Литературная оценка - устройство для изучения выделения газа на месте в литий-ионных ячейках

Литературная оценка - Устройство для изучения выделения газа на месте в ячейках Ли -IonPouch

Информация об авторе и аннотация статьи

С.П. Айкен (первый автор) и Дж.Р. Дан (соответствующий автор) из Университета Далхаузи в Канаде представили устройство для производства газа на месте литий-ионных мягких аккумуляторов для анализа формирования и первоначальной зарядки тройной аккумуляторной системы. По явлению газообразования в процессе разряда можно отличить влияние различных добавок электролита на изменение объема ячейки.&NBSP ;

Принцип измерения

Рисунок 1. Схематическая диаграмма клеточной силы

Закон Архимеда о плавучести и теорема Ньютона:&NBSP ;

Где ρ — плотность жидкости, g — ускорение свободного падения, V — объем ячейки, напряжение — сила растяжения и масса показаний весов.

Измерительное устройство

Подвесьте элемент батареи в жидком силиконовом масле и одновременно проверьте силу растяжения сердечника батареи, а также подключите положительные и отрицательные полюса сердечника батареи к оборудованию для зарядки и разрядки Маккор Ряд 4000 для реализации синхронной зарядки. и разрядка аккумулятора. Температура тестовой среды составляет 40,0 ± 0,1 ℃.

Рис. 2. Физическая схема и принципиальная схема устройства полевых измерений

Рис. 3. Шум оборудования без нагрузки

Анализ результатов

1. Влияние приспособления

Наличие приспособления при формировании ячейки повлияет на повторяемость теста и тенденцию изменения объема. Для аккумуляторов с зажимами образующийся газ будет выдавливаться в пустой мешок из алюминиево-пластиковой пленки сбоку, и объем батарей не будет иметь очевидной тенденции к уменьшению, в то время как газ, образующийся в батареях без зажимов, останется на полюсные куски. На поверхности происходят дальнейшие реакции, в результате которых объем клетки уменьшается примерно на 0,1 мл. Поэтому в ходе эксперимента необходимо учитывать влияние приспособлений, а последующие эксперименты все без приспособлений.

Рисунок 4. Влияние приспособления на напряжение и объем ячейки

2. Влияние увеличения

Сравнивая изменения объема элемента при четырех условиях зарядки и разрядки для получения лития, можно видеть, что во время первого процесса зарядки объем элемента достигает максимума, а по мере увеличения времени заряда и разряда общий объем элемента показывает тенденция к снижению. Это может быть связано с тем, что по мере увеличения времени испытания первый образовавшийся газ будет реагировать дальше и вызывать уменьшение объема. Кроме того, во время процесса зарядки и разрядки батареи можно наблюдать явление «пилы», которое в основном связано с расширением и сжатием полюсного наконечника в процессе высвобождения лития. Следовательно, чтобы увидеть больше сигналов зарядки и разрядки, скорость зарядки и разрядки ядра предпочтительно должна быть меньше C/3.&NBSP ;

Рисунок 5. Влияние скорости заряда и разряда на напряжение и объем элемента

3. Влияние влажности и типа добавки

Ключевым фактором, влияющим на содержание воды в ячейке, является то, была ли голая ячейка высушена в вакууме в течение достаточно долгого времени перед введением жидкости. Сравнивая разницу газообразования между добавками ВК и ВЭЦ, можно увидеть, что, когда ячейка содержит влагу без вакуумной сушки, газообразование при формовании будет больше, чем у высушенной ячейки.

Клетки, содержащие только ВЭК, производят наибольшее количество газа. Элементы, содержащие ВК , производят даже меньше газа, чем батареи с пустым электролитом. Когда ВЭК и ВК добавляются вместе, производство газа в ячейке меньше, чем у пустых ячеек. Вышеизложенное показывает, что ВЭК производит больше газа, когда он реагирует, но когда ВК добавляется снова, он будет подавлять реакцию образования газа ВЭК . Феномен ингибирования образования газа ВК также возникает в процессе формирования клеток, когда ВК добавляют к ЕС и 11 другим добавкам. Сравнивая кривые объемов производства газа с различными типами добавок, их также можно использовать для отбора подходящих добавок к электролиту.

Рисунок 6. Влияние типа добавки на напряжение и объем ячейки

Краткое содержание

Устройство мониторинга добычи газа на месте, описанное в этой статье, может отслеживать изменение объема ячейки на стадии формирования в режиме реального времени, а затем сравнивать и анализировать поведение различных добавок при добыче газа:

1. Пластовый ток не оказывает существенного влияния на максимальную общую газодобычу ячейки в пределах измеряемой погрешности оборудования;

2. Большая часть производства газа аккумуляторной батареи происходит на стадии формирования. По мере увеличения времени зарядки и разрядки объем аккумуляторной батареи будет постепенно уменьшаться, главным образом потому, что последующая реакция расходует часть газа;

3.Среди 14 типов добавок, которые были испытаны, комбинация 2% ВК + 2% ПЕС является наилучшей комбинацией для снижения добычи газа из пласта, в то время как ВЭК и ЕС не будут выделять газ во время формирования, и будут задерживать время начала производства газа в ячейках.

Рекомендация по испытательному оборудованию, связанному с ИЭСТ

Монитор объема добычи газа на месте: модель ГВМ2200 (ИЭСТ ), диапазон температур испытаний 20 ℃ ~ 85 ℃, поддержка двухканального (2 ячейки) синхронного испытания, разрешение 1 мкл, долговременная стабильность и возможность мониторинга одновременно. объем газа, производимого ячейкой в ​​условиях циркуляции, хранения, перезарядки и переразрядки, помогают исследованиям и разработкам материалов и ячеек!

рссылка

КП Айкен , младший Дан и соавт. Аппарат для изучения выделения газа в место в литий-ионных карманных ячейках.Дж. Электро Сок, 161 (2014) А1548-А1554.