ИЭСТ поддерживает научные исследования по изучению характеристик литий-ионных аккумуляторов на основе кремния при различных внешних давлениях

Исследование работоспособности литий-ионных аккумуляторов на основе кремния при различных внешних давлениях

Информация об авторе и аннотация статьи

Недавно исследовательская группа Тан Пэна в Университете науки и технологий Китая (первый автор Чжиюань Чжан) исследовала влияние внешнего давления на поляризацию и циклическую производительность литиевых батарей с кремниевым анодом и обнаружила, что соответствующее внешнее давление может уменьшить поляризацию аккумуляторная батарея во время езды на велосипеде. , а применение ступенчатого внешнего давления во время циклической работы батареи может значительно увеличить срок службы батареи. Результаты исследования могут быть использованы в качестве эффективной стратегии увеличения емкости литий-ионных аккумуляторов на основе отрицательных электродов на основе кремния и в качестве руководства для технологического проектирования аккумуляторных блоков.

Экспериментальный план

1.Система проектирования сердечника батареи и условия зарядки и разрядки: как показано в таблице ниже.

2.Высокоточное оборудование для определения характеристик набухания на месте:Оборудование для набухания на месте ИЭСТ-SWE2100 используется для приложения точного внешнего давления к ячейке и обнаружения набухания по толщине.

Визуальный и текстовый анализ

Автор исследовал влияние поляризации на процесс заряда и разряда путем изменения внешнего давления, оказываемого на поверхность сердечника аккумулятора. Было обнаружено, что по мере увеличения давления положение пика кривой дифференциальной емкости сначала перемещалось влево, а затем вправо, среди них сердечник батареи, соответствующий 0,02 МПа, имеет наименьшую поляризацию, что указывает на то, что это давление является наиболее подходящие условия испытаний.

Продолжайте исследовать срок службы сердечника батареи под внешним давлением 0,02 МПа. По мере развития цикла тенденция увеличения толщины ядра батареи имеет три стадии: быстрый рост, медленный рост и быстрый рост. Это явление соответствует тенденции снижения мощности.

Совместив КТ и СЭМ для анализа разницы в толщине сердечника батареи до и после старения, было обнаружено, что из-за различных сил сцепления расширение толщины в разных местах сердечника батареи также будет разным. электролит высыхает, контакт между частицами ухудшается, усиливаются побочные реакции и т. д. Это приведет к увеличению поляризации сердечника аккумулятора и потере емкости.

На основе приведенного выше анализа автор разработал способ увеличения срока службы ядра батареи. В процессе цикла ядра батареи внешнее давление постоянно увеличивается, что может привести к некоторому восстановлению емкости ядра батареи. По мере развития цикла электролит разлагается с образованием серьезного газа, ширина расширения частиц увеличивается, а побочные реакции усиливаются. Потеря емкости может быть замедлена за счет увеличения давления нагрузки. По сравнению с применением фиксированного давления 0,02 МПа, метод ступенчатой ​​силы увеличивает степень сохранения емкости ядра батареи с 80% до 85%.

Подведем итог

Изучая влияние внешнего давления на поляризацию и цикличность литиевых батарей с кремниевым анодом, было обнаружено, что соответствующее внешнее давление может уменьшить поляризацию элемента во время цикла работы, а применение ступенчатого внешнего давления во время цикла работы батареи может значительно увеличить срок службы батареи. . Результаты исследования могут быть использованы в качестве эффективной стратегии увеличения емкости литий-ионных аккумуляторов на основе отрицательных электродов на основе кремния и в качестве руководства для технологического проектирования аккумуляторных блоков.

Рекомендуемое испытательное оборудование, связанное с ИЭСТ

Система анализа набухания на месте серии Швеция (ИЭСТ):Используя высокостабильную и надежную платформу автоматизации, оснащенную высокоточным датчиком измерения толщины, она может измерять величину изменения толщины и скорость изменения сердечника батареи в течение всего процесса зарядки и разрядки и может выполнять следующие функции:

1. Проверьте кривую толщины аккумулятора при постоянном давлении.

2. Проверьте кривую силы набухания батареи в условиях постоянного зазора.

3. Испытание аккумуляторной батареи на сжатие: кривая напряжения – модуль сжатия.

4. Пошаговая проверка силы набухания аккумулятора.

5. Различные регуляторы температуры: -20~80°C.