Þessi grein greinir orsakir núllspennu. Með áherslu á fyrirbæri núllspennu í rafhlöðunni af völdum rafskauta. Með því að bera kennsl á orsök skammhlaupsins stefnum við að því að leysa vandann nákvæmlega og skilja betur mikilvægi þess að stjórna rafskautsbrotum meðan á framleiðslu stendur.
Tilraun
1. Undirbúningur rafhlöðu
Þessi tilraun notar litíum nikkel kóbalt manganat efni (NCM111) sem jákvæða virka efnið. Blandið jákvæða virka efninu, SP kolsvarti, PVDF bindiefni og NMP leysi í massahlutfallinu 66:2:2:30 til að búa til grugglausn. Gruggan er húðuð á 15 μm þykkri kolefnishúðaðri álpappír og húðunarmagnið á annarri hliðinni er 270 g/m2. Settu jákvæðu rafskautið í ofn við hitastigið (120±3) gráður til að þorna í 24 klukkustundir og síðan er kalanderferlið framkvæmt til að þjappa þéttleika rafskautsins verði 3,28g/cm3. Neikvætt virka efnið notar litíum titanat efni Li4Ti5O12. Blandaðu neikvæða virka efninu, SP kolsvart leiðandi efni, PVDF bindiefni og NMP leysi í samræmi við massahlutfallið 52:2:2:44 til að búa til grugglausn. Forskautsgruggan er húðuð á 15 μm þykkri kolefnishúðaðri álpappír og húðunarmagnið á annarri hliðinni er 214 g/m2. Settu neikvæða rafskautið í ofn við hitastigið (110±3) gráður til að þorna í 24 klukkustundir, og framkvæmdu síðan rúlluferli til að þjappa þéttleika rafskautsstykkisins 1,85g/cm3. Þurrkaða rafskautið er skorið í bita með breidd (136,0±1,0) mm og rafskautsbrúnirnar ættu ekki að fara yfir 12μm. Raflausnin notar 1mól/L LiPF6/EC+EMC+DMC (rúmmálshlutfall 1:1:1). Skiljan er 20 μm þykk pólýetýlen (PE) porous skiljari. Ofangreind efni eru sett saman í 66160 frumur með hönnunargetu upp á 45Ah. Eftir vinda og samsetningu var efsta hlífin á álskelinni soðin og innsigluð og tilraunaklefarnir settir í ofn við hitastigið (85±3) gráður til að þorna í 24 klukkustundir.
Eftir þurrkun, fylltu rafhlöðufrumurnar, og magn raflausnar er 200g. Eftir raflausnfyllingu voru frumurnar látnar standa við stofuhita í 72 klukkustundir. Eftir uppistandið voru allar tilraunafrumur prófaðir fyrir opnu spennu (OCV) og innra viðnám og spenna rafhlöðunnar skráð.
2. Hleðslupróf
Þegar þú framkvæmir innri viðnám og spennugreiningu skaltu nota AC innri viðnámsprófara til að prófa. Notaðu 5V-50afkastaprófunarkerfi rafhlöðunnar með mikilli nákvæmni til að prófa hleðslugetu rafhlöðunnar. Fyrir frumur sem hafa verið látnar standa eftir áfyllingu, þegar spennupróf er framkvæmt, skal fyrst skammhlaupa frumuna til að minnka spennuna í 0, sem er núllspennuhólf.
Gerðu síðan hleðslupróf á núllspennuklefanum. Þegar umhverfishiti er (25±3) gráður eru mismunandi straumar (eins og 1A, 2A og 3A) notaðir til að hlaða. Tilraunirnar voru gerðar í röð straums frá litlum til stórum og tíma frá stuttum til lengri. Hleðslutíminn var stilltur á 5 sekúndur, 10 sekúndur og 25 sekúndur í sömu röð. Fylgstu með breytingum á rafhlöðuspennu eftir hvern hleðslutíma.
3.Sjálfsútskriftarpróf
Notaðu tvívíddarprófara fyrir rafskautsgreiningu. Notaðu AC innri viðnámsprófara fyrir innri viðnám og spennugreiningu. Notaðu 5V-50afkastaprófunarkerfi rafhlöðunnar með mikilli nákvæmni til að prófa rafafköst. Notaðu háan og lágan hitakassa til að stjórna hitastigi frumunnar. Eftir að núllspennu frumurnar fyrir myndun eru hlaðnar, birtast burr öryggi og núll spenna ekki lengur. Prófaðu eðlilegt myndunarferli þessarar rafhlöðu. Myndunarferlið er sem hér segir:
①Eftir að hitastig háhitaboxsins nær 120 gráður skaltu bíða í 120 mínútur.
②Hladdu með 1.0 sinnum C straumi í 2,8V spennu sem er stöðvun, skiptu síðan yfir í stöðuga spennuhleðslu. Lokunartími hleðslunnar er 2 klst.
③Bíddu í 10 mínútur.
④Afhleðsla með 1.0 sinnum C straumi í 1,5V spennu sem er stöðvun, og skiptu síðan yfir í stöðuga spennulosun. Lokunartími losunar er 2 klst.
⑤Bíddu í 10 mínútur.
⑥Endurtaktu skref 2 til 5 3 sinnum.
⑦Hlaða með 1.0 sinnum C straumi, hleðslutími er 0.7 klst., hlaða síðan með 2.3V stöðugri spennu, stöðvunarstraumur er 0.45A. Leiða sjálfsafhleðslu próf á mynduðu frumunum. Notaðu aðferðina við að prófa stöðuspennu og prófaðu spennuna í ekki skemmri tíma en tvo mánuði. Eftir að frumurnar hafa verið látnar standa við stofuhita (25±5) gráður í 24 klukkustundir er spennan í opnu hringrásinni prófuð og skráð. Í framhaldi af því héldu frumurnar áfram að standa við stofuhita í einn mánuð og tvo mánuði og síðan var lausspennan prófuð og skráð aftur.
Niðurstöður og umræður
1. Samanburður á rafhlöðuspennu fyrir myndun
Mynd 1 sýnir rafhlöðuspennubreytingar við 1A og 2A hleðslu og eftir að hleðslu er hætt. Það má sjá á myndinni að núllspennu rafhlaða má nokkurn veginn líta á sem skammhlaup af völdum innri burrs. Rafhlaðan þolir straumpróf sem er minna en 2A innan 1 mínútu. Þegar hleðslustraumurinn er 1A og 2A, vegna skammhlaups af völdum innri burrs, nær spennan stöðugu gildi og breytist ekki lengur. Þegar hleðsla er stöðvuð fer spennan fljótt aftur í 0.
Haltu áfram að auka hleðslustrauminn, breyttu hleðslustraumnum í 3A og stilltu hleðslutímann á 5s, 10s og 25s í sömu röð. Hleðsluprófunarferill rafhlöðunnar er sýndur á mynd 2.
Samkvæmt athuguninni á mynd 2, þegar hleðslustraumurinn nær 3A, er spennubreyting rafhlöðunnar svipuð og 1A og 2A hleðsla undir hleðslutímanum 5 sekúndur og 10 sekúndur. Þegar hleðslutíminn lengist, þegar hleðslutíminn fer yfir 10 sekúndur, hækkar spennan hægt. Þegar hleðslutíminn nær 20 sekúndum hækkar spennan hratt. Eftir að hleðsla hættir, lækkar spennan hægt og fyrri núllspennufyrirbæri birtist ekki á stuttum tíma.
Miðað við hraða spennubreytinga við hleðslu má draga þá ályktun að burrarnir inni í rafhlöðunni hafi verið varmabræddir vegna hita sem myndast við hleðslu. Áður en burrarnir sameinast sýnir spennan hægt hækkandi stig innan 10 til 20 sekúndna eftir að hleðsla hefst.
Eftir 20 sekúndur bráðnar burrið og rafhlaðaspennan hækkar hratt. Eftir að hleðsla er hætt minnkar rafhlaðan hægt og rólega. Það er athyglisvert að eftir burr öryggi eru málm óhreinindi enn inni í rafhlöðunni, sem veldur sjálfsafhleðslu hraðar en venjulegar rafhlöður. Þess vegna, eftir að rafhlaðan hefur verið eðlileg, er nauðsynlegt að prófa sjálfsafhleðsluhraða hennar.
2. Samanburður á sjálfsafhleðslu rafhlöðunnar eftir myndun
Rafhlaðan sem valin var fyrir tilraunina var hlaðin og tæmd samkvæmt ofangreindu myndunarferli. Eftir skref ⑦ var hleðsluástand (SOC) rafhlöðunnar um það bil 80%. Sjálfsafhleðslupróf rafhlöðunnar var framkvæmt við stofuhita og borið saman við rafhlöður sem innihéldu óhreinindi úr sömu lotu. Prófunargögnin eru sýnd í töflu 1.
Það má sjá af töflu 1 að sjálfsafhleðsla rafhlöðunnar af völdum burrs er til og hefur áhrif á hleðslugetu rafhlöðunnar. Greining á orsökum óeðlilegra sjálfsafhleðslu með hleðslustraumi getur endurspeglað óeðlilegt ástand rafskautsbrota á meðan á framleiðsluferlinu stendur.
Þetta sýnir að nauðsynlegt er að efla enn frekar kröfur um vinnslustjórnun meðan á framleiðsluferlinu stendur og viðhalda skútunni tímanlega til að tryggja afköst rafhlöðunnar og draga úr öryggisáhættu. Eftir að burrið er blásið eru enn málmóhreinindi inni í rafskautinu.
Samkvæmt sjálfsafhleðslugögnum eftir mælingu rafhlöðunnar má draga þá ályktun að eftir að venjuleg rafhlaða er skilin eftir við stofuhita í einn mánuð, lækkar spennan um það bil 7mV; eftir tvo mánuði lækkar spennan um 10mV. Þetta sýnir að sjálfsafhleðsluhraði rafgeyma með of mikla burr er meiri en venjulegra rafhlaðna. Að teknu tilliti til spennunnar fyrir myndun og sjálfsafhleðslugagnagreiningarinnar eftir skiptingu afkastagetu má álykta að of mikil burrs muni leiða til óeðlilegrar frammistöðu rafhlöðuhleðslu. Burrs sem eru á rafhlöðunni munu ekki hverfa alveg og hafa áhrif á afköst rafhlöðunnar til lengri tíma litið.
Í stuttu máli hafa burrs neikvæð áhrif á afköst rafhlöðunnar, þannig að gera þarf ráðstafanir til að draga úr myndun burrs meðan á framleiðsluferlinu stendur til að tryggja afköst rafhlöðunnar og öryggi.
Niðurstaða
Í rafhlöðuframleiðsluferlinu er stjórnun á stærð rafskautaburra lykilatriði. Þegar burr veldur skammhlaupi verður spenna rafhlöðunnar 0 eftir áfyllingu. Með því að hlaða skammhlaupa rafhlöðu af völdum burrs með litlum straumi má sjá stöðuga spennu. Þegar straumurinn nær burrs öryggi gildi, eru enn málm óhreinindi inni í rafhlöðunni, sem mun halda áfram að hafa áhrif á sjálfsafhleðslu rafhlöðunnar, sem leiðir til hærri sjálfsafhleðsluhraða en venjulegar rafhlöður. Þessa aðferð er hægt að nota til að bera kennsl á skammhlaup rafhlöðunnar af völdum burrs við rafhlöðuframleiðslu. Með því að fylgjast með breytingum á spennu getum við leiðbeint styrkingu skoðana á slit-, skurðar- og vindabúnaði meðan á rafhlöðuframleiðslu stendur til að forðast framleiðslu á miklu magni af óhæfum rafhlöðum. Þess vegna, með því að hlaða skammhlaupar rafhlöður af völdum burrs með lágum straumi og fylgjast með breytingum á spennu, er hægt að bera kennsl á vandamál í framleiðsluferli rafhlöðunnar á áhrifaríkan hátt og hægt er að leiðbeina viðeigandi ferlistýringum til að tryggja gæði og afköst rafhlöðunnar.
