Sa papel na ito, ang overcharge na pagganap ng isang 40Ah pouch na baterya na may positibong electrode NCM111+LMO ay pinag-aralan sa pamamagitan ng mga eksperimento at simulation.Ang mga overcharge na alon ay 0.33C, 0.5C at 1C, ayon sa pagkakabanggit.Ang laki ng baterya ay 240mm * 150mm * 14mm.(kinakalkula ayon sa na-rate na boltahe na 3.65V, ang tiyak na dami ng enerhiya nito ay humigit-kumulang 290Wh/L, na medyo mababa pa rin)
Ang mga pagbabago sa boltahe, temperatura at panloob na resistensya sa panahon ng proseso ng overcharge ay ipinapakita sa Larawan 1. Ito ay halos nahahati sa apat na yugto:
Ang unang yugto: 1
Ang ikalawang yugto: 1.2
Ang ikatlong yugto: 1.4
Ang ika-apat na yugto: SOC>1.6, ang panloob na presyon ng baterya ay lumampas sa limitasyon, ang pambalot ay pumutok, ang dayapragm ay lumiliit at nag-deform, at ang baterya ay umiiwas sa thermal runaway.Ang isang maikling circuit ay nangyayari sa loob ng baterya, ang isang malaking halaga ng enerhiya ay mabilis na inilabas, at ang temperatura ng baterya ay tumataas nang husto sa 780°C.
Ang init na nabuo sa panahon ng proseso ng sobrang singil ay kinabibilangan ng: reversible entropy heat, Joule heat, chemical reaction heat at init na inilabas ng internal short circuit.Ang init ng reaksyong kemikal ay kinabibilangan ng init na inilabas ng paglusaw ng Mn, ang reaksyon ng metal lithium na may electrolyte, ang oksihenasyon ng electrolyte, ang agnas ng SEI film, ang agnas ng negatibong elektrod at ang agnas ng positibong elektrod. (NCM111 at LMO).Ipinapakita sa talahanayan 1 ang pagbabago ng enthalpy at activation energy ng bawat reaksyon.(Ang artikulong ito ay binabalewala ang mga side reaction ng mga binder)
Ang larawan 3 ay isang paghahambing ng rate ng pagbuo ng init sa panahon ng sobrang pagsingil na may iba't ibang agos ng pagsingil.Ang mga sumusunod na konklusyon ay maaaring makuha mula sa Larawan 3:
1) Habang tumataas ang charging current, umuusad ang thermal runaway time.
2) Ang produksyon ng init sa panahon ng overcharging ay pinangungunahan ng init ng Joule.SOC<1.2, ang kabuuang produksyon ng init ay karaniwang katumbas ng init ng Joule.
3) Sa ikalawang yugto (1
4) SOC>1.45, ang init na inilabas ng reaksyon ng metal lithium at electrolyte ay lalampas sa init ng Joule.
5) Kapag SOC>1.6, ang reaksyon ng agnas sa pagitan ng SEI film at negatibong elektrod ay magsisimula, ang rate ng produksyon ng init ng reaksyon ng electrolyte oxidation ay tumataas nang husto, at ang kabuuang rate ng produksyon ng init ay umabot sa pinakamataas na halaga.(Ang mga paglalarawan sa 4 at 5 sa panitikan ay medyo hindi naaayon sa mga larawan, at ang mga larawan dito ay mananaig at naayos na.)
6) Sa panahon ng proseso ng overcharge, ang reaksyon ng metal lithium sa electrolyte at ang oksihenasyon ng electrolyte ay ang mga pangunahing reaksyon.
Sa pamamagitan ng pagsusuri sa itaas, ang potensyal na oksihenasyon ng electrolyte, ang kapasidad ng negatibong elektrod, at ang simula ng temperatura ng thermal runaway ay ang tatlong pangunahing parameter para sa sobrang pagsingil.Ipinapakita ng larawan 4 ang epekto ng tatlong pangunahing parameter sa pagganap ng sobrang bayad.Makikita na ang pagtaas sa potensyal ng oksihenasyon ng electrolyte ay maaaring lubos na mapabuti ang overcharge na pagganap ng baterya, habang ang kapasidad ng negatibong elektrod ay may maliit na epekto sa overcharge na pagganap.(Sa madaling salita, ang mataas na boltahe na electrolyte ay nakakatulong upang mapabuti ang pagganap ng sobrang singil ng baterya, at ang pagtaas ng ratio ng N/P ay may maliit na epekto sa pagganap ng sobrang singil ng baterya.)
Mga sanggunian
D. Ren et al.Journal of Power Sources 364(2017) 328-340
Oras ng post: Dis-15-2022