan elektrolit meningkat dengan mendadak, dan jumlah kadar pengeluaran haba mencapai nilai puncak.(Penerangan dalam 4 dan 5 dalam literatur agak tidak konsisten dengan gambar, dan gambar di sini akan diutamakan dan telah dilaraskan.)
6) Semasa proses cas berlebihan, tindak balas litium logam dengan elektrolit dan pengoksidaan elektrolit adalah tindak balas utama.
Melalui analisis di atas, potensi pengoksidaan elektrolit, kapasiti elektrod negatif, dan suhu permulaan pelarian haba adalah tiga parameter utama untuk pengecasan berlebihan.Gambar 4 menunjukkan kesan tiga parameter utama pada prestasi cas berlebihan.Ia boleh dilihat bahawa peningkatan potensi pengoksidaan elektrolit boleh meningkatkan prestasi cas berlebihan bateri, manakala kapasiti elektrod negatif mempunyai sedikit kesan ke atas prestasi cas berlebihan.(Dalam erti kata lain, elektrolit voltan tinggi membantu meningkatkan prestasi cas berlebihan bateri, dan meningkatkan nisbah N/P mempunyai sedikit kesan ke atas prestasi cas berlebihan bateri.)
Rujukan
D. Ren et al.Jurnal Sumber Kuasa 364(2017) 328-340
Masa siaran: Dis-15-2022