Kā noteikt īssavienojumu, ko izraisa akumulatoru elektrodu urbumi

Šajā rakstā ir analizēti nulles sprieguma cēloņi. Koncentrēts uz nulles sprieguma fenomenu akumulatorā, ko izraisa elektrodu urbumi. Identificējot īssavienojuma cēloni, mēs cenšamies precīzi atrisināt problēmu un labāk izprast, cik svarīgi ir kontrolēt elektrodu urbumus ražošanas laikā.

Eksperimentējiet

1. Baterijas sagatavošana

Šajā eksperimentā kā pozitīvo aktīvo materiālu izmanto litija niķeļa kobalta manganāta materiālu (NCM111). Sajauciet pozitīvo aktīvo materiālu, SP oglekli, PVDF saistvielu un NMP šķīdinātāju ar masas attiecību 66:2:2:30, lai izveidotu vircu. Suspensija ir pārklāta uz 15 μm biezas ar oglekli pārklātas alumīnija folijas, un pārklājuma daudzums vienā pusē ir 270 g/m2. Pozitīvo elektrodu ievieto cepeškrāsnī (120±3) grādu temperatūrā, lai žūst 24 stundas, un pēc tam veic kalandrēšanas procesu, lai elektroda blīvums būtu 3,28 g/cm3. Negatīvā aktīvajā materiālā izmantots litija titanāta materiāls Li4Ti5O12. Sajauc negatīvo aktīvo materiālu, SP oglekli vadošu līdzekli, PVDF saistvielu un NMP šķīdinātāju atbilstoši masas attiecībai 52:2:2:44, lai izveidotu vircu. Anoda virca ir pārklāta uz 15 μm biezas ar oglekli pārklātas alumīnija folijas, un pārklājuma daudzums vienā pusē ir 214 g/m2. Negatīvo elektrodu ievieto cepeškrāsnī (110±3) grādu temperatūrā, lai žāvētu 24 stundas, un pēc tam veiciet velmēšanas procesu, lai elektroda gabala blīvums būtu 1,85 g/cm3. Izžāvēto elektrodu sagriež gabalos, kuru platums ir (136,0±1,0) mm, un elektrodu urbumi nedrīkst pārsniegt 12 μm. Elektrolīts izmanto 1 mol/L LiPF6/EC+EMC+DMC (tilpuma attiecība 1:1:1). Atdalītājs ir 20 μm biezs polietilēna (PE) porains separators. Iepriekš minētie materiāli ir salikti 66160 šūnās ar projektēto jaudu 45Ah. Pēc uztīšanas un montāžas alumīnija apvalka augšējais vāks tika sametināts un noslēgts, un eksperimentālās šūnas tika ievietotas krāsnī (85±3) grādu temperatūrā, lai 24 stundas nožūtu.

Pēc žāvēšanas, akumulatora elementu piepildīšana un elektrolīta daudzums ir 200g. Pēc elektrolīta iepildīšanas šūnas atstāja istabas temperatūrā 72 stundas. Pēc stāvēšanas visas eksperimentālās šūnas tika pārbaudītas attiecībā uz atvērtās ķēdes spriegumu (OCV), un tika reģistrēta akumulatora iekšējā pretestība un spriegums.

2. Uzlādes pārbaude

Veicot iekšējās pretestības un sprieguma analīzi, testēšanai izmantojiet maiņstrāvas iekšējās pretestības testeri. Izmantojiet 5 V-50augstas precizitātes akumulatora veiktspējas pārbaudes sistēmu, lai pārbaudītu akumulatora uzlādes veiktspēju. Elementiem, kas pēc uzpildīšanas ir atstāti stāvēt, veicot sprieguma pārbaudi, vispirms izveidojiet elementu īssavienojumu, lai samazinātu spriegumu līdz 0, kas ir nulles sprieguma elements.

Pēc tam veiciet nulles sprieguma elementa uzlādes pārbaudi. Ja apkārtējās vides temperatūra ir (25±3) grādi, uzlādei tiek izmantotas dažādas strāvas (piemēram, 1A, 2A un 3A). Eksperimenti tika veikti secībā, kad strāva ir no maza līdz lielam un laiks no īsa līdz ilgam. Uzlādes laiks tika iestatīts attiecīgi uz 5 sekundēm, 10 sekundēm un 25 sekundēm. Vērojiet akumulatora sprieguma izmaiņas pēc katras uzlādes reizes.

3.Pašizlādes tests

Izmantojiet divdimensiju testeri elektrodu urbuma analīzei. Iekšējās pretestības un sprieguma analīzei izmantojiet maiņstrāvas iekšējās pretestības testeri. Izmantojiet 5 V-50augstas precizitātes akumulatora veiktspējas pārbaudes sistēmu, lai pārbaudītu elektrisko veiktspēju. Izmantojiet augstas un zemas temperatūras kārbu, lai kontrolētu šūnu temperatūru. Pēc tam, kad nulles sprieguma elementi pirms veidošanās ir uzlādēti, burr drošinātāji un nulles spriegums vairs neparādās. Pārbaudiet šī akumulatora normālu veidošanās procesu. Veidošanas process ir šāds:

①Kad augstas temperatūras kastes temperatūra sasniedz 120 grādus, pagaidiet 120 minūtes.

②Uzlādējiet ar 1.0 reizes C strāvu līdz 2,8 V atslēgšanas spriegumam, pēc tam pārslēdzieties uz pastāvīga sprieguma uzlādi. Uzlādes izslēgšanas laiks ir 2 stundas.

③ Pagaidiet 10 minūtes.

④Izlādējiet ar 1.0 reižu C strāvu līdz atslēgšanas spriegumam 1,5 V un pēc tam pārslēdzieties uz pastāvīga sprieguma izlādi. Izlādes pārtraukuma laiks ir 2 stundas.

⑤ Pagaidiet 10 minūtes.

⑥Atkārtojiet 2. līdz 5 3 reizes.

⑦ Uzlādējiet ar 1.0 reizi C strāvu, uzlādes laiks ir 0,7 stundas, pēc tam lādējiet ar 2,3 V pastāvīgu spriegumu, atslēgšanas strāva ir 0,45 A. Veiciet pašizlādi. tests uz izveidotajām šūnām. Izmantojiet statiskā sprieguma pārbaudes metodi un pārbaudiet spriegumu ne mazāk kā divus mēnešus. Pēc tam, kad šūnas 24 stundas ir atstātas istabas temperatūrā (25±5) grādos, tiek pārbaudīts un reģistrēts atvērtās ķēdes spriegums. Pēc tam šūnas turpināja stāvēt istabas temperatūrā vienu mēnesi un divus mēnešus, un pēc tam tika pārbaudīts un vēlreiz reģistrēts atvērtās ķēdes spriegums.

rezultāti un diskusija

1. Akumulatora sprieguma salīdzinājums pirms veidošanās

1. attēlā parādītas akumulatora sprieguma izmaiņas 1A un 2A uzlādes laikā un pēc uzlādes pārtraukšanas. No attēla var redzēt, ka nulles sprieguma akumulatoru var aptuveni uzskatīt par īssavienojumu, ko izraisa iekšējie urbumi. Akumulators var izturēt strāvas pārbaudi, kas ir mazāka par 2A 1 minūtes laikā. Kad uzlādes strāva ir 1A un 2A, iekšējo urbumu izraisītā īssavienojuma dēļ spriegums sasniedz stabilu vērtību un vairs nemainās. Kad uzlāde tiek pārtraukta, spriegums ātri atgriežas uz 0.

Turpiniet palielināt uzlādes strāvu, mainiet uzlādes strāvu uz 3A un iestatiet uzlādes laiku attiecīgi uz 5 s, 10 s un 25 s. Akumulatora uzlādes testa līkne ir parādīta 2. attēlā.

Saskaņā ar novērojumu 2. attēlā, kad uzlādes strāva sasniedz 3A, akumulatora sprieguma izmaiņas ir līdzīgas 1A un 2A uzlādei, ja uzlādes laiks ir 5 sekundes un 10 sekundes. Uzlādes laikam pagarinoties, kad uzlādes laiks pārsniedz 10 sekundes, spriegums lēnām pieaug. Kad uzlādes laiks sasniedz 20 sekundes, spriegums strauji pieaug. Pēc uzlādes apstāšanās spriegums pazeminās lēnām, un iepriekšējā nulles sprieguma parādība neparādās īsā laika periodā.

Pamatojoties uz sprieguma maiņas ātrumu uzlādes laikā, var secināt, ka lādēšanas radītā siltuma dēļ akumulatora iekšienē ir termiski sakausēti urbumi. Pirms urbju drošinātāji 10 līdz 20 sekunžu laikā pēc uzlādes sākšanas uzrāda lēni pieaugošu sprieguma pakāpi.

Pēc 20 sekundēm urbums saplūst, un akumulatora spriegums strauji pieaug. Pēc uzlādes pārtraukšanas akumulatora spriegums lēnām samazinās. Ir vērts atzīmēt, ka pēc urbuma drošinātājiem akumulatorā joprojām paliek metāla piemaisījumi, kas izraisa ātrāku pašizlādi nekā parastie akumulatori. Tāpēc pēc akumulatora normalizēšanas ir jāpārbauda tā pašizlādes ātrums.

2. Akumulatora pašizlādes salīdzinājums pēc veidošanās

Eksperimentam izvēlētais akumulators tika uzlādēts un izlādēts saskaņā ar iepriekš minēto veidošanās procesu. Pēc ⑦ darbības akumulatora uzlādes līmenis (SOC) bija aptuveni 80%. Akumulatora pašizlādes tests tika veikts istabas temperatūrā un salīdzināts ar akumulatoriem, kas satur piemaisījumus no tās pašas partijas. Testa dati ir parādīti 1. tabulā.

No 1. tabulas var redzēt, ka akumulatora pašizlāde, ko izraisa urbumi, pastāv, un tā ietekmē akumulatora uzlādes saglabāšanas spēju. Analizējot pašizlādes anomāliju cēloņus, izmantojot uzlādes strāvu, var intuitīvi atspoguļot elektrodu urbumu neparasto situāciju ražošanas procesā.

Tas liecina, ka ir nepieciešams vēl vairāk pastiprināt procesa kontroles prasības ražošanas procesā un laikus uzturēt griezēju, lai nodrošinātu akumulatora darbību un samazinātu drošības apdraudējumu. Pēc urbuma izpūšanas elektroda iekšpusē joprojām ir metāla piemaisījumi.

Pēc pašizlādes datiem pēc akumulatora kapacitātes mērīšanas var secināt, ka pēc normāla akumulatora atstāšanas istabas temperatūrā vienu mēnesi spriegums pazeminās par aptuveni 7mV; pēc diviem mēnešiem spriegums pazeminās par aptuveni 10mV. Tas parāda, ka akumulatoru pašizlādes ātrums ar pārmērīgu urbumu ir lielāks nekā parastajiem akumulatoriem. Ņemot vērā spriegumu pirms veidošanās un pašizlādes datu analīzi pēc kapacitātes dalīšanas, var secināt, ka pārmērīgas urbšanas rezultātā rodas neparasti akumulatora uzlādes saglabāšanas rādītāji. Uz akumulatora elektrodiem esošās urbumi pilnībā nepazudīs un ilgtermiņā ietekmēs akumulatora veiktspēju.

Rezumējot, urbumiem ir negatīva ietekme uz akumulatora veiktspēju, tāpēc ir jāveic pasākumi, lai samazinātu urbumu veidošanos ražošanas procesā, lai nodrošinātu akumulatora veiktspēju un drošību.

Secinājums

Akumulatora ražošanas procesā galvenais parametrs ir elektrodu urbumu izmēra kontrole. Ja urbums izraisa īssavienojumu, akumulatora spriegums pēc uzpildīšanas kļūs 0. Uzlādējot ar mazu strāvu īssavienojumu akumulatoru, ko izraisījis burbulis, var novērot stabilu spriegumu. Kad strāva sasniedz burrs drošinātāju vērtību, akumulatorā joprojām ir metāla piemaisījumi, kas turpinās ietekmēt akumulatora pašizlādes ātrumu, kā rezultātā būs augstāks pašizlādes ātrums nekā parastajiem akumulatoriem. Šo metodi var izmantot, lai identificētu akumulatora īssavienojumus, ko izraisa urbumi akumulatora ražošanas laikā. Novērojot sprieguma izmaiņas, mēs varam vadīt griešanas, griešanas un uztīšanas iekārtu pārbaudes akumulatoru ražošanas procesā, lai izvairītos no liela daudzuma nekvalificētu akumulatoru ražošanas. Tāpēc, uzlādējot īssavienojumus akumulatorus, ko izraisa urbumi ar zemu strāvu, un uzraugot sprieguma izmaiņas, var efektīvi identificēt problēmas akumulatora ražošanas procesā un vadīt attiecīgās procesa kontroles, lai nodrošinātu akumulatora kvalitāti un veiktspēju.