低溫對于21700電池循環性能的影響

時間:2021-07-30 08:29來源:新能源Leader 作者:憑欄眺
點擊:

 

   溫度對于鋰離子電池的性能會產生顯著的影響,高溫能夠提升鋰離子電池性能,低溫則會造成電池性能的下降。析鋰是鋰離子電池常見的低溫副反應之一,析鋰不僅會造成鋰離子電池容量的快速衰降,甚至可能引發安全風險。

 

   近日,北京理工大學的Daozhong Hu(第一作者)和Ning Li(通訊作者)、Yuefeng Su(通訊作者)等人分析了低溫對于21700電池性能的影響,研究表明低溫循環過程中的容量衰降主要來自負極的析鋰,以及由此引起的界面副反應。

 

   實驗中的研究對象為商業21700電池,其正極為NCA材料,負極為石墨材料,電池分別在-35℃、-20℃、0℃和25℃四個溫度下進行循環,在四個溫度下電池的放電容量分別為2.58、3.41、3.69和3.98Ah(1C倍率放電)。從下圖a的循環曲線可以看到在25℃下循環200次后,剩余容量3.67Ah,容量保持率92.2%,0℃循環200次后剩余容量3.46Ah,容量保持率93.7%,而當溫度降低到-20℃后電池容量發生了快速衰降,20次循環后就降低到了1.398Ah,而-35℃循環的電池10次循環后就降低到了0.041Ah。不同溫度下的電壓曲線也存在較大的差距,-20℃和-35℃循環的電池在充電和放電的過程中都發生了明顯的電壓波動,而0℃和20℃循環的電池則具有平滑的電壓曲線。從下圖d所示的EIS測試結果可以看到,電池在低溫下循環后電池的歐姆阻抗和SEI膜阻抗出現了顯著的增加。

圖片

   金屬鋰在負極表面析出是造成鋰離子電池低溫循環容量衰降的主要原因,靜置電壓法是探測負極析鋰的有效方法,下圖a和b對比了25℃和-20℃循環的電池在不同SoC的靜置電壓曲線。從下圖a可以看到25℃循環的電池,在停止充電后電壓首先是快速降低,此后僅展現了一個電壓平臺,而對于-20℃下循環的電池在停止充電后電池的電壓曲線出現了兩個電壓平臺,這個多余的平臺在充電至20%SoC以上時就開始出現。這一現象我們在dV/dt曲線上觀察的更為明顯(下圖c),這其中的第一個電壓平臺主要來自于負極表面析出的金屬鋰在靜置的過程中重新嵌入到石墨的內部,隨著充電SoC的提高,這一電壓平臺逐漸延長,表明石墨表面的析鋰也隨著SoC的提高而增加,這表明在低溫循環時負極表面的析鋰現象時引起鋰離子電池容量衰降的重要原因。

圖片

   下圖中作者展示了不同溫度循環后的負極表面形貌的變化,從下圖中能夠看到-35℃和-20℃循環后的負極表面出現了大量疏松的厚SEI膜層,而在0℃和25℃循環的負極表面則相對比較光滑,沒有觀察到大量的電解液分解產物。

圖片

   為了進一步分析不同溫度循環后的負極界面膜的化學成分,作者采用XPS工具對循環后的負極表面成分進行了分析,從下圖的C1s可以看到-35℃循環后的負極在288eV附近的C=O峰強度要明顯的高于25℃循環后的負極,這表明-35℃低溫循環后負極表面的烷基碳酸鋰、Li2CO3等電解液分解成分顯著增加,這主要是因為負極低溫循環的過程中表面析出了較多的高反應活性的金屬鋰,從而引起了電解液在其表面反應的加劇。

圖片

   下圖中作者采用透射電鏡對在不同溫度下循環后的正極材料的晶體結構進行了分析,從圖中能夠看到不同溫度循環后的正極在晶體結構、層間距上沒有明顯的變化,這表明低溫循環過程中正極基本沒有衰降。

圖片

   Daozhong Hu的研究表明21700電池在低溫下循環的主要衰降機理為低溫誘發的負極析鋰反應,負極表面析出的高活性的金屬鋰會引起電解液在負極表面的反應加劇,使得負極SEI膜增厚,引起界面阻抗的增加,導致鋰離子電池容量衰降和性能下降。


(責任編輯:子蕊)
文章標簽: 21700電池 電池循環
免責聲明:本文僅代表作者個人觀點,與中國電池聯盟無關。其原創性以及文中陳述文字和內容未經本網證實,對本文以及其中全部或者部分內容、文字的真實性、完整性、及時性本站不作任何保證或承諾,請讀者僅作參考,并請自行核實相關內容。
凡本網注明 “來源:XXX(非中國電池聯盟)”的作品,均轉載自其它媒體,轉載目的在于傳遞更多信息,并不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責。
如因作品內容、版權和其它問題需要同本網聯系的,請在一周內進行,以便我們及時處理。
QQ:503204601
郵箱:cbcu@www.astra-soft.com
猜你喜歡
專題
相關新聞
本月熱點
歡迎投稿
聯系人:王女士
Email:cbcu#www.astra-soft.com
發送郵件時用@替換#
電話:010-56284224
在線投稿
微信公眾號
主站蜘蛛池模板: 中文无码久久精品| 18av黄动漫网站在线观看| 亚洲资源在线视频| 国产精品va一级二级三级| 日韩美女中文字幕| 精品福利一区二区三区| 91香蕉视频黄色| 久久九九久精品国产日韩经典 | 男人天堂视频网| 久久机热这里只有精品无需| 中文字幕亚洲欧美| 午夜第九达达兔鲁鲁| 国产精品无圣光一区二区| 无码一区18禁3D| 欧美日韩一区二区综合| 老子影院伦不卡欧美| 老司机久久精品| xxxx日本在线| 久久国产欧美日韩精品| 亚洲欧美日韩精品在线| 国产91久久精品一区二区| 国产精品社区在线观看| 年轻的妈妈在完整有限中字第4| 最新中文字幕在线| 波多野结av衣东京热无码专区| 色婷婷天天综合在线| 北条麻妃久久99精品| h成人在线观看| 中国jizzxxxx| 久久久久免费精品国产小说 | 亚洲美女自拍视频| 午夜国产精品久久影院| 国产xxxxx在线观看| 国产a国产片色老头| 国产一区二区不卡免费观在线| 国产剧情一区二区| 国产好爽…又高潮了毛片| 国产欧美曰韩一区二区三区| 国产精品视频一| 国内精品自产拍在线观看91| 在线视频网址免费播放|