या पेपरमध्ये, पॉझिटिव्ह इलेक्ट्रोड NCM111+LMO सह 40Ah पाउच बॅटरीच्या ओव्हरचार्ज कामगिरीचा प्रयोग आणि सिम्युलेशनद्वारे अभ्यास केला जातो.ओव्हरचार्ज करंट अनुक्रमे 0.33C, 0.5C आणि 1C आहेत.बॅटरीचा आकार 240mm * 150mm * 14mm आहे.(3.65V च्या रेट केलेल्या व्होल्टेजनुसार गणना केली जाते, त्याची व्हॉल्यूम विशिष्ट ऊर्जा सुमारे 290Wh/L आहे, जी अजूनही तुलनेने कमी आहे)
ओव्हरचार्ज प्रक्रियेदरम्यान व्होल्टेज, तापमान आणि अंतर्गत प्रतिकार बदल चित्र 1 मध्ये दर्शविले आहेत. हे ढोबळमानाने चार टप्प्यात विभागले जाऊ शकते:
पहिला टप्पा: १
दुसरा टप्पा: 1.2
तिसरा टप्पा: 1.4
चौथा टप्पा: SOC>1.6, बॅटरीचा अंतर्गत दाब मर्यादेपेक्षा जास्त होतो, आवरण फुटते, डायाफ्राम आकुंचन पावते आणि विकृत होते आणि बॅटरी थर्मल रनअवे होते.बॅटरीमध्ये शॉर्ट सर्किट होते, मोठ्या प्रमाणात ऊर्जा वेगाने सोडली जाते आणि बॅटरीचे तापमान झपाट्याने 780°C पर्यंत वाढते.
ओव्हरचार्ज प्रक्रियेदरम्यान निर्माण होणाऱ्या उष्णतेमध्ये हे समाविष्ट आहे: उलट करता येणारी एन्ट्रॉपी उष्णता, जौल उष्णता, रासायनिक अभिक्रिया उष्णता आणि अंतर्गत शॉर्ट सर्किटद्वारे सोडलेली उष्णता.रासायनिक अभिक्रियेच्या उष्णतेमध्ये Mn च्या विरघळल्याने सोडलेली उष्णता, इलेक्ट्रोलाइटसह धातूच्या लिथियमची प्रतिक्रिया, इलेक्ट्रोलाइटचे ऑक्सीकरण, SEI फिल्मचे विघटन, नकारात्मक इलेक्ट्रोडचे विघटन आणि सकारात्मक इलेक्ट्रोडचे विघटन यांचा समावेश होतो. (NCM111 आणि LMO).तक्ता 1 प्रत्येक प्रतिक्रियेतील एन्थॅल्पी बदल आणि सक्रियता ऊर्जा दर्शविते.(हा लेख बाईंडर्सच्या बाजूच्या प्रतिक्रियांकडे दुर्लक्ष करतो)
चित्र 3 वेगवेगळ्या चार्जिंग करंट्ससह ओव्हरचार्जिंग दरम्यान उष्णता निर्मिती दराची तुलना आहे.चित्र 3 वरून खालील निष्कर्ष काढले जाऊ शकतात:
1) चार्जिंग करंट जसजसा वाढत जातो तसतसा थर्मल रनअवे वेळ वाढतो.
२) ओव्हरचार्जिंग दरम्यान उष्णतेच्या उत्पादनावर जौल उष्णतेचे वर्चस्व असते.SOC<1.2, एकूण उष्णता उत्पादन मुळात जूल उष्णतेच्या बरोबरीचे आहे.
३) दुसऱ्या टप्प्यात (१
4) SOC>1.45, मेटल लिथियम आणि इलेक्ट्रोलाइटच्या प्रतिक्रियेद्वारे सोडलेली उष्णता जौल उष्णतेपेक्षा जास्त असेल.
5) जेव्हा SOC>1.6, SEI फिल्म आणि नकारात्मक इलेक्ट्रोडमधील विघटन प्रतिक्रिया सुरू होते, तेव्हा इलेक्ट्रोलाइट ऑक्सिडेशन प्रतिक्रियेचा उष्णता उत्पादन दर झपाट्याने वाढतो आणि एकूण उष्णता उत्पादन दर सर्वोच्च मूल्यापर्यंत पोहोचतो.(साहित्यातील 4 आणि 5 मधील वर्णने चित्रांशी काहीशी विसंगत आहेत आणि येथे चित्रे प्रचलित असतील आणि समायोजित केली गेली आहेत.)
6) ओव्हरचार्ज प्रक्रियेदरम्यान, इलेक्ट्रोलाइटसह धातूच्या लिथियमची प्रतिक्रिया आणि इलेक्ट्रोलाइटचे ऑक्सीकरण या मुख्य प्रतिक्रिया आहेत.
वरील विश्लेषणाद्वारे, इलेक्ट्रोलाइटची ऑक्सिडेशन क्षमता, नकारात्मक इलेक्ट्रोडची क्षमता आणि थर्मल रनअवेचा प्रारंभ तापमान हे ओव्हरचार्जिंगसाठी तीन प्रमुख मापदंड आहेत.चित्र 4 ओव्हरचार्ज कार्यक्षमतेवर तीन प्रमुख पॅरामीटर्सचा प्रभाव दर्शवितो.हे पाहिले जाऊ शकते की इलेक्ट्रोलाइटच्या ऑक्सिडेशन क्षमतेत वाढ झाल्यामुळे बॅटरीच्या ओव्हरचार्ज कार्यक्षमतेत मोठ्या प्रमाणात सुधारणा होऊ शकते, तर नकारात्मक इलेक्ट्रोडच्या क्षमतेचा ओव्हरचार्ज कार्यक्षमतेवर थोडासा प्रभाव पडतो.(दुसर्‍या शब्दात, उच्च-व्होल्टेज इलेक्ट्रोलाइट बॅटरीची ओव्हरचार्ज कार्यप्रदर्शन सुधारण्यास मदत करते आणि N/P गुणोत्तर वाढवल्याने बॅटरीच्या ओव्हरचार्ज कार्यक्षमतेवर थोडासा परिणाम होतो.)
संदर्भ
डी. रेन आणि इतर.जर्नल ऑफ पॉवर सोर्सेस 364(2017) 328-340
पोस्ट वेळ: डिसेंबर-15-2022