IEST unterstützt wissenschaftliche Forschung und Untersuchung der Leistung von Lithium-Ionen-Batterien auf Siliziumbasis unter verschiedenen äußeren Drücken

Untersuchung der Leistung von Lithium-Ionen-Batterien auf Siliziumbasis unter verschiedenen äußeren Drücken

Informationen zum Autor und Zusammenfassung des Artikels

Kürzlich untersuchte die Forschungsgruppe von Tan Peng an der Universität für Wissenschaft und Technologie in China (Erstautor Zhiyuan Zhang) die Auswirkungen von äußerem Druck auf die Polarisation und die Zyklusleistung von Siliziumanoden-Lithiumbatterien und stellte fest, dass geeigneter äußerer Druck die Polarisation der Lithiumbatterien verringern kann Batteriezelle während des Radfahrens. , und die Anwendung eines abgestuften externen Drucks während des Batteriezyklus kann die Lebensdauer erheblich verbessern. Die Forschungsergebnisse können als wirksame Strategie zur Erhöhung der Kapazität von Lithium-Ionen-Batterien auf Basis siliziumbasierter negativer Elektroden und als Leitfaden für das Prozessdesign von Batteriepacks genutzt werden.

Experimenteller Plan

1.Batteriekern-Designsystem und Lade- und Entladebedingungen: wie in der Tabelle unten gezeigt.

2.Hochpräzise Ausrüstung zur In-situ-Schwellungscharakterisierung:Die In-situ-Schwellungsausrüstung IEST-SWE2100 wird verwendet, um einen präzisen externen Druck auf die Zelle auszuüben und eine Dickenschwellung zu erkennen.

Visuelle und textuelle Analyse

Der Autor untersuchte den Einfluss der Polarisation auf den Lade- und Entladevorgang durch Veränderung des äußeren Drucks, der auf die Oberfläche des Batteriekerns ausgeübt wird. Es wurde festgestellt, dass sich mit zunehmendem Druck die Spitzenposition der Differenzkapazitätskurve zunächst nach links und dann nach rechts bewegte, wobei der Batteriekern, der 0,02 MPa entspricht, die kleinste Polarisation aufweist, was darauf hinweist, dass dieser Druck am stärksten ist geeignete Testbedingung.

Erkunden Sie weiterhin die Zyklenlebensdauer des Batteriekerns unter dem Außendruck von 0,02 MPa. Mit fortschreitendem Zyklus besteht der Trend der Ausdehnungsdicke des Batteriekerns aus drei Phasen: schnelles Wachstum, langsames Wachstum und schnelles Wachstum. Dieses Phänomen entspricht dem Kapazitätsdämpfungstrend.

Durch die Kombination von CT und SEM zur Analyse des Dickenunterschieds des Batteriekerns vor und nach der Alterung wurde festgestellt, dass aufgrund unterschiedlicher Bindungskräfte auch die Dickenausdehnung an verschiedenen Stellen des Batteriekerns nach der Alterung des Batteriekerns unterschiedlich sein wird Der Elektrolyt trocknet aus, der Kontakt zwischen den Partikeln verschlechtert sich, es kommt zu vermehrten Nebenreaktionen usw. Diese führen dazu, dass die Polarisierung des Batteriekerns zunimmt und die Kapazität abnimmt.

Basierend auf der obigen Analyse entwickelte der Autor eine Möglichkeit, die Lebensdauer des Batteriekerns zu verbessern. Während des Zyklusvorgangs des Batteriekerns wird der äußere Druck kontinuierlich erhöht, wodurch die Kapazität des Batteriekerns bis zu einem gewissen Grad wieder ansteigen kann. Mit fortschreitendem Zyklus zersetzt sich der Elektrolyt und es entstehen schwere Gase, die Partikelausdehnungslücke vergrößert sich und es kommt zu einer Zunahme von Nebenreaktionen. Der Kapazitätsverlust kann durch die Belastung mit zunehmendem Druck verlangsamt werden. Im Vergleich zur Anwendung eines festen Drucks von 0,02 MPa erhöht die Stufenkraftmethode die Kapazitätserhaltungsrate des Batteriekerns von 80 % auf 85 %.

Zusammenfassen

Bei der Untersuchung der Auswirkungen von äußerem Druck auf die Polarisation und die Zyklusleistung von Siliziumanoden-Lithiumbatterien wurde festgestellt, dass ein geeigneter äußerer Druck die Polarisation der Zelle während des Zyklus verringern kann und dass die Anwendung eines abgestuften externen Drucks während des Batteriezyklus die Zykluslebensdauer erheblich verbessern kann . Die Forschungsergebnisse können als wirksame Strategie zur Erhöhung der Kapazität von Lithium-Ionen-Batterien auf Basis siliziumbasierter negativer Elektroden und als Leitfaden für das Prozessdesign von Batteriepacks genutzt werden.

Empfohlene Testausrüstung im Zusammenhang mit IEST

In-situ-Schwellungsanalysesystem (IEST) der SWE-Serie:Unter Verwendung einer äußerst stabilen und zuverlässigen Automatisierungsplattform, die mit einem hochpräzisen Dickenmesssensor ausgestattet ist, kann es den Dickenänderungsbetrag und die Änderungsrate des Batteriekerns während des gesamten Lade- und Entladevorgangs messen und die folgenden Funktionen erreichen:

1. Testen Sie die Schwellungsdickenkurve der Batterie unter konstanten Druckbedingungen.

2. Testen Sie die Quellkraftkurve der Batterie unter Bedingungen mit konstantem Spalt.

3. Batterie-Kompressionsleistungstest: Spannungs-Dehnungs-Kurve – Kompressionsmodul.

4. Schritt-für-Schritt-Test der Batteriequellkraft.

5. Verschiedene Temperaturregelungen: -20 ~ 80 °C.