लिथियम बैटरी ओवरचार्ज तंत्र और एंटी-ओवरचार्ज उपाय (2)

इस पेपर में सकारात्मक इलेक्ट्रोड NCM111+LMO के साथ 40Ah पाउच बैटरी के ओवरचार्ज प्रदर्शन का प्रयोगों और सिमुलेशन के माध्यम से अध्ययन किया गया है।अधिभार धाराएं क्रमशः 0.33C, 0.5C और 1C हैं।बैटरी का आकार 240 मिमी * 150 मिमी * 14 मिमी है।(3.65V के रेटेड वोल्टेज के अनुसार गणना की जाती है, इसकी मात्रा विशिष्ट ऊर्जा लगभग 290Wh/L है, जो अभी भी अपेक्षाकृत कम है)

ओवरचार्ज प्रक्रिया के दौरान वोल्टेज, तापमान और आंतरिक प्रतिरोध परिवर्तन चित्र 1 में दिखाए गए हैं। इसे मोटे तौर पर चार चरणों में विभाजित किया जा सकता है:

पहला चरण: 1

दूसरा चरण: 1.2

तीसरा चरण: 1.4

चौथा चरण: एसओसी> 1.6, बैटरी का आंतरिक दबाव सीमा से अधिक हो जाता है, आवरण फट जाता है, डायाफ्राम सिकुड़ जाता है और ख़राब हो जाता है, और बैटरी थर्मल भाग जाती है।बैटरी के अंदर एक शॉर्ट सर्किट होता है, बड़ी मात्रा में ऊर्जा तेजी से निकलती है, और बैटरी का तापमान तेजी से 780 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ जाता है।

चित्र 3

चित्र 4

ओवरचार्ज प्रक्रिया के दौरान उत्पन्न होने वाली ऊष्मा में शामिल हैं: प्रतिवर्ती एन्ट्रापी ऊष्मा, जूल ऊष्मा, रासायनिक प्रतिक्रिया ऊष्मा और आंतरिक शॉर्ट सर्किट द्वारा जारी ऊष्मा।रासायनिक प्रतिक्रिया की गर्मी में एमएन के विघटन से निकलने वाली गर्मी, इलेक्ट्रोलाइट के साथ धातु लिथियम की प्रतिक्रिया, इलेक्ट्रोलाइट का ऑक्सीकरण, एसईआई फिल्म का अपघटन, नकारात्मक इलेक्ट्रोड का अपघटन और सकारात्मक इलेक्ट्रोड का अपघटन शामिल है। (एनसीएम111 और एलएमओ)।तालिका 1 प्रत्येक प्रतिक्रिया के तापीय धारिता परिवर्तन और सक्रियण ऊर्जा को दर्शाता है।(यह लेख बाइंडर्स की साइड प्रतिक्रियाओं पर ध्यान नहीं देता है)

चित्र 5

चित्र 3 विभिन्न चार्जिंग धाराओं के साथ ओवरचार्जिंग के दौरान ताप उत्पादन दर की तुलना है।चित्र 3 से निम्नलिखित निष्कर्ष निकाले जा सकते हैं:

1) जैसे ही चार्जिंग करंट बढ़ता है, थर्मल रनवे टाइम आगे बढ़ता है।

2) ओवरचार्जिंग के दौरान ऊष्मा उत्पादन में जूल ऊष्मा का प्रभुत्व होता है।एसओसी <1.2, कुल ताप उत्पादन मूल रूप से जौल ताप के बराबर है।

3) दूसरे चरण में (1

4) एसओसी> 1.45, धातु लिथियम और इलेक्ट्रोलाइट की प्रतिक्रिया से निकलने वाली गर्मी जूल गर्मी से अधिक होगी।

5) जब एसओसी> 1.6, एसईआई फिल्म और नकारात्मक इलेक्ट्रोड के बीच अपघटन प्रतिक्रिया शुरू होती है, इलेक्ट्रोलाइट ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया की गर्मी उत्पादन दर तेजी से बढ़ जाती है, और कुल गर्मी उत्पादन दर चरम मूल्य तक पहुंच जाती है।(साहित्य में 4 और 5 में दिए गए विवरण चित्रों के साथ कुछ हद तक असंगत हैं, और यहाँ चित्र प्रबल होंगे और समायोजित किए गए हैं।)

6) ओवरचार्ज प्रक्रिया के दौरान, धातु लिथियम की इलेक्ट्रोलाइट के साथ प्रतिक्रिया और इलेक्ट्रोलाइट का ऑक्सीकरण मुख्य प्रतिक्रियाएं हैं।

चित्र 6

उपरोक्त विश्लेषण के माध्यम से, इलेक्ट्रोलाइट की ऑक्सीकरण क्षमता, नकारात्मक इलेक्ट्रोड की क्षमता और थर्मल भगोड़ा की शुरुआत का तापमान ओवरचार्जिंग के लिए तीन प्रमुख पैरामीटर हैं।चित्र 4 ओवरचार्ज प्रदर्शन पर तीन प्रमुख मापदंडों के प्रभाव को दर्शाता है।यह देखा जा सकता है कि इलेक्ट्रोलाइट की ऑक्सीकरण क्षमता में वृद्धि से बैटरी के ओवरचार्ज प्रदर्शन में काफी सुधार हो सकता है, जबकि नकारात्मक इलेक्ट्रोड की क्षमता ओवरचार्ज प्रदर्शन पर बहुत कम प्रभाव डालती है।(दूसरे शब्दों में, हाई-वोल्टेज इलेक्ट्रोलाइट बैटरी के ओवरचार्ज प्रदर्शन को बेहतर बनाने में मदद करता है, और N/P अनुपात को बढ़ाने से बैटरी के ओवरचार्ज प्रदर्शन पर बहुत कम प्रभाव पड़ता है।)

संदर्भ

डी रेन एट अल।जर्नल ऑफ पावर स्रोत 364(2017) 328-340


पोस्ट समय: दिसम्बर-15-2022