Dalam makalah ini, kinerja overcharge baterai kantong 40Ah dengan elektroda positif NCM111+LMO dipelajari melalui eksperimen dan simulasi.Arus overcharge masing-masing adalah 0,33C, 0,5C dan 1C.Ukuran baterai 240mm * 150mm * 14mm.(dihitung menurut tegangan pengenal 3,65V, energi spesifik volumenya sekitar 290Wh/L, yang masih relatif rendah)
Tegangan, suhu, dan perubahan resistansi internal selama proses overcharge ditunjukkan pada Gambar 1. Secara kasar dapat dibagi menjadi empat tahap:
Tahap pertama: 1
Tahap kedua: 1.2
Tahap ketiga: 1.4
Tahap keempat: SOC>1.6, tekanan internal baterai melebihi batas, casing pecah, diafragma menyusut dan berubah bentuk, dan pelarian termal baterai.Terjadi korsleting di dalam baterai, sejumlah besar energi dilepaskan dengan cepat, dan suhu baterai meningkat tajam hingga 780°C.
Panas yang dihasilkan selama proses overcharge meliputi: panas entropi reversibel, panas Joule, panas reaksi kimia, dan panas yang dilepaskan oleh hubung singkat internal.Panas reaksi kimia meliputi panas yang dilepaskan oleh pembubaran Mn, reaksi logam litium dengan elektrolit, oksidasi elektrolit, dekomposisi film SEI, dekomposisi elektroda negatif dan dekomposisi elektroda positif. (NCM111 dan LMO).Tabel 1 menunjukkan perubahan entalpi dan energi aktivasi masing-masing reaksi.(Artikel ini mengabaikan reaksi samping pengikat)
Gambar 3 adalah perbandingan laju timbulan panas selama pengisian berlebih dengan arus pengisian yang berbeda.Kesimpulan berikut dapat ditarik dari Gambar 3:
1) Saat arus pengisian meningkat, waktu pelarian termal meningkat.
2) Produksi panas selama pengisian berlebih didominasi oleh panas Joule.SOC<1.2, produksi panas total pada dasarnya sama dengan panas Joule.
3) Pada tahap kedua (1
4) SOC>1,45, panas yang dilepaskan oleh reaksi logam litium dan elektrolit akan melebihi panas Joule.
5) Ketika SOC>1.6, reaksi dekomposisi antara film SEI dan elektroda negatif dimulai, laju produksi panas reaksi oksidasi elektrolit meningkat tajam, dan laju produksi panas total mencapai nilai puncak.(Deskripsi dalam 4 dan 5 dalam literatur agak tidak sesuai dengan gambar, dan gambar di sini akan berlaku dan telah disesuaikan.)
6) Selama proses overcharge, reaksi logam litium dengan elektrolit dan oksidasi elektrolit merupakan reaksi utama.
Melalui analisis di atas, potensi oksidasi elektrolit, kapasitas elektroda negatif, dan suhu awal pelarian termal adalah tiga parameter utama untuk pengisian berlebih.Gambar 4 menunjukkan dampak dari tiga parameter utama pada kinerja overcharge.Dapat dilihat bahwa peningkatan potensi oksidasi elektrolit dapat sangat meningkatkan kinerja overcharge baterai, sedangkan kapasitas elektroda negatif memiliki pengaruh yang kecil terhadap kinerja overcharge.(Dengan kata lain, elektrolit bertegangan tinggi membantu meningkatkan kinerja pengisian berlebih baterai, dan meningkatkan rasio N/P tidak banyak berpengaruh pada kinerja pengisian berlebih baterai.)
Referensi
D. Ren et al.Jurnal Sumber Daya 364(2017) 328-340
Waktu posting: 15-Des-2022