¿Cómo afectan el voltaje y la corriente a la vida útil de la batería ternaria de litio durante la carga?

Con la creciente densidad de energía de las baterías de iones de litio, los materiales tradicionales de óxido de cobalto y litio están siendo reemplazados gradualmente por materiales ternarios de mayor capacidad. Aunque los materiales ternarios tienen una estructura en capas similar al LCO, en comparación con los materiales LCO, los materiales ternarios no solo mejoran en gran medida la capacidad del material, sino que también tienen una mejor estabilidad térmica que los materiales LCO.

En términos generales, los materiales ternarios a los que a menudo nos referimos son principalmente materiales NMC y materiales NCA. La capacidad de los materiales estratificados se ve afectada por la estabilidad estructural. Dado que el Ni3 + es químicamente más estable que los elementos de Co, el material NMC también puede eliminar más Li durante el proceso de carga, por lo que la capacidad del material mejora considerablemente.

A su vez, la estabilidad de la estructura en capas del material del cátodo de óxido está influenciada por el número de Li apagado, demasiado para quitar el Li puede resultar en el colapso de la estructura de la capa de material, por lo que para garantizar la estabilidad de la estructura del material NMC es necesario limitar de Voltaje de corte de carga de material, asegúrese de que el ciclo de estabilidad a largo plazo del material.

Johannes Kasnatscheew y otros de la Universidad de Munster, Alemania, sobre el ciclo de vida y la estructura de NCM111 y NCM532 (ambos materiales de BMW Group), NCM622 y NCA (dos materiales de Customcell), NCM811 (de Shanshan Technology) y los efectos de se estudiaron la estabilidad.

La influencia de la tensión de corte de carga

El material NMC de número de litio es proporcional al voltaje de corte de carga, es decir, cuanto mayor es el voltaje de corte de carga del material NMC, mayor es la cantidad de litio, la estructura del material y, en consecuencia, más inestable. A continuación, para los materiales NCM811 bajo diferente voltaje de corte de carga, la curva de rendimiento del ciclo, puede ver el aumento después del voltaje de corte, la capacidad del material aumentó significativamente, la aceleración de la falla del material siguió la velocidad de caída.

Al comparar los datos del ciclo bajo diferentes voltajes de corte, se encuentra que el voltaje de corte de 4.6V tiene la capacidad específica más alta en la quinta descarga, pero después de 53 ciclos, su capacidad cae rápidamente y el NMC111 es menor que 4.5V y capacidad de voltaje de corte de 4.4V. Esto indica que el voltaje de corte de carga se mejora a ciegas, aunque la capacidad del material se mejora mucho, pero la estabilidad del ciclo del material se reduce significativamente, por lo que es necesario seleccionar el voltaje de corte de carga de acuerdo con el diseño. vida útil de la batería.

A continuación para NMC111, NMC532, NMC622, NMC811 y material NCA, bajo el diferente lazo de voltaje de corte 53 veces, la energía de descarga y la curva de retención de energía de descarga, se puede ver en la figura, el lazo 53 veces, la densidad de energía de descarga no es por el voltaje más alto de la batería, el más alto para el material NMC811, en voltaje de corte de 4.3 V para obtener la densidad de energía de descarga más alta, NMC622 y NMC532, materiales NCA en voltaje de corte de carga de 4.4 V para obtener la densidad de energía de descarga más alta, NMC111 material ganó la densidad de energía más alta en 4.5 V.

Esto es solo después de un ciclo de 53 datos, con el aumento de los tiempos de ciclo, el voltaje de corte más alto debajo de los materiales debido a la falla de la velocidad de caída es más rápido, de acuerdo con la tendencia de la curva del ciclo anterior, ya que el voltaje más bajo, la densidad de energía de descarga será el más alto. Además, en la imagen a continuación puede ver, independientemente de si son qué tipo de materiales con el aumento del voltaje de corte de carga pueden causar una disminución de la velocidad de capacidad, especialmente con materiales de bajo contenido de Ni NMC111, NMC532 y NMC622 bajo la influencia del corte -apagado de voltaje es mayor, esto sugiere que el contenido de Ni bajo en el material de unos pocos menos estabilidad de la estructura.

La influencia de la temperatura ambiente

En la aplicación real de la batería de iones de litio, también debemos considerar la estabilidad a alta temperatura de los materiales, materiales de Johannes Kasnatscheew NMC622, NMC811 y NCA a temperatura normal de 60 ℃ y se estudia el rendimiento del ciclo, los resultados se muestran en la siguiente figura. En general, elevar la temperatura puede mejorar la condición de la dinámica de la celda, a fin de mejorar el rendimiento de la batería hasta este punto, desde la capacidad de la batería por debajo de 60 ℃ se puede ver obviamente, pero las temperaturas más altas tendrán influencia en la estabilidad de la circulación del material.

En 20 ℃ bajo temperatura normal, por ejemplo, tres tipos de materiales en el primer ciclo de 50 veces, está cerca del ciclo de rendimiento, pero para aumentar la temperatura a 60 ℃ , NMC811 y la capacidad de circulación del material NCA después de 50 veces La tasa de mantenimiento es significativamente más baja que la del material NMC622, lo que indica que el material NMC622 tiene una mayor estabilidad térmica.

La influencia de la formación de corriente en el rendimiento del ciclo.

Control inteligente del sistema de carga.

Johannes Kasnatscheew analizó los factores que afectan el rendimiento cíclico de los materiales ternarios, como el voltaje de corte de carga y el voltaje y la corriente de formación, así como la influencia de la temperatura ambiente en el rendimiento cíclico de los materiales NMC y NCA. En esencia, con el aumento de la cantidad de litio eliminado en los materiales NMC, la estabilidad estructural de los materiales disminuirá, lo que afectará el rendimiento cíclico. Además, la alta temperatura también tendrá un impacto negativo en la estabilidad del material, lo que provocará una disminución en el rendimiento del ciclo del material. Johannes Kasnatscheew también diseñó un nuevo sistema de carga de acuerdo con las características del material NMC, que corta el límite de capacidad y ajusta el voltaje de carga para garantizar que la capacidad de la batería sea la misma en todo momento, a fin de superar la disminución de la capacidad de carga. y la capacidad de descarga causada por la batería sobre el potencial y mejorar el rendimiento de reciclaje de la batería.

La página contiene el contenido de la traducción automática.