Cómo mejorar el volumen de las pilas de litio en bolsa a alta temperatura
Y las principales empresas fabricantes son Los 10 principales fabricantes de pilas de petacay Los 10 principales fabricantes de láminas de aluminio-plástico para baterías de litio. Debido a la influencia del entorno de uso, la estación, el clima regional, etc., es inevitable que se produzcan altas temperaturas durante el uso real, lo que puede provocar fácilmente los inconvenientes de pilas a granel y el rendimiento eléctrico de la batería de litio de petaca.
A través de la evaluación de electrolito y optimización de procesos, se determina que la combinación de 3% VC contenido aditivo electrolito mejorado y optimización de procesos puede mejorar significativamente la inhibición de las baterías de alta temperatura a granel y daño continuo a las propiedades eléctricas de las baterías de litio de la bolsa.
Experimento
Formulación y diseño
Electrodo positivo (sistema de aceite): óxido de litio y cobalto: agente conductor (SP): aglutinante (PVDF-HSV900) = 96:2:2 (relación de masas); electrodo negativo (sistema de agua): grafito (Ningbo Shanshan FSN-4): Espesante (CMC): Aglutinante (SBR)=95,5:1,5:3,0 (relación de masas); Diafragma: diafragma Celgard de 16 μm; Electrolito: Guangzhou Tianci. De acuerdo con la fórmula y el diseño anteriores, se enrolló y ensambló en una pila cuadrada de bolsa 494147.
Diferentes contenidos de aditivos CV
Producción experimental de baterías de electrolito mejorado con diferentes contenidos de aditivos VC.
Se utilizó el electrolito tipo Tianci TC-E233H, y se añadieron 0%, 1,5%, 3% y 4,5% de aditivos VC para convertirlo en cuatro tipos de electrolitos. Las baterías B, C y D de los cuatro esquemas se utilizan para las pruebas posteriores (el esquema A es el grupo de comparación). Nota: Pasos del proceso tras la inyección de líquido: ①Posición a temperatura ambiente durante 8h→②Formado→③Posición a 40℃ durante 24h→④Desgasificación y sellado→⑤Presión plana→⑥Distribución del volumen.
Producción de prueba de una batería optimizada mediante tecnología de procesos
El flujo de proceso de la batería de litio en bolsa tras la inyección de líquido es: ①Posicionamiento a temperatura ambiente durante 8 horas→②Formado→③Posicionamiento a 40℃ durante 24h→④Desgasificación y sellado→⑤Prensado en plano→⑥Separación de volumen; optimizar el proceso del paso ①4 El resto de los pasos del grupo permanecen inalterados.
Grupo 1: reposo a temperatura ambiente durante 8 horas (grupo de control); grupo 2: reposo a 60°C durante 8 horas; grupo 3: reposo a 85°C durante 8 horas; grupo 4: reposo a 100°C durante 8 horas; utilizado para los ensayos posteriores (solución electrolítica) Opción A se utiliza para añadir 0% VC).
Producción de prueba de la batería con la mejor solución
Basándose en el contenido porcentual óptimo de electrolito VC obtenido en la sección 1.2 anterior y en la temperatura de reposo óptima de la sección 1.3 como condiciones, se volvió a fabricar la batería de la solución óptima para la posterior evaluación de la prueba.
Experimentos y conclusiones
Experimento de la batería electrolítica mejorada
Pasos experimentales: Tome los cuatro esquemas A a D de la sección 1.2, ① pruebe la capacidad y el grosor iniciales; ② cárguelo completamente; ③ póngalo en una incubadora de 85 ℃ durante 48 horas; ④ sáquelo y enfríelo a temperatura ambiente, y vuelva a medir la capacidad y el grosor;
Repita de ② a ④ hasta que todas las baterías a granel corte prueba; comparar el ciclo de las primeras baterías a granel, tasa de pérdida de capacidad y baterías a granel tasa de los cuatro esquemas. Se puede ver en la Tabla 1 que los esquemas C y D tienen fuertes baterías a granel anti-alta temperatura, y las baterías a granel se produce sólo cuando se exponen a 85 ℃ durante 48 h en la tercera semana;
Se puede observar en la Figura 1 que las tasas de bulk de las pilas de los Esquemas C y D tras el impacto semanal a alta temperatura son mucho menores que las de los Esquemas A y B;
En la Figura 2 se puede observar que la pérdida de capacidad de la batería con VC añadido en el electrolito es mayor que sin VC, y con el aumento de la adición de VC, la pérdida de capacidad también aumenta.
| Programa | Un primer ciclo a granel |
| (0%VC-grupo de comparación) | Semana 1 |
| B(1.5%VC) | Semana 2 |
| C(3%VC) | Semana 3 |
| D(4.5%VC) | Semana 3 |
Tabla 1 Ciclos correspondientes a las primeras baterías de electrolitos con diferentes contenidos de VC
Figura 1. Histograma de la tasa de bulk de las pilas tras el choque térmico en cada etapa
Figura 2. Gráfico lineal de la tasa de pérdida de capacidad de la célula tras el choque térmico en cada etapa
El VC mejora la capacidad de resistencia a las altas temperaturas de las baterías a granel, pero la pérdida de capacidad tras el impacto a alta temperatura también aumenta en comparación con aquél, lo que puede explicarse a partir de las características del VC:
Como nuevo tipo de aditivo orgánico formador de película y aditivo de protección contra la sobrecarga para baterías de iones de litio, el VC tiene un buen rendimiento a altas y bajas temperaturas y una función antibultos de las baterías, lo que puede mejorar la capacidad y el ciclo de vida de la batería.
Cuando las celdas de la batería se almacenan e impactan a una temperatura elevada de 85 °C, la película protectora SEI del electrodo negativo aparecerá inevitablemente "dañada y el VC volverá a repararse para formar una película". Si no hay VC en el electrolito, la película seguirá dañándose, y el carbono del electrodo negativo y el electrolito se verán afectados negativamente. El gas producido por la reacción hace que la célula batería hinchada.
Si hay VC, la VC continuará reparando la película SEI dañada, de modo que el carbono negativo y el electrolito no producirán reacciones gaseosas secundarias, pero el proceso de reparación consumirá inevitablemente el litio efectivo del electrolito, lo que provocará una pérdida de capacidad irreversible. La pérdida ha aumentado.
Combinando los resultados de la Tabla 1, la Figura 1 y la Figura 2, el esquema C (añadiendo 3% VC al electrolito modelo Tinci TC-E233H) es el mejor esquema para el experimento de la Sección 2.1.
Experimento de batería de optimización de procesos
Pasos experimentales: 1. Probar la capacidad inicial y el grosor de las 4 baterías de la sección 1.3;
Repita de ② a ④ hasta que todas las baterías a granel corten la prueba; compare el ciclo y la capacidad de las primeras baterías a granel en los cuatro esquemas. Combinando los resultados de la Tabla 2, la Figura 3 y la Figura 4, el tercer grupo (después de la inyección de líquido, dejarlo reposar a 85°C durante 8h en un horno, y luego ponerlo en el armario) es la mejor solución para el experimento de la Sección 2.2.
Se puede ver en la Tabla 2 que de pie a alta temperatura durante 8 horas después de la inyección es beneficioso para la resistencia de la batería a alta temperatura baterías a granel en la etapa posterior. Aunque las baterías a granel se produjo en la segunda semana en 2, 3 y 4, los grupos 3 y 4 fueron más beneficiosos en comparación;
En la figura 4 se puede observar que la capacidad media de la batería se reduce tras la inyección de líquido a alta temperatura, y la capacidad del cuarto grupo es muy baja. capacidad, pero también se reduce la capacidad.
Debido a que la película protectora SEI no se forma en el electrodo negativo de la batería antes de la formación después de la inyección de líquido, bajo esta condición, algunos componentes en el electrolito sufrirán una reacción lateral lenta con el electrodo negativo para producir gas, que cambiará de temperatura normal a alta temperatura.
Puede acelerar el proceso de catalización de la reacción lateral de esta parte de las sustancias productoras de gas, de modo que la reacción pueda agotarse al máximo, a fin de evitar la producción de gas durante el choque térmico cíclico a 85 °C durante 48 h en la fase posterior, provocando así la formación de pilas a granel.
Debido a la catálisis acelerada a alta temperatura, las reacciones secundarias aumentan con el aumento de la temperatura, y la capacidad irreversible aumenta en consecuencia. Por lo tanto, la capacidad media disminuye continuamente después de la separación de volumen en la etapa posterior. Cuando la temperatura es de 100 °C, la
Otros componentes del electrolito también pueden descomponerse debido al calor, dando lugar a una grave baja capacidad. Si la temperatura sigue aumentando, se producirá fácilmente el fallo del electrolito, y el rendimiento eléctrico de la batería se deteriorará bruscamente en la fase posterior.
| Programa | Primer ciclo de baterías a granel |
| 1(8h a temperatura normal-grupo de control) | Semana 1 (todas las pilas a granel) |
| 2(60℃8h) | Semana 2 (todas las pilas a granel) |
| 3(85℃8h) | Semana 2 (pilas parciales a granel) |
| 4(100℃8h) | Semana 2 (pilas parciales a granel) |
Tabla 2 Tabla periódica correspondiente a las primeras pilas a granel a diferentes temperaturas de reposo tras la inyección de líquido.
Figura 3. Histograma de la tasa de bulk de las pilas después del choque térmico en cada etapa de las 4 baterías
Figura 4 Histograma de la capacidad media de cuatro grupos de baterías
Experimento de la mejor solución batería
Añadir aditivo 3% VC al electrolito tipo Tianci TC-E233H. Después de que la batería se enrolla y se inyecta con líquido, ① reposar a 85 ° C durante 8h → ② forma → ③ reposar a 40 ° C durante 24h → ④ desgasificación y sellado → ⑤ presión plana → ⑥ minutos Permitir;
Es decir, combinando las mejores soluciones en los experimentos de la Sección 2.1 & Sección 2.2, se fabricó una batería, y se evaluó el ciclo del bulk inicial de las baterías, la tasa de pérdida de capacidad, y la tasa de bulk de las baterías después de repetidos choques térmicos a 85 °C durante 48 h;
A continuación, tome la nueva batería después de la distribución de la capacidad, y repetidamente choque de nuevo a 85 ° C durante 48 horas. El ciclo de choque debe ser la semana anterior al primer ciclo bulk de las baterías (por ejemplo, si el primer bulk de las baterías se produce por 5ª vez, entonces tome la 4ª semana). 0,5C evalúa el rendimiento del ciclo cerca del borde de la masa de las baterías tras el choque térmico.
Se puede ver en la Tabla 3 que la nueva batería fabricada combinando el mejor esquema de los experimentos de la Sección 2.1 & Sección 2.2, su resistencia a altas temperaturas es más fuerte, y puede asegurar que no es flatulenta después de impactos repetidos a 85 °C durante 48 h por 3 veces, y la tasa de bulk de las baterías también está dentro de 1% a 5%.
| Proyecto | Impacto repetido a 85°C durante 48h | |||
|---|---|---|---|---|
| Semana 1 | Semana 2 | Semana 3 | Semana 4 | |
| A granel | Sin pilas a granel | Sin pilas a granel | Sin pilas a granel | algunas pilas a granel |
| Tasa de tolerancia/% | 16.02 | 23.36 | 26.89 | 47.56 |
| Tasa a granel/% | 1.70 | 2.32 | 4.05 | 76.65 |
Tabla 3 Datos de cada elemento de impacto repetido a 85℃ durante 48h.
En la Figura 5 se puede observar que la nueva batería se cargó repetidamente durante 3 veces a 85 °C durante 48 h después de tomar la capacidad, y la simulación provocó un choque térmico cerca del borde de la masa de las baterías. La tasa de retención de la capacidad de la batería en 300 ciclos seguía siendo >85%, y el rendimiento del ciclo era bueno.
Figura 5 Curva de ciclo tras 3 choques térmicos
Conclusión
(1) El aditivo VC del electrolito tiene un efecto inhibidor significativo en el bulk de alta temperatura de la batería, y añadir 3% más en el modelo Tianci TC-E233H es el mejor valor;
(2) Optimizar la tecnología del proceso, y optimizar la permanencia a temperatura ambiente durante 8 horas después de la inyección a 85 °C durante 8 horas, con el fin de maximizar la reacción de los componentes materiales del electrolito que reaccionan con el electrodo negativo para producir gas.
Evita la re-reacción y la producción de gas durante el choque térmico posterior, provocando así el bulk de las baterías.
(3) Combinando el método de "añadir 3% VC al electrolito tipo TC-E233H e inyectar el líquido, se cambia a 85 °C durante 8 h antes de formar", la batería de litio cuadrada en bolsa obtenida es resistente a altas temperaturas y al calor. Mayor capacidad de impacto.
Puede alcanzar los 85 °C durante 48 h 3 veces sin que las baterías se agiganten, y la batería sigue teniendo un excelente rendimiento de ciclo de >85% durante 300 ciclos a 0,5C tras someterse a 3 choques térmicos.
En vista de ello, si desea conocer las pilas resistentes a altas temperaturas, puede informarse sobre las pilas de carcasa de aluminio. Las pilas de carcasa de aluminio tienen las características de buena disipación del calor y alta resistencia a la presión.
