Ushbu maqola nol kuchlanish sabablarini tahlil qiladi. Elektrod burmalari tufayli batareyada nol kuchlanish fenomeniga e'tibor qaratildi. Qisqa tutashuvning sababini aniqlash orqali biz muammoni aniq hal qilishni va ishlab chiqarish jarayonida elektrod burmalarini nazorat qilish muhimligini yaxshiroq tushunishni maqsad qilganmiz.
Tajriba
1. Batareyani tayyorlash
Ushbu tajriba ijobiy faol material sifatida lityum nikel kobalt manganat materialidan (NCM111) foydalanadi. Ijobiy faol modda, SP uglerod qora, PVDF biriktiruvchi va NMP erituvchini 66:2:2:30 massa nisbatida aralashtirib, bulamaç hosil qiling. Atlama 15 mkm qalinlikdagi uglerod bilan qoplangan alyuminiy folga ustiga qoplanadi va bir tomondan qoplama miqdori 270 g/m2 ni tashkil qiladi. Ijobiy elektrodni 24 soat davomida quritish uchun (120±3) daraja haroratda pechga qo'ying, so'ngra elektrodning siqilgan zichligini 3,28 g / sm3 qilish uchun kalendarlash jarayoni amalga oshiriladi. Salbiy faol material Li4Ti5O12 lityum titanat moddasidan foydalanadi. Salbiy faol moddani, SP uglerod qora o'tkazuvchan agentini, PVDF biriktiruvchisini va NMP erituvchini 52:2:2:44 massa nisbati bo'yicha aralashtirib, atala hosil qiling. Anodli atala 15 mkm qalinlikdagi uglerod bilan qoplangan alyuminiy folga bilan qoplangan va bir tomondan qoplama miqdori 214 g / m2 ni tashkil qiladi. Salbiy elektrodni 24 soat davomida quritish uchun (110 ± 3) daraja haroratda pechga qo'ying va keyin elektrod bo'lagining siqilgan zichligini 1,85 g / sm3 qilish uchun dumaloq jarayonni bajaring. Quritilgan elektrod kengligi (136,0±1,0) mm bo'lgan qismlarga bo'linadi va elektrod burmalari 12 mm dan oshmasligi kerak. Elektrolit 1mol/L LiPF6/EC+EMC+DMC (hajm nisbati 1:1:1) dan foydalanadi. Seperator qalinligi 20 mkm bo'lgan polietilen (PE) gözenekli separatordir. Yuqoridagi materiallar loyihaviy quvvati 45Ah bo'lgan 66160 kameraga yig'ilgan. O'rash va yig'ishdan so'ng, alyuminiy qobiqning yuqori qopqog'i payvandlangan va muhrlangan va eksperimental hujayralar 24 soat davomida quritish uchun (85±3) daraja haroratda pechga joylashtirilgan.
Quritgandan so'ng, batareya xujayralari to'ldiriladi va elektrolitlar miqdori 200 g ni tashkil qiladi. Elektrolitlarni to'ldirgandan so'ng, hujayralar xona haroratida 72 soat turishi uchun qoldirildi. Turgandan so'ng, barcha eksperimental hujayralar ochiq elektron kuchlanish (OCV) uchun sinovdan o'tkazildi va batareyaning ichki qarshiligi va kuchlanishi qayd etildi.
2. Zaryadlash testi
Ichki qarshilik va kuchlanish tahlilini amalga oshirayotganda, sinov uchun AC ichki qarshilik sinov qurilmasidan foydalaning. Batareyaning zaryadlash unumdorligini tekshirish uchun 5V-50Yuqori aniqlikdagi batareya unumdorligini tekshirish tizimidan foydalaning. To'ldirgandan so'ng tik turgan hujayralar uchun kuchlanish sinovini o'tkazayotganda, birinchi navbatda uning kuchlanishini 0 ga kamaytirish uchun uni qisqa tutashuv qiling, ya'ni nol kuchlanishli hujayra.
Keyin nol kuchlanishli hujayrada zaryadlash sinovini o'tkazing. Atrof-muhit harorati (25±3) daraja bo'lsa, zaryadlash uchun turli xil oqimlar (masalan, 1A, 2A va 3A) ishlatiladi. Tajribalar tokning kichikdan kattagacha va qisqa vaqtdan uzungacha bo'lgan tartibda o'tkazildi. Zaryadlash vaqti mos ravishda 5 soniya, 10 soniya va 25 soniyaga o'rnatildi. Har bir zaryadlash vaqtidan keyin batareya kuchlanishidagi o'zgarishlarni kuzating.
3.O'z-o'zidan zaryadsizlanish testi
Elektrod burr tahlili uchun ikki o'lchovli testerdan foydalaning. Ichki qarshilik va kuchlanishni tahlil qilish uchun AC ichki qarshilik sinov qurilmasidan foydalaning. Elektr quvvatini sinash uchun 5V-50batareyaning yuqori aniqlikdagi ishlashini tekshirish tizimidan foydalaning. Hujayralar haroratini nazorat qilish uchun yuqori va past haroratli qutidan foydalaning. Shakllanishdan oldin nol kuchlanishli hujayralar zaryadlangandan so'ng, burr sigortalari va nol kuchlanish endi paydo bo'lmaydi. Ushbu batareyaning normal shakllanish jarayonini sinab ko'ring. Shakllanish jarayoni quyidagicha:
①Yuqori haroratli qutining harorati 120 darajaga etgandan so'ng, 120 daqiqa kuting.
②1,0 marta C tok bilan 2,8V kuchlanish kuchlanishiga qadar zaryadlang, so'ngra doimiy kuchlanish bilan zaryadlash rejimiga o'ting. Zaryadlashning to'xtash vaqti - 2 soat.
③10 daqiqa kuting.
④1.0 marta C tok bilan 1,5V kuchlanishli oʻchirish kuchlanishiga oʻtkazing, soʻngra doimiy kuchlanishli razryadga oʻting. Chiqarishning to'xtash vaqti - 2 soat.
⑤10 daqiqa kuting.
⑥2 dan 5 3 martagacha amallarni takrorlang.
⑦1.0 marta C tok bilan zaryadlang, zaryadlash vaqti 0.7 soat, keyin 2.3V doimiy kuchlanish bilan zaryadlang, oʻchirish oqimi 0.45A. Oʻz-oʻzidan zaryadsizlantiring. hosil bo'lgan hujayralar ustida sinov. Statik kuchlanishni sinash usulidan foydalaning va kuchlanishni ikki oydan kam bo'lmagan muddatda sinab ko'ring. Hujayralar xona haroratida (25 ± 5) 24 soat davomida turgandan so'ng, ochiq kontaktlarning zanglashiga olib keladigan kuchlanish sinovdan o'tkaziladi va qayd etiladi. Keyinchalik, hujayralar bir oy va ikki oy davomida xona haroratida turishni davom ettirdilar, so'ngra ochiq elektron kuchlanish sinovdan o'tkazildi va yana qayd etildi.
Natijalar va muhokama
1. Shakllanishdan oldin akkumulyator kuchlanishini solishtirish
1-rasmda 1A va 2A zaryadlash paytida va zaryadlashni to'xtatgandan keyin akkumulyator kuchlanishining o'zgarishi ko'rsatilgan. Rasmdan ko'rinib turibdiki, nol kuchlanishli batareyani taxminan ichki burilishlar natijasida yuzaga kelgan qisqa tutashuv deb hisoblash mumkin. Batareya 1 daqiqa ichida 2A dan kamroq oqim sinoviga bardosh bera oladi. Zaryadlash oqimi 1A va 2A bo'lsa, ichki burmalar tufayli qisqa tutashuv tufayli kuchlanish barqaror qiymatga etadi va endi o'zgarmaydi. Zaryadlash to'xtatilsa, kuchlanish tezda 0 ga qaytadi.
Zaryadlash oqimini oshirishni davom eting, zaryadlash oqimini 3A ga o'zgartiring va zaryadlash vaqtini mos ravishda 5s, 10s va 25s ga o'rnating. Batareyani zaryadlash sinovi egri chizig'i 2-rasmda ko'rsatilgan.
2-rasmdagi kuzatuvga ko'ra, zaryadlash oqimi 3A ga yetganda, batareyaning kuchlanish o'zgarishi 5 soniya va 10 soniya zaryadlash vaqtida 1A va 2A zaryadlashiga o'xshaydi. Zaryadlash vaqti uzaytirilganda, zaryadlash vaqti 10 soniyadan oshib ketganda, kuchlanish asta-sekin ko'tariladi. Zaryadlash vaqti 20 soniyaga yetganda, kuchlanish tez ko'tariladi. Zaryadlash to'xtatilgandan so'ng, kuchlanish asta-sekin tushadi va oldingi nol kuchlanish fenomeni qisqa vaqt ichida paydo bo'lmaydi.
Zaryadlash vaqtida kuchlanishning o'zgarishi tezligiga asoslanib, batareya ichidagi burrslar zaryadlash natijasida hosil bo'lgan issiqlik tufayli termal birlashtirilgan degan xulosaga kelish mumkin. Bolgarlar sug'urtalashdan oldin, zaryadlash boshlanganidan keyin 10-20 soniya ichida kuchlanish asta-sekin ko'tarilgan bosqichni ko'rsatadi.
20 soniyadan so'ng burr sigortalanadi va batareyaning kuchlanishi tez ko'tariladi. Zaryadlashni to'xtatgandan so'ng, batareyaning kuchlanishi asta-sekin kamayadi. Shuni ta'kidlash kerakki, burg'ulangan sigortalardan so'ng, metall aralashmalar hali ham batareyaning ichida qoladi va bu oddiy batareyalarga qaraganda tezroq o'z-o'zidan zaryadsizlanishiga olib keladi. Shuning uchun, batareyani normalizatsiya qilgandan so'ng, uning o'z-o'zidan tushirish tezligini sinab ko'rish kerak.
2. Shakllanishdan keyin batareyani o'z-o'zidan tushirishni taqqoslash
Tajriba uchun tanlangan batareya yuqoridagi shakllanish jarayoniga muvofiq zaryadlangan va zaryadsizlangan. ⑦-bosqichdan so'ng batareyaning zaryadlanish holati (SOC) taxminan 80% ni tashkil etdi. Batareyaning o'z-o'zidan zaryadsizlanishi sinovi xona haroratida o'tkazildi va bir xil partiyadagi aralashmalarni o'z ichiga olgan batareyalar bilan taqqoslandi. Sinov ma'lumotlari 1-jadvalda ko'rsatilgan.
1-jadvaldan ko'rinib turibdiki, burilishlar tufayli batareyaning o'z-o'zidan zaryadsizlanishi mavjud va batareyaning zaryadini ushlab turish qobiliyatiga ta'sir qiladi. Zaryadlovchi oqim orqali o'z-o'zidan zaryadsizlanish anormalliklarining sabablarini tahlil qilish ishlab chiqarish jarayonida elektrod burmalarining g'ayritabiiy holatini intuitiv ravishda aks ettirishi mumkin.
Bu ishlab chiqarish jarayonida jarayonni nazorat qilish talablarini yanada kuchaytirish va batareyaning ishlashini ta'minlash va xavfsizlik xavfini kamaytirish uchun to'sarni o'z vaqtida saqlash zarurligini ko'rsatadi. Burr puflangandan so'ng, elektrod ichida hali ham metall aralashmalari mavjud.
Batareya quvvatini o'lchashdan so'ng o'z-o'zidan tushirish ma'lumotlariga ko'ra, oddiy batareyani xona haroratida bir oy davomida qoldirgandan so'ng, kuchlanish taxminan 7 mV ga tushadi degan xulosaga kelish mumkin; ikki oydan keyin kuchlanish taxminan 10mV ga tushadi. Bu shuni ko'rsatadiki, haddan tashqari burrsli batareyalarning o'z-o'zidan zaryadsizlanish tezligi oddiy batareyalarga qaraganda kattaroqdir. Shakllanishdan oldin kuchlanishni va quvvatni taqsimlashdan keyin o'z-o'zidan zaryadsizlanish ma'lumotlarini tahlil qilishni hisobga olgan holda, haddan tashqari burrs batareya zaryadini saqlashning g'ayritabiiy ishlashiga olib keladi degan xulosaga kelish mumkin. Batareya elektrodlarida mavjud bo'lgan burmalar butunlay yo'qolmaydi va uzoq muddatda batareyaning ishlashiga ta'sir qiladi.
Xulosa qilib aytganda, burrs batareyaning ishlashiga salbiy ta'sir ko'rsatadi, shuning uchun batareyaning ishlashi va xavfsizligini ta'minlash uchun ishlab chiqarish jarayonida burrs shakllanishini kamaytirish uchun choralar ko'rish kerak.
Xulosa
Batareyani ishlab chiqarish jarayonida elektrod burmalarining hajmini nazorat qilish asosiy parametrdir. Bolgar qisqa tutashuvga sabab bo'lsa, to'ldirilgandan keyin batareyaning kuchlanishi 0 bo'ladi. Qisqa tutashgan batareyani kichik oqim bilan burg'ulashdan kelib chiqqan holda zaryad qilish orqali barqaror kuchlanishni kuzatish mumkin. Oqim burrs sug'urta qiymatiga yetganda, batareyaning ichida hali ham metall aralashmalar mavjud bo'lib, ular batareyaning o'z-o'zidan zaryadsizlanishiga ta'sir qilishda davom etadi, bu esa oddiy batareyalarga qaraganda yuqori o'z-o'zini tushirish tezligiga olib keladi. Ushbu usul batareyani ishlab chiqarish jarayonida burg'ulash natijasida kelib chiqqan batareya qisqa tutashuvlarini aniqlash uchun ishlatilishi mumkin. Kuchlanishdagi o'zgarishlarni kuzatish orqali biz ko'p miqdorda malakasiz batareyalar ishlab chiqarilishiga yo'l qo'ymaslik uchun batareyani ishlab chiqarish jarayonida kesish, kesish va o'rash uskunalarini tekshirishni kuchaytirishga rahbarlik qilishimiz mumkin. Shu sababli, qisqa tutashgan batareyalarni past oqim va kuchlanish o'zgarishlarini kuzatish natijasida kelib chiqqan qisqa tutashgan batareyalarni zaryad qilish orqali batareyani ishlab chiqarish jarayonidagi muammolarni samarali aniqlash mumkin va batareya sifati va ishlashini ta'minlash uchun tegishli jarayonni boshqarish mumkin.
