Lab Lithium-ion Battery In-Situ Gassing Volume Analyzer untuk R&D Baterai

Perilaku gas baterai lithium-ion

Produksi gas formasi:

Proses pembentukan baterai lithium-ion disertai dengan produksi gas dalam jumlah besar, yang terkait erat dengan sistem kimia sel, bahan anoda dan katoda, komponen elektrolit, dan kondisi pembentukan;

Kondisi formasi (seperti arus, tegangan cut-off, temperatur, tekanan, dll.) mempengaruhi waktu langkah formasi. Memperpendek siklus pembentukan secara efektif dapat sangat meningkatkan efisiensi produksi perusahaan ’ s baterai;

Saat ini, perusahaan pada dasarnya mengandalkan penilaian empiris untuk pengaturan proses dan kondisi pembentukan, dan kurangnya sarana dan dasar ilmiah dan efektif untuk memperbaiki kondisi pembentukan;

Produksi gas selama overcharge:

Risiko overcharge adalah masalah keamanan yang sangat penting dalam penggunaan aktual baterai lithium-ion;

Baterai lithium-ion akan mengalami reaksi samping yang serius selama proses pengisian daya yang berlebihan, dan sering kali disertai dengan produksi gas dalam jumlah besar, yang membuat volume atau tekanan internal baterai meningkat dengan cepat, sehingga meningkatkan risiko pelepasan panas;

Produksi gas selama penyimpanan atau siklus:

Selama penyimpanan atau siklus jangka panjang, baterai lithium-ion perlahan akan mengalami reaksi samping dan menghasilkan gas, terutama pada kondisi suhu tinggi, yang lebih mungkin terjadi. Ini adalah masalah keandalan yang sangat kritis untuk baterai lithium-ion.

Fungsi penganalisis volume gas in-situ

Seri GVM In-Situ Gas Volume Analyzer mengadopsi sistem pemantauan mekanis dengan akurasi tinggi, yang dapat merekam sel di tempat ’ perubahan volume dalam seluruh proses pengisian-pelepasan, dan dapatkan volume gas yang akurat dan tingkat perubahan volume sel selama setiap tahap.

*Peningkatan efisiensi: Mengevaluasi dengan cepat perilaku sel dengan gas beracun, mempersingkat periode R&D, dan meningkatkan efisiensi;

*Biaya turun: Membantu mengoptimalkan proses pembentukan, meningkatkan efisiensi produksi, dan mengurangi perusahaan ’ biaya produksi;

* Optimalisasi Desain Sel: Menghitung volume dan laju pemberian gas beracun selama seluruh proses pembentukan sel.

Dengan menggabungkan analisis kurva pembentukan tiga elektroda, evaluasi sistemik pada pengaruh faktor desain yang berbeda pada pembentukan sel dapat diimplementasikan, dan membantu mengoptimalkan kinerja sel dengan meningkatkan pembentukan SEI.

*Keandalan & Desain Keselamatan: Monitor volume gas di Situ juga dapat mempelajari dan menganalisis perilaku penyerangan dgn gas beracun selama uji penyalahgunaan overcharge, siklus suhu tinggi, dan sebagainya.

Metode tes tradisional

Pengukuran Volume Ex-Situ:

Metode perpindahan volume telah banyak digunakan untuk mengukur volume sel setelah penggasan. Mudah dioperasikan tetapi hanya memberikan informasi terbatas:

* Pengukuran titik tunggal: tidak dapat memperoleh perubahan volume dan laju pembentukan gas beracun dari seluruh proses pembentukan sel9;

* Pengukuran non-in-situ: mudah terganggu, oleh lingkungan eksternal selama proses pengukuran transfer;

*Ditimbang dengan keseimbangan Umum: tidak dapat mencapai pengukuran online, jangka panjang, stabil, dan akurasi tinggi.

* Pemborosan sel yang tinggi: tidak dapat menghilangkan pengaruh konsistensi sel.

Pengukuran Tekanan Internal

Pengukuran Tekanan Internal adalah metode lain yang banyak digunakan, yang memantau perubahan tekanan internal sel dengan menanamkan perangkat senor tekanan ke dalam sel. Metode ini hanya dapat diterapkan pada sel prismatik, dan perlu menyiapkan sampel sel khusus, sehingga rumit dalam pengoperasian dan memakan biaya tinggi.

Solusi kreatif

ln-s saya pengukuran tu:

Dengan sistem penginderaan mekanis berakurasi tinggi yang dikembangkan sendiri yang dipasang di monitor volume gas in situ seri GVM, kami dapat menerapkan sistem penginderaan jangka panjang & pengukuran stabilitas tinggi dari proses gassing Baterai Lithium Ion; Modul akuisisi data ADC dengan akurasi tinggi diterapkan, dan dikoordinasikan dengan perangkat lunak monitor volume gas in situ multi-fungsi MISG. Perubahan volume selama pengisian daya—proses pengosongan baterai lithium ion dapat dipantau secara real-time, dan menampilkan tingkat pembengkakan dan penyusutan baterai secara online. Melalui data komunikasi berbasis CAN,* mudah untuk mengimplementasikan pembengkakan multi-modul.

Seri GVM adalah monitor volume gas in-situ pertama di Industri baterai lithium Ion.

* Dikembangkan dengan CATL, perusahaan baterai berdaya tinggi dan disahkan secara eksklusif untuk paten.

Diagram konstitusi perangkat dan perangkat lunak

Sistem uji pembelajaran berenergi tinggi: pemantauan online in-situ jangka panjang, dan memenuhi persyaratan akurasi;

Perangkat lunak pengujian khusus ： pengumpulan dan tampilan data sistem pengujian mekanis secara real-time, dan menggambar kurva perubahan volume secara otomatis;

Sistem bantu: desain struktur khusus, nyaman untuk campur tangan dalam mendukung sistem bantu, mewujudkan kontrol penyesuaian suhu uji.

Aplikasi

Analisis pembentukan gas

1. Bahan yang berbeda ’ aplikasi formasi-gassing

Kondisi pengujian: 25 ℃ 0,04C/0,1C

Bahan A yang dimodifikasi memiliki ukuran partikel yang lebih kecil daripada bahan B konvensional, dan reaksi pembentukan film SEI lebih memadai selama pembentukan, dan produksi gas lebih besar;

Dengan parameter desain yang sama, hanya dilakukan modifikasi dan modifikasi permukaan material. Dengan membandingkan produksi gas dan laju produksi gas dari pembentukan sel, efek bahan yang diproses pada pembentukan sel dapat diperoleh dengan cepat dan intuitif, membantu pengembangan dan peningkatan bahan baru.

2. Elektrolit yang berbeda ’ aplikasi formasi-gassing (kondisi pengujian: 25 ℃ 0,02 ℃ )

Pada elektrolit yang sama, produksi gas pembentukan sel dan laju produksi gas elektrolit B dengan aditif tertentu lebih besar daripada elektrolit A tanpa aditif. Aditif ini dapat membuat reaksi pembentukan film sel lebih lengkap;

Aditif dalam elektrolit memiliki pengaruh besar pada reaksi pembentukan film SEI pada tahap pembentukan sel. Dengan membandingkan perubahan volume produksi gas dan laju produksi gas dari pembentukan sel oleh elektrolit dengan aditif yang berbeda, efek aditif pada pembentukan sel dapat dievaluasi dengan cepat. Pengaruh proses pembentukan, dikombinasikan dengan kurva pembentukan tiga elektroda, membantu meningkatkan formulasi elektrolit dengan cara yang ditargetkan.

3. Suhu dan laju kondisi pembentukan yang berbeda

Formasi di bawah suhu yang berbeda

Saya Dalam proses pembentukan yang sama, reaksi pembuatan film SEI lebih memadai pada suhu tinggi 45deqC dibandingkan dengan 25degC.

Formasi di bawah tingkat biaya yang berbeda

Pada suhu yang sama dengan laju pembentukan yang berbeda, titik awal reaksi tegangan pembentukan lebih rendah pada laju yang lebih kecil.

Pengaturan parameter kondisi pembentukan sel mempengaruhi waktu pembentukan sel dan kualitas film. Mempersingkat waktu pembentukan sel secara efektif dapat sangat meningkatkan efisiensi produksi sel perusahaan. Dengan mengatur parameter kondisi pembentukan yang berbeda, titik awal dari tegangan produksi gas sel di bawah kondisi pembentukan yang berbeda dan produksi gas dan tingkat produksi gas pada setiap tahap pembentukan diperoleh secara kuantitatif, yang membantu memandu peningkatan pembentukan sel. proses dan teknologi, dan meningkatkan efisiensi produksi perusahaan.

Analisis overcharge-gas

1. Bahan NCM yang berbeda ’ aplikasi overcharge-gassing (kondisi pengujian: 25 ℃ 0,5 ℃ )

Membandingkan SOC sel selama produksi gas, dapat ditemukan bahwa sel nikel tinggi menghasilkan gas lebih awal;

Dengan memantau proses pengisian normal sel baterai dan perubahan volume dan suhu dari pengisian berlebih hingga 200% SOC, dan sesuai dengan kurva tiga elektroda, potensi dan laju reaksi dari sejumlah besar reaksi samping, potensi litium yang kelebihan muatan, dan potensi penguraian material elektroda positif dapat diperoleh secara akurat Dan menilai serta informasi terkait lainnya, secara kuantitatif membantu menganalisis dan mempelajari kinerja bahan yang terlalu mahal, membuat peningkatan yang ditargetkan, dan meningkatkan efisiensi R&D.

2. Bahan NCM yang berbeda ’ aplikasi overcharge-gassing (kondisi pengujian: 25 ℃ 0,5 ℃ )

* Pada rentang voltase normal, perubahan volume sel kurang dari 1,2%, yang pada dasarnya disebabkan oleh pembengkakan struktural yang disebabkan oleh interkalasi litium. Ketika SOC Ni-2 tinggi lebih besar dari 40%, pembengkakan struktural Ni-1 tinggi sedikit lebih besar daripada Ni-2 tinggi;

* Setelah pengisian berlebih ke 5V, SOC bahan Ni-2 tinggi lebih lambat dari bahan Ni-1 tinggi, yang menunjukkan bahwa bahan Ni-2 tinggi dapat beradaptasi dengan tegangan pengisian yang lebih tinggi, melepaskan lebih banyak kapasitas dan meningkatkan kepadatan energi sel. sambil mempertahankan struktur yang stabil;

* SOC dan voltase sel yang sesuai dengan titik awal produksi gas dapat diperoleh dengan menggunakan metode in-situ untuk terus memantau perilaku produksi gas overcharge; yang kondusif untuk pengembangan langkah kerja R&.D selanjutnya

3.Jenis dan isi aditif elektrolit

Membandingkan perilaku overcharge gassing sel lithium-ion dengan dua jenis dan kandungan aditif yang berbeda, dapat ditemukan bahwa potensi reaksi aditif-A lebih rendah daripada aditif-B, dan total gassing sedikit lebih rendah, itu dapat lebih baik digunakan sebagai aditif perlindungan overcharge.

Analisis siklus-gas

Bahan NCM berbeda ’ aplikasi overcharge-gassing (kondisi pengujian: 60 ℃ 0,5 ℃ 3-4.2V)

* Sel A dan Sel B menggunakan bahan terner yang berbeda, volume sel sel-B meningkat lebih dari sel A, dan volume ireversibel meningkat dari 0,01 ml menjadi 0,04 ml;

* Analisis kuantitatif membantu menganalisis kinerja siklus berbagai bahan, meningkatkan efisiensi penelitian dan pengembangan.

Analisis penyimpanan-gas

1. Membandingkan kondisi modifikasi NCM811

Kondisi pengujian: muatan penuh 4.2V pada 85 ℃ untuk 4H

Hasil menunjukkan bahwa penurunan tegangan NCM811 pada metode modifikasi-1 lebih besar dibandingkan dengan metode modifikasi-2 pada suhu 85 °C, dan produksi gas lebih banyak;

Metode in-situ dapat digunakan untuk terus memantau perilaku produksi gas penyimpanan; yang dapat membandingkan keuntungan dari berbagai metode modifikasi bahan, meningkatkan efisiensi penelitian dan pengembangan.

2. Membandingkan berbagai jenis elektroda

Kondisi pengujian: muatan penuh 4.2V pada 85 ℃ untuk 4H

*SEBUAH dan B sel mengadopsi sistem elektrolit yang berbeda. Dari kurva perubahan volume sel selama penyimpanan muatan penuh, dapat dilihat bahwa sel EL-A menghasilkan lebih banyak gas daripada sel EL-B, yang menunjukkan bahwa elektrolit sistem mudah menghasilkan gas di bawah suhu tinggi dan tekanan tinggi;

* Analisis kuantitatif dapat membantu mempelajari kinerja produksi gas dari elektrolit yang berbeda, dan meningkatkan efisiensi penelitian dan pengembangan.

3 .Perbandingan suhu penyimpanan yang berbeda

Kondisi pengujian: muatan penuh 4.2V pada 85℃ selama 4 jam

Sel memiliki kinerja penyimpanan yang baik pada suhu 70 °C dan produksi gas yang tinggi pada suhu 85 °C ;

Dengan menggunakan metode in situ untuk terus memantau perilaku produksi gas penyimpanan, titik awal dan titik maksimum produksi gas dapat diperoleh, yang berguna untuk R & Personel D untuk melakukan langkah R& D kerja.

Persyaratan parameter dan instalasi

Parameter

1. Berat total sel kantong yang akan diuji: IO-IOOOg, ukuran maksimum (tidak termasuk tab, seperti yang ditunjukkan di bawah): 180*120 mm

2. Suhu uji sel: 20-85 ℃

3.Resolusi perubahan volume: ＜ 1pL

4.Deteksi akurasi perubahan volume: ＜ 1OpL

5. Stabilitas sistem ＜ 20pL(RT25 ℃ , ＜ 30 menit), ＜ 50uL(RT25 ℃ , 30 menit-12 jam)