معمل بطارية ليثيوم أيون محلل حجم الغازات في الموقع للبحث والتطوير للبطارية

سلوكيات استخدام الغازات في بطاريات الليثيوم أيون

إنتاج غاز التكوين:

عملية تكوين بطاريات الليثيوم أيون مصحوبة بكمية كبيرة من إنتاج الغاز ، والتي ترتبط ارتباطًا وثيقًا بالنظام الكيميائي للخلية ، ومواد الأنود والكاثود ، ومكونات الإلكتروليت ، وظروف التكوين ؛

تؤثر ظروف التكوين (مثل التيار ، الجهد القاطع ، درجة الحرارة ، الضغط ، إلخ) على وقت خطوة التكوين. يمكن أن يؤدي تقصير دورة التكوين بشكل فعال إلى تحسين كفاءة الإنتاج للمؤسسة بشكل كبير " بطارية ق

في الوقت الحاضر ، تعتمد الشركات بشكل أساسي على الحكم التجريبي لتحديد عملية التكوين والشروط ، وتفتقر إلى الوسائل والأسس العلمية والفعالة لتحسين ظروف التكوين ؛

إنتاج الغاز أثناء الشحن الزائد:

تعتبر مخاطر الشحن الزائد مسألة أمان مهمة للغاية في الاستخدام الفعلي لبطاريات الليثيوم أيون ؛

سيكون لبطاريات الليثيوم أيون تفاعلات جانبية خطيرة أثناء عملية الشحن الزائد ، وغالبًا ما تكون مصحوبة بكمية كبيرة من توليد الغاز ، مما يجعل حجم البطارية أو ضغطها الداخلي يزداد بسرعة ، مما يزيد من خطر الانفلات الحراري ؛

إنتاج الغاز أثناء التخزين أو الدورة:

أثناء التخزين أو التدوير على المدى الطويل ، ستخضع بطاريات الليثيوم أيون ببطء لتفاعلات جانبية وتنتج الغاز ، خاصة في ظل ظروف درجات الحرارة المرتفعة ، والتي من المرجح أن تحدث. هذه مشكلة موثوقية حرجة للغاية لبطاريات الليثيوم أيون.

وظائف محلل حجم الغاز في الموقع

يستخدم محلل حجم الغاز في الموقع من سلسلة GVM نظام مراقبة ميكانيكي عالي الدقة ، والذي يمكنه تسجيل الخلايا في الموقع " يتغير الحجم في عملية تفريغ الشحنات بالكامل ، والحصول على حجم الغاز الدقيق للخلايا ومعدل تغيير الحجم خلال كل مرحلة.

* تحسين الكفاءة: التقييم السريع لسلوك الغاز للخلايا ، وتقصير فترة البحث والتطوير ، وتحسين الكفاءة ؛

* خفض التكلفة: ساعد في تحسين عملية التكوين وتحسين كفاءة الإنتاج وتقليل المؤسسة " تكلفة الإنتاج ؛

* تحسين تصميم الخلية: تحديد حجم الغاز ومعدل الغاز أثناء عملية تكوين الخلايا بأكملها.

من خلال الدمج مع تحليل منحنى التكوين ثلاثي الأقطاب ، يمكن تنفيذ التقييم المنهجي لتأثيرات عوامل التصميم المختلفة على تكوين الخلايا ، ويساعد على تحسين أداء الخلية عن طريق تحسين تكوين SEI.

* الموثوقية وأمبير. تصميم الأمان: يمكن لمراقب حجم الغاز في الموقع أيضًا دراسة وتحليل سلوك الغاز أثناء اختبار إساءة استخدام الشحن الزائد ودورات درجة الحرارة المرتفعة وما إلى ذلك.

طريقة الاختبار التقليدية

قياس الحجم خارج الموقع:

تم استخدام طريقة حجم الإزاحة على نطاق واسع لقياس حجم الخلايا بعد استخدام الغاز. إنه سهل التشغيل ولكنه يوفر معلومات محدودة فقط:

* قياس نقطة واحدة: غير قادر على الحصول على تغيير الحجم ومعدل الغاز لعملية تكوين الخلايا بأكملها ؛

* القياس غير في الموقع: من السهل أن تتدخل بواسطة البيئة الخارجية أثناء عملية قياس النقل ؛

* يزن بالميزان العام: غير قادر على تحقيق قياس عبر الإنترنت ومستقر وعالي الدقة على المدى الطويل.

* هدر كبير للخلايا: غير قادر على إزالة تأثير تناسق الخلايا.

قياس الضغط الداخلي

يعد قياس الضغط الداخلي طريقة أخرى مستخدمة على نطاق واسع ، والتي تراقب تغير الضغط الداخلي للخلايا عن طريق زرع جهاز استشعار الضغط في الخلية. لا يمكن تطبيق هذه الطريقة إلا على الخلايا المنشورية ، وتحتاج إلى إعداد عينة خلية خاصة ، وبالتالي فهي معقدة في التشغيل وتستهلك تكلفة عالية.

حل مبتكر

ln-s أنا قياس tu:

من خلال نظام استشعار ميكانيكي عالي الدقة مطور ذاتيًا مثبتًا في سلسلة GVM في جهاز مراقبة حجم الغاز في الموقع ، يمكننا تنفيذ نظام استشعار طويل المدى بشكل مستمر & أمبير ؛ قياس الثبات العالي لعملية استخدام الغازات في بطاريات الليثيوم أيون ؛ يتم تطبيق وحدة الحصول على بيانات ADC عالية الدقة وتنسيقها مع برنامج مراقبة حجم الغاز متعدد الوظائف في الموقع MISG. يتغير الحجم أثناء الشحن - يمكن مراقبة عملية التفريغ لبطارية ليثيوم أيون في الوقت الفعلي ، وعرض مستوى التورم والانكماش للبطارية عبر الإنترنت. من خلال بيانات الاتصال المستندة إلى CAN ، من الملائم تنفيذ انتفاخ متعدد الوحدات.

سلسلة GVM هي أول أجهزة مراقبة حجم الغاز في الموقع في صناعة بطاريات أيونات الليثيوم.

* تم تطويره مع شركة CATL ، الشركة الرائدة في مجال بطاريات الطاقة والمرخصة حصريًا لبراءة الاختراع.

جهاز الرسم التخطيطي والبرمجيات

نظام اختبار التعلم عالي الطاقة: مراقبة طويلة الأجل في الموقع عبر الإنترنت ، وتلبية متطلبات الدقة ؛

برنامج اختبار مخصص ： جمع وعرض بيانات نظام الاختبار الميكانيكي في الوقت الفعلي ، ورسم منحنيات تغيير الحجم تلقائيًا ؛

النظام الإضافي: تصميم هيكل خاص ، ملائم للتدخل في دعم النظام الإضافي ، تحقيق التحكم في ضبط درجة حرارة الاختبار.

التطبيقات

تحليل التشكيل بالغاز

1. مواد مختلفة " تطبيق التشكيل بالغاز

شرط الاختبار: 25 ℃ 0.04 درجة مئوية / 0.1 درجة مئوية

تحتوي المادة المعدلة A على حجم جسيمي أصغر من المادة التقليدية B ، ويكون تفاعل تكوين غشاء SEI أكثر كفاية أثناء التكوين ، ويكون إنتاج الغاز أكبر ؛

باستخدام نفس معايير التصميم ، يتم إجراء التعديل وتعديل سطح المادة فقط. من خلال مقارنة إنتاج الغاز ومعدل إنتاج الغاز في تكوين الخلية ، يمكن الحصول على تأثير المواد المعالجة على تكوين الخلية بسرعة وبشكل حدسي ، مما يساعد على تطوير وتحسين مواد جديدة.

2- إلكتروليت مختلف " تطبيق التشكيل بالغاز (شرط الاختبار: 25 ℃ 0.02 ℃ )

في نفس المنحل بالكهرباء ، يكون إنتاج غاز تكوين الخلية ومعدل إنتاج الغاز من المنحل بالكهرباء B مع إضافة معينة أكبر من تلك الموجودة في المنحل بالكهرباء A بدون إضافات. هذه المادة المضافة يمكن أن تجعل تفاعل تشكيل فيلم الخلية أكثر اكتمالا ؛

المواد المضافة في المنحل بالكهرباء لها تأثير كبير على تفاعل تكوين غشاء SEI لمرحلة تكوين الخلية. من خلال مقارنة التغييرات في حجم إنتاج الغاز ومعدل إنتاج الغاز لتكوين الخلية بواسطة المنحل بالكهرباء مع إضافات مختلفة ، يتم تقييم تأثير المادة المضافة على تكوين الخلية بسرعة. يساعد تأثير عملية التشكيل ، جنبًا إلى جنب مع منحنى تكوين الأقطاب الثلاثة ، على تحسين صياغة الإلكتروليت بطريقة مستهدفة.

3. اختلاف درجات الحرارة ومعدل ظروف التكوين

تشكيل تحت درجات حرارة مختلفة

أنا في نفس عملية التشكيل ، يكون تفاعل تصوير SEI أكثر ملاءمة عند درجة حرارة عالية تبلغ 45 درجة مئوية مقارنةً ب 25 درجة مئوية.

تشكيل تحت معدلات الشحن المختلفة

عند نفس درجة الحرارة ^ مع معدل تكوين مختلف ، تكون نقطة بداية التفاعل لجهد التكوين أقل بمعدل أصغر.

يؤثر إعداد معلمات حالة تكوين الخلية على وقت تكوين الخلية وجودة الفيلم. يمكن أن يؤدي تقصير وقت تكوين الخلية بشكل فعال إلى تحسين كفاءة إنتاج الخلايا للمؤسسة بشكل كبير. من خلال تحديد معلمات ظروف التكوين المختلفة ، يتم الحصول على نقطة البداية لجهد إنتاج الغاز للخلية في ظل ظروف تكوين مختلفة وإنتاج الغاز ومعدل إنتاج الغاز في كل مرحلة من مراحل التكوين ، مما يساعد على توجيه تحسين تكوين الخلية العملية والتكنولوجيا ، وتحسن من كفاءة الإنتاج للمؤسسة.

تحليل الغازات الزائدة

1. مواد NCM مختلفة " تطبيق الشحن الزائد بالغاز (حالة الاختبار: 25 ℃ 0.5 ℃ )

بمقارنة الخلية SOC أثناء إنتاج الغاز ، يمكن العثور على أن الخلية عالية النيكل تنتج الغاز في وقت سابق ؛

من خلال مراقبة عملية الشحن العادية لخلية البطارية والتغيرات في الحجم ودرجة الحرارة للشحن الزائد إلى 200 ٪ SOC ، وبما يتوافق مع منحنى الأقطاب الثلاثة ، فإن معدل الجهد والردود لعدد كبير من التفاعلات الجانبية ، وإمكانات الليثيوم الزائدة ، ويمكن الحصول على إمكانات تحلل مادة القطب الموجب بدقة ومعدل ومعلومات أخرى ذات صلة ، تساعد كميًا في تحليل ودراسة أداء الشحن الزائد للمواد ، وإجراء تحسينات مستهدفة ، وتحسين كفاءة البحث والتطوير.

2. مواد NCM مختلفة " تطبيق الشحن الزائد بالغاز (حالة الاختبار: 25 ℃ 0.5 ℃ )

* في نطاق الجهد الطبيعي ، يكون تغيير حجم الخلية أقل من 1.2٪ ، وهذا يرجع أساسًا إلى التورم الهيكلي الناجم عن إقحام الليثيوم. عندما يكون SOC من Ni-2 المرتفع أكبر من 40٪ ، يكون التورم الهيكلي للنيكل 1 العالي أكبر قليلاً من التورم العالي لـ Ni-2 ؛

* بعد الشحن الزائد إلى 5 فولت ، يكون SOC لمادة Ni-2 العالية متأخرًا عن مادة Ni-1 العالية ، مما يشير إلى أن مادة Ni-2 العالية يمكن أن تتكيف مع جهد شحن أعلى ، وتحرر المزيد من السعة وتحسن كثافة الطاقة للخلية مع الحفاظ على هيكل مستقر ؛

* يمكن الحصول على كربون SOC والجهد الكهربي للخلية المقابلة لنقطة بداية إنتاج الغاز باستخدام طريقة في الموقع لمراقبة سلوك إنتاج الغاز الزائد باستمرار ؛ وهو ما يفضي إلى تطوير الخطوة التالية من أعمال البحث والتطوير

3- أنواع ومحتويات إضافات الإلكتروليت

بمقارنة سلوك غازات الشحن الزائد لخلية أيون الليثيوم مع نوعين مختلفين ومحتويات من المواد المضافة ، يمكن العثور على أن إمكانات تفاعل المادة المضافة-أ أقل من تلك الخاصة بالمادة المضافة- ب ، وأن إجمالي الغازات أقل قليلاً ، يمكن استخدامه بشكل أفضل كمادة مضافة للحماية من الشحن الزائد.

تحليل دورة الغازات

مواد NCM مختلفة " تطبيق الشحن الزائد بالغاز (حالة الاختبار: 60 ℃ 0.5 ℃ 3-4.2 فولت)

* استخدمت الخلية A والخلية B مواد ثلاثية مختلفة ، وزاد حجم الخلية B أكثر من الخلية A ، وزاد الحجم الذي لا رجعة فيه من 0.01 مل إلى 0.04 مل ؛

* يساعد التحليل الكمي على تحليل أداء دورة المواد المختلفة ، وتحسين كفاءة البحث والتطوير.

تحليل غازات التخزين

1. مقارنة الظروف المعدلة NCM811

حالة الاختبار: 4.2 فولت شحن كامل عند 85 ℃ لمدة 4 ساعات

أظهرت النتائج أن انخفاض الجهد لـ NCM811 في الطريقة المعدلة -1 أكبر من انخفاض الجهد في العثة 2 المعدلة عند 85 درجة مئوية ، وإنتاج الغاز أكثر ؛

يمكن استخدام الطريقة في الموقع للمراقبة المستمرة لسلوك إنتاج غاز التخزين ؛ والتي يمكن أن تقارن مزايا طرق التعديل المختلفة للمواد ، وتحسين كفاءة البحث والتطوير.

2. مقارنة أنواع مختلفة من القطب

حالة الاختبار: 4.2 فولت شحن كامل عند 85 ℃ لمدة 4 ساعات

*أ والخلايا B تعتمد أنظمة إلكتروليت مختلفة. من منحنى تغيير حجم الخلية أثناء تخزين الشحنة الكاملة ، يمكن ملاحظة أن خلايا EL-A تنتج غازًا أكثر من خلايا EL-B ، مما يشير إلى أن المنحل بالكهرباء في النظام يسهل إنتاج الغاز تحت درجة حرارة عالية وضغط مرتفع ؛

* يمكن أن يساعد التحليل الكمي في دراسة أداء إنتاج الغاز للكهارل المختلفة ، وتحسين كفاءة البحث والتطوير.

3 مقارنة درجة حرارة تخزين مختلفة

حالة الاختبار: 4.2V الشحن الكامل عند 85 لمدة 4 ساعات

تتمتع الخلية بأداء تخزين جيد عند 70 درجة مئوية وإنتاج غاز عالي عند 85 درجة مئوية ؛

باستخدام طريقة في الموقع للمراقبة المستمرة لسلوك إنتاج غاز التخزين ، يمكن الحصول على نقطة البداية والنقطة القصوى لإنتاج الغاز ، وهو أمر مفيد لـ R & amp؛ D أفراد لتنفيذ الخطوة التالية من البحث & amp؛ د العمل.

المعلمة ومتطلبات التثبيت

المعلمات

1.الوزن الإجمالي لخلية الحقيبة المراد اختبارها: IO-IOOOg ، الحجم الأقصى (باستثناء علامات التبويب ، كما هو موضح أدناه): 180 * 120 مم

2-درجة حرارة اختبار الخلية: 20-85 ℃

3-قرار تغيير الحجم: ＜ 1 م

4.دقة الكشف عن تغيير الحجم: ＜ 1OpL

5. استقرار النظام ＜ 20 مليلتر (RT25 ℃ و ＜ 30 دقيقة)، ＜ 50uL (RT25 ℃ ، 30 دقيقة - 12 ساعة)