Denne artikkelen analyserer årsakene til null spenning. Fokusert på fenomenet null spenning i batteriet forårsaket av elektrodegrader. Ved å identifisere årsaken til kortslutningen, tar vi sikte på å løse problemet nøyaktig og bedre forstå viktigheten av å kontrollere elektrodegrader under produksjon.
Eksperiment
1. Batteriforberedelse
Dette eksperimentet bruker litium-nikkel-kobolt-manganatmateriale (NCM111) som det positive aktive materialet. Bland det positive aktive materialet, SP kjønrøk, PVDF-bindemiddel og NMP-løsningsmiddel i et masseforhold på 66:2:2:30 for å lage en oppslemming. Oppslemmingen er belagt på en 15 μm tykk karbonbelagt aluminiumsfolie, og beleggmengden på den ene siden er 270 g/m2. Plasser den positive elektroden i en ovn ved en temperatur på (120±3) grader for å tørke i 24 timer, og deretter utføres kalandreringsprosessen for å gjøre den komprimerte tettheten til elektroden 3,28g/cm3. Det negative aktive materialet bruker litiumtitanatmateriale Li4Ti5O12. Bland det negative aktive materialet, SP carbon black-ledende middel, PVDF-bindemiddel og NMP-løsningsmiddel i henhold til masseforholdet 52:2:2:44 for å lage en slurry. Anodeslurryen er belagt på en 15 μm tykk karbonbelagt aluminiumsfolie, og beleggmengden på den ene siden er 214 g/m2. Plasser den negative elektroden i en ovn ved en temperatur på (110±3) grader for å tørke i 24 timer, og utfør deretter en rulleprosess for å gjøre den komprimerte tettheten til elektrodestykket 1,85 g/cm3. Den tørkede elektroden kuttes i biter med en bredde på (136,0±1,0) mm, og elektrodegradene bør ikke overstige 12μm. Elektrolytten bruker 1mol/L LiPF6/EC+EMC+DMC (volumforhold 1:1:1). Separatoren er en 20 μm tykk polyetylen (PE) porøs separator. Materialene ovenfor er satt sammen til 66160 celler med en designkapasitet på 45Ah. Etter vikling og montering ble toppdekselet på aluminiumsskallet sveiset og forseglet, og forsøkscellene ble plassert i en ovn ved en temperatur på (85±3) grader for å tørke i 24 timer.
Etter tørking fylles battericellene, og mengden elektrolytt er 200g. Etter elektrolyttfylling fikk cellene stå ved romtemperatur i 72 timer. Etter stående ble alle eksperimentelle celler testet for åpen kretsspenning (OCV), og den interne motstanden og spenningen til batteriet ble registrert.
2. Ladetest
Når du utfører intern motstands- og spenningsanalyse, bruk en intern AC-motstandstester for testing. Bruk 5V-50Et høypresisjonstestingssystem for batteriytelse for å teste batteriets ladeytelse. For celler som har blitt stående etter fylling, når du utfører en spenningstest, kortslutt først cellen for å redusere spenningen til 0, som er en nullspenningscelle.
Utfør deretter en ladetest på nullspenningscellen. Når omgivelsestemperaturen er (25±3) grader, brukes forskjellige strømmer (som 1A, 2A og 3A) til lading. Forsøkene ble utført i rekkefølgen strøm fra liten til stor og tid fra kort til lang. Ladetiden ble satt til henholdsvis 5 sekunder, 10 sekunder og 25 sekunder. Observer endringene i batterispenningen etter hver ladetid.
3.Selvutladningstest
Bruk en todimensjonal tester for elektrodegradanalyse. Bruk en AC intern motstandstester for intern motstand og spenningsanalyse. Bruk et 5V-50A-testsystem for batteriytelse med høy presisjon for å teste elektrisk ytelse. Bruk en høy- og lavtemperaturboks for å kontrollere celletemperaturen. Etter at nullspenningscellene før dannelsen er ladet, vises ikke lenger burr sikringer og nullspenning. Test den normale dannelsesprosessen til dette batteriet. Dannelsesprosessen er som følger:
① Etter at temperaturen på høytemperaturboksen når 120 grader, vent i 120 minutter.
②Lad med 1.0 ganger C-strøm til avskjæringsspenningen på 2,8V, bytt deretter til konstantspenningslading. Ladingsavbruddstiden er 2 timer.
③Vent i 10 minutter.
④Utlad med 1.0 ganger C-strøm til avskjæringsspenningen på 1,5V, og bytt deretter til konstantspenningsutladning. Utløpsavskjæringstiden er 2 timer.
⑤Vent i 10 minutter.
⑥Gjenta trinn 2 til 5 3 ganger.
⑦Lad med 1.0 ganger C-strøm, ladetiden er 0.7 timer, lad deretter med 2.3V konstant spenning, cut-off-strømmen er 0.45A. Gjennomfør selvutlading test på de dannede cellene. Bruk metoden for å teste statisk spenning og test spenningen i ikke mindre enn to måneder. Etter at cellene har fått stå ved romtemperatur (25±5) grader i 24 timer, testes og registreres åpen kretsspenning. Deretter fortsatte cellene å stå i romtemperatur i én måned og to måneder, og deretter ble åpen kretsspenning testet og registrert på nytt.
Resultater og diskusjon
1. Sammenligning av batterispenning før dannelse
Figur 1 viser batterispenningsendringene under 1A og 2A lading og etter stopp av lading. Det kan ses av figuren at et nullspenningsbatteri tilnærmet kan betraktes som en kortslutning forårsaket av interne grader. Batteriet tåler en strømtest på mindre enn 2A innen 1 minutt. Når ladestrømmen er 1A og 2A, på grunn av kortslutningen forårsaket av interne grader, når spenningen en stabil verdi og endres ikke lenger. Når ladingen stoppes, går spenningen raskt tilbake til 0.
Fortsett å øke ladestrømmen, endre ladestrømmen til 3A, og still inn ladetiden til henholdsvis 5s, 10s og 25s. Testkurven for batterilading er vist i figur 2.
I følge observasjonen i figur 2, når ladestrømmen når 3A, er spenningsendringen til batteriet lik den for 1A og 2A lading under ladetiden på 5 sekunder og 10 sekunder. Ettersom ladetiden forlenges, når ladetiden overstiger 10 sekunder, stiger spenningen sakte. Når ladetiden når 20 sekunder, stiger spenningen raskt. Etter at ladingen stopper, synker spenningen sakte, og det forrige nullspenningsfenomenet vises ikke på kort tid.
Basert på hastigheten på spenningsendring under lading, kan det konkluderes med at gratene inne i batteriet har blitt termisk smeltet sammen på grunn av varmen generert ved lading. Før gratene smelter, viser spenningen et sakte stigende trinn innen 10 til 20 sekunder etter at ladingen starter.
Etter 20 sekunder smelter boret, og batterispenningen stiger raskt. Etter å ha stoppet ladingen synker batterispenningen sakte. Det er verdt å merke seg at etter burr-sikringene forblir metallurenheter inne i batteriet, noe som forårsaker selvutlading raskere enn vanlige batterier. Derfor, etter normalisering av batteriet, er det nødvendig å teste selvutladingshastigheten.
2. Sammenligning av selvutlading av batteri etter dannelse
Batteriet valgt for eksperimentet ble ladet og utladet i henhold til dannelsesprosessen ovenfor. Etter trinn ⑦ var ladetilstanden (SOC) til batteriet omtrent 80 %. Selvutladingstesten av batteriet ble utført ved romtemperatur og sammenlignet med batterier som inneholdt urenheter fra samme batch. Testdataene er vist i tabell 1.
Det kan sees fra tabell 1 at selvutladingen av batteriet forårsaket av grader eksisterer og har innvirkning på batteriets ladeholdingsevne. Å analysere årsakene til unormale selvutladninger gjennom ladestrøm kan intuitivt reflektere den unormale situasjonen til elektrodegrader under produksjonsprosessen.
Dette viser at det er nødvendig å styrke kravene til prosesskontroll ytterligere under produksjonsprosessen og vedlikeholde kutteren i tide for å sikre batteriytelse og redusere sikkerhetsfarer. Etter at graten er blåst, er det fortsatt metallurenheter inne i elektroden.
I henhold til selvutladingsdataene etter måling av batterikapasiteten, kan det konkluderes med at etter at et normalt batteri har vært i romtemperatur i en måned, faller spenningen med omtrent 7mV; etter to måneder synker spenningen med ca. 10mV. Dette viser at selvutladingshastigheten for batterier med for mye grader er større enn for vanlige batterier. Tatt i betraktning spenningen før dannelsen og selvutladingsdataanalysen etter kapasitetsdeling, kan det konkluderes med at overdreven grader vil føre til unormal batteriladningsretensjon. Gradene på batterielektrodene vil ikke forsvinne helt og vil påvirke ytelsen til batteriet på lang sikt.
Oppsummert har grader en negativ innvirkning på batteriytelsen, så det må iverksettes tiltak for å redusere dannelsen av grader under produksjonsprosessen for å sikre batteriytelse og sikkerhet.
Konklusjon
I batteriproduksjonsprosessen er kontroll av størrelsen på elektrodegrader en nøkkelparameter. Når en grad forårsaker kortslutning, vil spenningen på batteriet bli 0 etter fylling. Ved å lade et kortsluttet batteri forårsaket av en grad med liten strøm, kan det observeres en stabil spenning. Når strømmen når sikringsverdien, er det fortsatt metallurenheter inne i batteriet, som vil fortsette å påvirke selvutladingen av batteriet, noe som resulterer i en høyere selvutladningshastighet enn vanlige batterier. Denne metoden kan brukes til å identifisere batterikortslutninger forårsaket av grader under batteriproduksjon. Ved å observere spenningsendringer kan vi veilede styrkingen av inspeksjoner av slisse-, stanse- og viklingsutstyr under batteriproduksjonsprosessen for å unngå produksjon av store mengder ukvalifiserte batterier. Derfor, ved å lade kortslutte batterier forårsaket av grader med lav strøm og overvåke spenningsendringer, kan problemer i batteriproduksjonsprosessen identifiseres effektivt og relevante prosesskontroller kan veiledes for å sikre batterikvalitet og ytelse.
