Analizzatore del volume di gassificazione in situ per batterie agli ioni di litio da laboratorio per la ricerca e lo sviluppo di batterie

Comportamenti di gassificazione della batteria agli ioni di litio

Produzione gas di formazione:

Il processo di formazione delle batterie agli ioni di litio è accompagnato da una grande quantità di produzione di gas, che è strettamente correlata al sistema chimico della cella, ai materiali dell'anodo e del catodo, ai componenti dell'elettrolita e alle condizioni di formazione;

Le condizioni di formazione (come corrente, tensione di interruzione, temperatura, pressione, ecc.) influenzano il tempo della fase di formazione. L'accorciamento effettivo del ciclo di formazione può migliorare notevolmente l'efficienza produttiva dell'impresa ' batteria;

Allo stato attuale, le imprese si basano fondamentalmente sul giudizio empirico per l'impostazione del processo e delle condizioni di formazione e mancano di mezzi e basi scientifiche ed efficaci per migliorare le condizioni di formazione;

Produzione di gas durante il sovraccarico:

Il rischio di sovraccarico è un problema di sicurezza molto importante nell'uso effettivo delle batterie agli ioni di litio;

Le batterie agli ioni di litio avranno gravi reazioni collaterali durante il processo di sovraccarico e sono spesso accompagnate da una grande quantità di generazione di gas, che fa aumentare rapidamente il volume o la pressione interna della batteria, aumentando il rischio di fuga termica;

Produzione di gas durante lo stoccaggio o il ciclo:

Durante lo stoccaggio a lungo termine o il ciclo, le batterie agli ioni di litio subiranno lentamente reazioni secondarie e produrranno gas, specialmente in condizioni di alta temperatura, che è più probabile che si verifichino. Questo è un problema di affidabilità molto critico per le batterie agli ioni di litio.

Funzioni dell'analizzatore di volume di gassificazione in situ

L'analizzatore di volume di gas in situ della serie GVM adotta un sistema di monitoraggio meccanico ad alta precisione, che può registrare le celle in situ ' variazioni di volume durante l'intero processo di carica-scarica e ottenere il volume di gassificazione accurato delle celle e la velocità di variazione del volume durante ogni fase.

* Miglioramento dell'efficienza: valutare rapidamente il comportamento di gassificazione delle celle, ridurre il periodo di ricerca e sviluppo e migliorare l'efficienza;

* Riduzione dei costi: aiuta a ottimizzare il processo di formazione, migliorare l'efficienza della produzione e ridurre l'impresa ' s costo di produzione;

*Ottimizzazione della progettazione delle celle: quantifica il volume e la velocità di gassificazione durante l'intero processo di formazione delle cellule1.

Combinando con l'analisi a tre elettrodi della curva di formazione, è possibile implementare la valutazione sistemica sulle influenze di diversi fattori di progettazione sulla formazione delle cellule e aiutare a ottimizzare le prestazioni delle cellule migliorando la formazione di SEI.

* Affidabilità e affidabilità Progettazione di sicurezza: il monitor del volume di gas in situ può anche studiare e analizzare il comportamento di gassificazione durante il test di abuso di sovraccarico, cicli ad alta temperatura e così via.

Metodo di prova tradizionale

Misura del volume ex-situ:

Il metodo del volume di spostamento è stato ampiamente utilizzato per misurare il volume delle cellule dopo la gassificazione. È facile da usare ma fornisce solo informazioni limitate:

*Misurazione a punto singolo: impossibile acquisire la variazione di volume e la velocità di gassificazione dell'intero processo di formazione delle cellule9;

* Misurazione non in situ: facile da interferire, dall'ambiente esterno durante il processo di misurazione del trasferimento;

*Pesato dalla bilancia generale: impossibile ottenere una misurazione online, a lungo termine, stabile e ad alta precisione.

* Elevato spreco di cellule: incapace di rimuovere l'influenza della consistenza cellulare.

Misurazione della pressione interna

La misurazione della pressione interna è un altro metodo ampiamente utilizzato, che monitora il cambiamento di pressione interna delle cellule impiantando un dispositivo sensore di pressione nella cellula. Questo metodo può essere applicato solo sulle celle prismatiche e deve preparare un campione di cella speciale, quindi è complicato durante il funzionamento e richiede costi elevati.

Soluzione creativa

ln-s io tu misura:

Con un sistema di rilevamento meccanico ad alta precisione auto-sviluppato installato nel monitor del volume di gas in situ della serie GVM, possiamo implementare un monitoraggio continuo a lungo termine e amp; misurazione della stabilità elevata del processo di gassificazione delle batterie agli ioni di litio; Viene applicato il modulo di acquisizione dati ADC ad alta precisione e coordinato con il software multifunzionale MISG per il monitoraggio del volume di gas in situ. Le variazioni di volume durante il processo di carica-scarica della batteria agli ioni di litio possono essere monitorate in tempo reale e presentare online il livello di rigonfiamento e restringimento della batteria. Attraverso i dati di comunicazione basati su CAN, è conveniente implementare il rigonfiamento multimodulo.

Le serie GVM sono i primi monitor del volume di gas in situ nel settore delle batterie agli ioni di litio.

*Sviluppato con CATL, la migliore azienda di batterie di alimentazione e autorizzato esclusivamente per il brevetto.

Schema costitutivo del dispositivo e software

Sistema di test di apprendimento ad alta energia: monitoraggio online in situ a lungo termine e soddisfare i requisiti di precisione;

Software di prova dedicato ： raccolta e visualizzazione in tempo reale dei dati del sistema di test meccanico e disegno automatico delle curve di variazione del volume;

Sistema ausiliario: design della struttura speciale, conveniente per intervenire nel sistema ausiliario di supporto, realizzare il controllo della regolazione della temperatura di prova.

Applicazioni

Analisi della formazione di gas

1. Materiali diversi ' applicazione di formazione di gas

Condizione di prova: 25 ℃ 0,04°C/0,1°C

Il materiale modificato A ha una dimensione delle particelle inferiore rispetto al materiale convenzionale B e la reazione di formazione del film SEI è più sufficiente durante la formazione e la produzione di gas è maggiore;

Con gli stessi parametri di progettazione, vengono eseguite solo la modifica e la modifica superficiale del materiale. Confrontando la produzione di gas e il tasso di produzione di gas della formazione cellulare, l'effetto del materiale lavorato sulla formazione cellulare può essere ottenuto in modo rapido e intuitivo, aiutando lo sviluppo e il miglioramento di nuovi materiali.

2. Elettrolita diverso ' s applicazione di formazione di gas (condizione di prova: 25 ℃ 0.02 ℃ )

Nello stesso elettrolita, la produzione di gas di formazione delle celle e la velocità di produzione di gas dell'elettrolita B con un certo additivo sono maggiori di quelle dell'elettrolita A senza additivi. Questo additivo può rendere più completa la reazione di formazione del film cellulare;

Gli additivi nell'elettrolita hanno una grande influenza sulla reazione di formazione del film SEI della fase di formazione cellulare. Confrontando i cambiamenti nel volume di produzione di gas e nella velocità di produzione di gas della formazione cellulare da parte dell'elettrolita con diversi additivi, si valuta rapidamente l'effetto dell'additivo sulla formazione cellulare. L'influenza del processo di formazione, combinata con la curva di formazione a tre elettrodi, aiuta a migliorare la formulazione dell'elettrolita in modo mirato.

3. Diverse condizioni di temperatura e velocità di formazione

Formazione a diverse temperature

io Nello stesso processo di formazione, la reazione di filmazione SEI è più adeguata ad alta temperatura di 45deqC rispetto a quella di 25degC.

Formazione sotto diverso tasso di carica

Alla stessa temperatura ^ con diversa velocità di formazione, il punto di partenza della reazione della tensione di formazione è inferiore a una velocità inferiore.

L'impostazione dei parametri delle condizioni di formazione cellulare influisce sul tempo di formazione cellulare e sulla qualità del film. Ridurre efficacemente il tempo di formazione delle celle può migliorare notevolmente l'efficienza di produzione delle celle dell'impresa. Impostando parametri di diverse condizioni di formazione, si ottengono quantitativamente il punto di partenza della tensione di produzione del gas della cella in diverse condizioni di formazione e la produzione di gas e la velocità di produzione del gas in ogni fase della formazione, il che aiuta a guidare il miglioramento della formazione della cella processo e tecnologia e migliora l'efficienza produttiva dell'impresa.

Analisi del sovraccarico di gas

1. Diversi materiali NCM ' applicazione di sovraccarico di gas (condizione di prova: 25 ℃ 0,5 ℃ )

Confrontando il SOC della cella durante la produzione di gas, si può rilevare che la cella ad alto contenuto di nichel produce gas prima;

Monitorando il normale processo di carica della cella della batteria e le variazioni di volume e temperatura del SOC sovraccaricato al 200% e corrispondente alla curva a tre elettrodi, il potenziale e la velocità di reazione di un gran numero di reazioni collaterali, il potenziale di litio sovraccaricato, e il potenziale di decomposizione del materiale dell'elettrodo positivo può essere ottenuto con precisione E valutare e altre informazioni correlate, aiutare quantitativamente ad analizzare e studiare le prestazioni di sovraccarico dei materiali, apportare miglioramenti mirati e migliorare l'efficienza di ricerca e sviluppo.

2. Diversi materiali NCM ' applicazione di sovraccarico di gas (condizione di prova: 25 ℃ 0,5 ℃ )

* Nell'intervallo di tensione normale, la variazione di volume della cella è inferiore all'1,2%, fondamentalmente a causa del rigonfiamento strutturale causato dall'intercalazione del litio. Quando il SOC di Ni-2 alto è maggiore del 40%, il rigonfiamento strutturale di Ni-1 alto è leggermente maggiore di quello di Ni-2 alto;

* Dopo il sovraccarico a 5 V, il SOC del materiale ad alto Ni-2 è successivo a quello del materiale ad alto Ni-1, il che indica che il materiale ad alto Ni-2 può adattarsi a una tensione di carica più elevata, rilasciare più capacità e migliorare la densità di energia della cella pur mantenendo una struttura stabile;

* Il SOC e la tensione della cella corrispondenti al punto di partenza della produzione di gas possono essere ottenuti utilizzando il metodo in-situ per monitorare continuamente il comportamento della produzione di gas di sovraccarico; che favorisce lo sviluppo della fase successiva del lavoro di ricerca e sviluppo

3. Tipi e contenuto di additivi elettrolitici

Confrontando il comportamento di gassatura in sovraccarico della cella agli ioni di litio con due diversi tipi e contenuti di additivi, si può scoprire che il potenziale di reazione dell'additivo-A è inferiore a quello dell'additivo-B e la gassificazione totale è un po' più bassa, può essere utilizzato meglio come additivo per la protezione da sovraccarico.

Analisi del ciclo di gas

Diversi materiali NCM ' applicazione di sovraccarico di gas (condizione di prova: 60 ℃ 0,5 ℃ 3-4,2V)

* Nella cella A e nella cella B sono stati utilizzati diversi materiali ternari, il volume cellulare della cella B è aumentato più di quello della cella A e il volume irreversibile è aumentato da 0,01 ml a 0,04 ml;

* L'analisi quantitativa aiuta ad analizzare le prestazioni del ciclo di diversi materiali, migliorando l'efficienza della ricerca e dello sviluppo.

Analisi di gas di stoccaggio

1.Confronto delle condizioni modificate NCM811

Condizione di test: 4,2 V a piena carica a 85 ℃ per 4H

I risultati mostrano che la caduta di tensione di NCM811 nel metodo 1 modificato è maggiore di quella nel metodo 2 modificato a 85 °C e la produzione di gas è maggiore;

Il metodo in-situ può essere utilizzato per monitorare in continuo l'andamento della produzione di gas di stoccaggio; che può confrontare i vantaggi di diversi metodi di modifica dei materiali, migliorando l'efficienza della ricerca e dello sviluppo.

2.Confronto di diversi tipi di elettrodi

Condizione di test: 4,2 V a piena carica a 85 ℃ per 4H

*UN e B delle celle adottano diversi sistemi elettrolitici. Dalla curva di variazione del volume cellulare durante lo stoccaggio a piena carica, si può vedere che le celle EL-A producono più gas rispetto alle celle EL-B, il che indica che l'elettrolita del sistema è facile da produrre gas ad alta temperatura e alta pressione;

* L'analisi quantitativa può aiutare a studiare le prestazioni di produzione di gas di diversi elettroliti e migliorare l'efficienza della ricerca e dello sviluppo.

3 .Confronto diversa temperatura di conservazione

Condizione di test: 4,2 V a piena carica a 85 ℃ per 4 ore

La cella ha buone prestazioni di stoccaggio a 70 °C ed elevata produzione di gas a 85 °C;

Utilizzando il metodo in situ per monitorare continuamente il comportamento della produzione di gas di stoccaggio, è possibile ottenere il punto iniziale e il punto massimo della produzione di gas, il che è utile per la R & personale D per svolgere la fase successiva di R & lavoro D.

Parametro e requisiti di installazione

Parametri

1. Peso totale della cella della sacca da testare: IO-IOOOg, dimensione massima (escluse le linguette, come mostrato di seguito): 180*120 mm

temperatura di prova 2.Cell: 20-85 ℃

3. Risoluzione del cambio di volume: ＜ 1pl

4. Precisione di rilevamento della variazione di volume: ＜ 1OpL

5. Stabilità del sistema ＜ 20pl(RT25 ℃ , ＜ 30 minuti), ＜ 50ul(RT25 ℃ , 30min-12h)