Во овој труд, преку експерименти и симулации се проучуваат перформансите на преполнување на торбичка батерија од 40Ah со позитивна електрода NCM111+LMO.Струите на преполнување се 0,33C, 0,5C и 1C, соодветно.Големината на батеријата е 240 mm * 150 mm * 14 mm.(пресметано според номиналниот напон од 3,65 V, неговата волуменска специфична енергија е околу 290 Wh/L, што е сè уште релативно ниско)
Промените на напонот, температурата и внатрешниот отпор за време на процесот на преполнување се прикажани на слика 1. Тоа грубо може да се подели во четири фази:
Првата фаза: 1
Втората фаза: 1.2
Третата фаза: 1.4
Четврта фаза: SOC>1,6, внатрешниот притисок на батеријата ја надминува границата, куќиштето пука, дијафрагмата се собира и деформира, а батеријата термички бега.Во внатрешноста на батеријата се јавува краток спој, брзо се ослободува голема количина на енергија, а температурата на батеријата нагло се зголемува до 780°C.
Топлината генерирана за време на процесот на преполнување вклучува: топлина на реверзибилна ентропија, топлина од џул, топлина од хемиска реакција и топлина ослободена од внатрешен краток спој.Топлината на хемиската реакција ја вклучува топлината ослободена со растворање на Mn, реакцијата на металниот литиум со електролитот, оксидацијата на електролитот, распаѓањето на SEI филмот, распаѓањето на негативната електрода и распаѓањето на позитивната електрода. (NCM111 и LMO).Табела 1 ја прикажува промената на енталпијата и енергијата на активирање на секоја реакција.(Овој напис ги игнорира несаканите реакции на врзива)
Слика 3 е споредба на стапката на создавање топлина при преполнување со различни струи на полнење.Следниве заклучоци може да се извлечат од Слика 3:
1) Како што се зголемува струјата на полнење, времето на термичко бегство напредува.
2) Во производството на топлина при преполнување доминира топлината од џул.SOC<1.2, вкупното производство на топлина во основа е еднакво на топлината од џул.
3) Во втората фаза (1
4) SOC>1,45, топлината ослободена од реакцијата на металниот литиум и електролитот ќе ја надмине топлината од џул.
5) Кога SOC>1.6, започнува реакцијата на распаѓање помеѓу SEI филмот и негативната електрода, брзината на производство на топлина на реакцијата на оксидација на електролитот нагло се зголемува, а вкупната стапка на производство на топлина ја достигнува максималната вредност.(Описите во 4 и 5 во литературата се донекаде неконзистентни со сликите, а сликите овде ќе преовладуваат и се прилагодени.)
6) За време на процесот на преполнување, реакцијата на металниот литиум со електролитот и оксидацијата на електролитот се главните реакции.
Преку горенаведената анализа, потенцијалот на оксидација на електролитот, капацитетот на негативната електрода и почетната температура на термалното бегство се трите клучни параметри за преполнување.Слика 4 го прикажува влијанието на трите клучни параметри врз перформансите на преполнување.Може да се види дека зголемувањето на потенцијалот за оксидација на електролитот може во голема мера да ги подобри перформансите на преполнување на батеријата, додека капацитетот на негативната електрода има мало влијание врз перформансите на преполнување.(Со други зборови, високонапонскиот електролит помага да се подобрат перформансите на преполнување на батеријата, а зголемувањето на односот N/P има мал ефект врз перформансите на преполнување на батеријата.)
Референци
D. Ren et al.Весник на извори на енергија 364 (2017) 328-340
Време на објавување: Декември-15-2022 година