Аналіз дэградацыі камерцыйных літый-іённых батарэй пры працяглым захоўванні. Літый-іённыя акумулятары сталі незаменнымі ў розных галінах прамысловасці дзякуючы сваёй высокай шчыльнасці энергіі і эфектыўнасці. Аднак з часам іх характарыстыкі пагаршаюцца, асабліва падчас працяглага захоўвання. Разуменне механізмаў і фактараў, якія ўплываюць на гэта пагаршэнне, мае вырашальнае значэнне для аптымізацыі тэрміну службы батарэй і максімальнай іх эфектыўнасці. Гэты артыкул прысвечаны аналізу дэградацыі камерцыйных літый-іённых акумулятараў пры працяглым захоўванні, прапаноўваючы дзейсныя стратэгіі змякчэння зніжэння прадукцыйнасці і падаўжэння тэрміну службы батарэі.
Асноўныя механізмы дэградацыі:
Самаразрад
Унутраныя хімічныя рэакцыі ўнутры літый-іённых батарэй выклікаюць паступовую страту ёмістасці, нават калі батарэя не працуе. Гэты працэс самаразраду, хоць звычайна павольны, можа быць паскораны пры падвышаных тэмпературах захоўвання. Асноўнай прычынай самаразраду з'яўляюцца пабочныя рэакцыі, выкліканыя прымешкамі ў электраліце і нязначнымі дэфектамі матэрыялаў электродаў. У той час як гэтыя рэакцыі працякаюць павольна пры пакаёвай тэмпературы, іх хуткасць падвойваецца з кожным павышэннем тэмпературы на 10°C. Такім чынам, захоўванне акумулятараў пры тэмпературах, вышэйшых за рэкамендаваныя, можа значна павялічыць хуткасць самаразраду, што прывядзе да істотнага зніжэння ёмістасці перад выкарыстаннем.
Электродныя рэакцыі
Пабочныя рэакцыі паміж электралітам і электродамі прыводзяць да ўтварэння пласта інтэрфейсу цвёрдага электраліта (SEI) і дэградацыі матэрыялаў электродаў. Пласт SEI неабходны для нармальнай працы акумулятара, але пры высокіх тэмпературах ён працягвае патаўшчацца, спажываючы іёны літыя з электраліта і павялічваючы ўнутранае супраціўленне акумулятара, тым самым памяншаючы ёмістасць. Больш за тое, высокія тэмпературы могуць дэстабілізаваць структуру электроднага матэрыялу, выклікаючы расколіны і раскладанне, яшчэ больш зніжаючы эфектыўнасць батарэі і тэрмін службы.
Страта літыя
Падчас цыклаў зарада-разраду некаторыя іёны літыя назаўсёды затрымліваюцца ў кратаванай структуры матэрыялу электрода, што робіць іх недаступнымі для будучых рэакцый. Гэтая страта літыя ўзмацняецца пры высокіх тэмпературах захоўвання, таму што высокія тэмпературы спрыяюць таму, што большая колькасць іёнаў літыя незваротна ўбудоўваецца ў дэфекты рашоткі. У выніку колькасць даступных іёнаў літыя памяншаецца, што прыводзіць да зніжэння ёмістасці і скарачэння тэрміну службы.
Фактары, якія ўплываюць на хуткасць дэградацыі
Тэмпература захоўвання
Тэмпература з'яўляецца асноўным фактарам, які вызначае дэградацыю батарэі. Батарэі трэба захоўваць у прахалодным, сухім асяроддзі, у ідэале ў дыяпазоне ад 15°C да 25°C, каб запаволіць працэс дэградацыі. Высокія тэмпературы паскараюць хуткасць хімічнай рэакцыі, узмацняючы самаразрад і фарміраванне пласта SEI, такім чынам паскараючы старэнне батарэі.
Стан зарада (SOC)
Падтрыманне частковага SOC (каля 30-50%) падчас захоўвання мінімізуе нагрузку на электроды і памяншае хуткасць самаразраду, тым самым падаўжаючы тэрмін службы батарэі. Як высокі, так і нізкі ўзровень SOC павялічваюць напружанне матэрыялу электрода, што прыводзіць да структурных змен і большай колькасці пабочных рэакцый. Частковы SOC балансуе стрэс і рэакцыйную актыўнасць, запавольваючы хуткасць дэградацыі.
Глыбіня разраду (DOD)
Акумулятары, якія падвяргаюцца глыбокаму разраду (высокая DOD), разбураюцца хутчэй у параўнанні з батарэямі, якія падвяргаюцца неглыбокаму разраду. Глыбокія разрады выклікаюць больш значныя структурныя змены ў электродных матэрыялах, ствараючы больш расколін і пабочных прадуктаў рэакцыі, такім чынам павялічваючы хуткасць дэградацыі. Пазбяганне поўнай разрадкі батарэй падчас захоўвання дапамагае змякчыць гэты эфект, падаўжаючы тэрмін службы батарэі.
Каляндарны ўзрост
Батарэі натуральным чынам дэградуюць з часам з-за ўласцівых хімічных і фізічных працэсаў. Нават пры аптымальных умовах захоўвання хімічныя кампаненты акумулятара будуць паступова раскладацца і выходзяць з ладу. Правільнае захоўванне можа запаволіць гэты працэс старэння, але не можа цалкам прадухіліць яго.
Метады аналізу дэградацыі:
Вымярэнне згасання ёмістасці
Перыядычнае вымярэнне разраднай ёмістасці батарэі забяспечвае просты метад адсочвання яе дэградацыі з цягам часу. Параўнанне ёмістасці акумулятара ў розны час дазваляе ацаніць хуткасць і ступень яго пагаршэння, дазваляючы своечасова праводзіць тэхнічнае абслугоўванне.
Спектраскапія электрахімічнага імпедансу (EIS)
Гэтая тэхніка аналізуе ўнутранае супраціўленне батарэі, даючы падрабязную інфармацыю пра змены ва ўласцівасцях электрода і электраліта. EIS можа выяўляць змены ва ўнутраным імпедансе батарэі, дапамагаючы вызначыць канкрэтныя прычыны дэградацыі, такія як патаўшчэнне пласта SEI або пагаршэнне стану электраліта.
Пасмяротны аналіз
Разборка сапсаванай батарэі і аналіз электродаў і электраліта з дапамогай такіх метадаў, як дыфракцыя рэнтгенаўскіх прамянёў (XRD) і скануючая электронная мікраскапія (SEM), могуць выявіць фізічныя і хімічныя змены, якія адбываюцца падчас захоўвання. Пасмяротны аналіз дае падрабязную інфармацыю аб структурных і кампазіцыйных зменах батарэі, дапамагаючы зразумець механізмы дэградацыі і палепшыць канструкцыю батарэі і стратэгіі абслугоўвання.
Стратэгіі змякчэння наступстваў
Прахалоднае сховішча
Захоўвайце акумулятары ў прахалодным кантраляваным асяроддзі, каб звесці да мінімуму самаразрад і іншыя механізмы дэградацыі, якія залежаць ад тэмпературы. У ідэале падтрымлівайце тэмпературны дыяпазон ад 15°C да 25°C. Выкарыстанне спецыяльнага абсталявання для астуджэння і сістэм кантролю навакольнага асяроддзя можа значна запаволіць працэс старэння батарэі.
Сховішча з частковым зарадам
Падтрымлівайце частковы SOC (каля 30-50%) падчас захоўвання, каб паменшыць нагрузку на электрод і запаволіць дэградацыю. Гэта патрабуе ўстаноўкі адпаведных стратэгій зарадкі ў сістэме кіравання акумулятарам, каб гарантаваць, што акумулятар застаецца ў аптымальным дыяпазоне SOC.
Рэгулярны кантроль
Перыядычна кантралюйце ёмістасць батарэі і напружанне, каб выявіць тэндэнцыі пагаршэння. Рэалізуйце карэкціруючыя дзеянні па меры неабходнасці на падставе гэтых назіранняў. Рэгулярны маніторынг таксама можа забяспечыць ранняе папярэджанне аб патэнцыйных праблемах, прадухіляючы раптоўныя выхады батарэі з ладу падчас выкарыстання.
Сістэмы кіравання батарэяй (BMS)
Выкарыстоўвайце BMS для маніторынгу стану акумулятара, кантролю цыклаў зарада-разраду і рэалізацыі такіх функцый, як балансаванне клетак і рэгуляванне тэмпературы падчас захоўвання. BMS можа выяўляць стан батарэі ў рэжыме рэальнага часу і аўтаматычна карэктаваць працоўныя параметры для падаўжэння тэрміну службы батарэі і павышэння бяспекі.
Заключэнне
Усебакова разумеючы механізмы дэградацыі, фактары ўплыву і рэалізуючы эфектыўныя стратэгіі змякчэння наступстваў, вы можаце значна палепшыць кіраванне доўгатэрміновым захоўваннем камерцыйных літый-іённых батарэй. Такі падыход забяспечвае аптымальнае выкарыстанне акумулятараў і павялічвае іх агульны тэрмін службы, забяспечваючы лепшую прадукцыйнасць і эканамічную эфектыўнасць у прамысловых прымяненнях. Каб атрымаць больш дасканалыя рашэнні для захоўвання энергіі, разгледзьцеКамерцыйная і прамысловая сістэма захоўвання энергіі магутнасцю 215 кВт/г by Сіла Камада.
Звярніцеся ў Kamada Power
АтрымацьІндывідуальныя камерцыйныя і прамысловыя сістэмы захоўвання энергіі, Калі ласка, націсніцеЗвяжыцеся з намі Kamada Power
Час размяшчэння: 29 мая 2024 г