Í þessari grein er ofhleðsla frammistöðu 40Ah poka rafhlöðu með jákvæðu rafskauti NCM111+LMO rannsakað með tilraunum og uppgerðum.Ofhleðslustraumar eru 0,33C, 0,5C og 1C, í sömu röð.Stærð rafhlöðunnar er 240mm * 150mm * 14mm.(reiknuð í samræmi við nafnspennu 3,65V, rúmmálssértæk orka hennar er um 290Wh/L, sem er enn tiltölulega lágt)
Breytingar á spennu, hitastigi og innri viðnám meðan á ofhleðsluferlinu stendur eru sýndar á mynd 1. Það má gróflega skipta því í fjögur stig:
Fyrsti áfangi: 1
Annað stig: 1.2
Þriðji áfangi: 1.4
Fjórða stigið: SOC>1.6, innri þrýstingur rafgeymisins fer yfir mörkin, hlífin rifnar, þindið minnkar og afmyndast og rafhlaðan er hitauppstreymd.Skammhlaup verður inni í rafhlöðunni, mikil orka losnar hratt og hitastig rafhlöðunnar hækkar verulega í 780°C.
Hitinn sem myndast við ofhleðsluferlið felur í sér: afturkræfan óreiðuhita, Joule hita, efnahvarfahita og varma sem losnar við innri skammhlaup.Hiti efnahvarfa felur í sér hita sem losnar við upplausn Mn, hvarf málmlitíums við raflausnina, oxun raflausnarinnar, niðurbrot SEI filmunnar, niðurbrot neikvæða rafskautsins og niðurbrot jákvæða rafskautsins. (NCM111 og LMO).Tafla 1 sýnir entalpíubreytingu og virkjunarorku hvers hvarfs.(Þessi grein hunsar hliðarviðbrögð bindiefna)
Mynd 3 er samanburður á hitamyndunarhraða við ofhleðslu við mismunandi hleðslustrauma.Eftirfarandi ályktanir má draga af mynd 3:
1) Þegar hleðslustraumurinn eykst lengist hitauppstreymistíminn.
2) Varmaframleiðslan við ofhleðslu einkennist af Joule hita.SOC<1,2, heildarvarmaframleiðslan er í grundvallaratriðum jöfn Joule hita.
3) Á öðru stigi (1
4) SOC>1,45, hitinn sem losnar við hvarf málmlitíums og raflausnar mun fara yfir Joule hita.
5) Þegar SOC>1.6 byrjar niðurbrotsviðbrögð milli SEI filmu og neikvæðra rafskauts, hitaframleiðsluhraði raflausnaroxunarhvarfa eykst verulega og heildarhitaframleiðsluhraði nær hámarksgildi.(Lýsingarnar í 4 og 5 í bókmenntunum eru í nokkuð ósamræmi við myndirnar og myndirnar hér skulu gilda og hafa verið lagaðar.)
6) Meðan á ofhleðsluferlinu stendur eru viðbrögð málmlitíums við raflausnina og oxun raflausnarinnar aðalviðbrögðin.
Í gegnum ofangreinda greiningu eru oxunarmöguleiki raflausnarinnar, afkastageta neikvæða rafskautsins og upphafshiti hitauppstreymis þriggja lykilbreytur fyrir ofhleðslu.Mynd 4 sýnir áhrif þriggja lykilstærða á afköst ofhleðslu.Það má sjá að aukning á oxunargetu raflausnarinnar getur verulega bætt ofhleðsluafköst rafhlöðunnar, en getu neikvæða rafskautsins hefur lítil áhrif á ofhleðsluframmistöðu.(Með öðrum orðum, háspennu raflausnin hjálpar til við að bæta ofhleðsluafköst rafhlöðunnar og að auka N/P hlutfallið hefur lítil áhrif á ofhleðsluafköst rafhlöðunnar.)
Heimildir
D. Ren o.fl.Journal of Power Sources 364(2017) 328-340
Pósttími: 15. desember 2022