Лабораторный анализатор объема газовыделения на месте для литий-ионных аккумуляторов для исследования и разработки аккумуляторов

Газообразование литий-ионных аккумуляторов

Добыча пластового газа:

Процесс формирования литий-ионных аккумуляторов сопровождается выделением большого количества газа, что тесно связано с химической системой элемента, материалами анода и катода, компонентами электролита и условиями формирования;

Условия формирования (такие как ток, напряжение отсечки, температура, давление и т. д.) влияют на время этапа формирования. Эффективное сокращение цикла формирования может значительно повысить эффективность производства предприятия. ’ батарея;

В настоящее время предприятия в основном полагаются на эмпирические суждения при определении процесса и условий формирования и не имеют научных и эффективных средств и базы для улучшения условий формирования;

Производство газа при перезарядке:

Риск перезарядки является очень важной проблемой безопасности при фактическом использовании литий-ионных аккумуляторов;

Литий-ионные батареи будут иметь серьезные побочные реакции во время процесса перезарядки, и они часто сопровождаются выделением большого количества газа, что приводит к быстрому увеличению объема или внутреннего давления батареи, увеличивая риск теплового разгона;

Производство газа во время хранения или цикла:

При длительном хранении или циклировании литий-ионные батареи будут медленно вступать в побочные реакции и выделять газ, особенно в условиях высокой температуры, что более вероятно. Это очень важный вопрос надежности литий-ионных аккумуляторов.

Функции полевого анализатора объема газовыделения

Анализатор объема газа на месте серии GVM использует высокоточную механическую систему мониторинга, которая может регистрировать ячейки на месте. ’ изменения объема в течение всего процесса заряда-разряда, а также получение точного объема выделения газа и скорости изменения объема на каждом этапе.

* Повышение эффективности: быстро оценить газовыделение клеток, сократить период исследований и разработок и повысить эффективность;

*Снижение затрат: помогите оптимизировать процесс формирования, повысить эффективность производства и уменьшить предприятие ’ стоимость производства;

* Оптимизация дизайна ячейки: количественно определите объем и скорость выделения газа в течение всего процесса формирования клеток1.

В сочетании с трехэлектродным анализом кривой формирования можно реализовать системную оценку влияния различных конструктивных факторов на формирование ячеек и помочь оптимизировать работу ячейки за счет улучшения формирования SEI.

*Надежность и эффективность Конструкция безопасности: Монитор объема газа на месте также может изучать и анализировать газообразование во время испытаний на перегрузку, циклы высокой температуры и т. д.

Традиционный метод испытаний

Измерение объема ex-situ:

Метод вытесняемого объема широко используется для измерения объема клеток после газации. Он прост в эксплуатации, но предоставляет только ограниченную информацию:

* Одноточечное измерение: невозможно получить изменение объема и скорость выделения газа всего процесса формирования клеток;

* Измерение не на месте: легко подвергается влиянию внешней среды во время процесса измерения передачи;

*Взвешено на общих весах: невозможно обеспечить онлайн, долгосрочное, стабильное и высокоточное измерение.

* Высокий уровень отходов клеток: невозможно устранить влияние консистенции клеток.

Измерение внутреннего давления

Измерение внутреннего давления является еще одним широко используемым методом, который отслеживает изменение внутреннего давления в ячейках путем имплантации датчика давления в ячейку. Этот метод можно применять только к призматическим ячейкам, и для него необходимо приготовить специальный образец ячейки, поэтому он сложен в эксплуатации и требует больших затрат.

Креативное решение

пер-с я измерение ту:

С собственной высокоточной системой механических датчиков, установленной в мониторе объема газа серии GVM in situ, мы можем внедрить непрерывный и долгосрочный анализ. высокостабильное измерение процесса газовыделения литий-ионных аккумуляторов; Применяется высокоточный модуль сбора данных АЦП, который координируется с многофункциональным программным обеспечением для мониторинга объема газа на месте MISG. Изменение объема во время зарядки-разрядки литий-ионного аккумулятора можно отслеживать в режиме реального времени и отображать уровень вздутия и усадки аккумулятора в режиме онлайн. С помощью коммуникационных данных на основе CAN* удобно реализовывать многомодульное расширение.

Серия GVM — это первые мониторы объема газа на месте в индустрии литий-ионных аккумуляторов.

* Разработан совместно с CATL, ведущим производителем аккумуляторов, и авторизован исключительно для получения патента.

Структурная схема устройства и программное обеспечение

Высокоэнергетическая обучающая тестовая система: долгосрочный онлайн-мониторинг на месте и соответствие требованиям к точности;

Специальное тестовое программное обеспечение ： сбор и отображение данных системы механических испытаний в режиме реального времени и автоматическое построение кривых изменения объема;

Вспомогательная система: специальная конструкция конструкции, удобная для вмешательства в вспомогательную систему, реализующая контроль регулировки тестовой температуры.

Приложения

Анализ газообразования пласта

1. Различные материалы ’ применение для газификации пласта

Условия испытаний: 25 ℃ 0,04°С/0,1°С

Модифицированный материал A имеет меньший размер частиц, чем обычный материал B, и реакция образования пленки SEI более достаточна во время формирования, а производство газа больше;

При тех же параметрах конструкции выполняется только модификация и модификация поверхности материала. Сравнивая газообразование и газообразование при формировании клеток, можно быстро и интуитивно определить влияние обработанного материала на формирование клеток, что помогает в разработке и улучшении новых материалов.

2. Другой электролит ’ s применение пластового газа (условия испытаний: 25 ℃ 0,02 ℃ )

В одном и том же электролите газообразование и газообразование электролита В с определенной добавкой выше, чем у электролита А без добавок. Эта добавка может сделать реакцию образования клеточной пленки более полной;

Добавки в электролит оказывают большое влияние на реакцию образования пленки SEI на стадии формирования ячейки. Путем сравнения изменений объема газообразования и скорости образования газообразных ячеек электролитом с различными добавками можно быстро оценить влияние добавки на формирование ячеек. Влияние процесса формирования в сочетании с трехэлектродной кривой формирования помогает целенаправленно улучшить состав электролита.

3. Различные условия температуры и скорости образования

Формирование при различной температуре

я В том же процессе формирования реакция образования пленки SEI более адекватна при высокой температуре 45°C по сравнению с температурой 25°C.

Формирование под разную ставку заряда

При одной и той же температуре^ с разной скоростью образования начальная точка реакции напряжения образования ниже с меньшей скоростью.

Настройка параметров условий формирования клеток влияет на время формирования клеток и качество пленки. Эффективное сокращение времени формирования клеток может значительно повысить эффективность производства клеток на предприятии. Путем задания параметров различных условий пласта исходная точка напряжения газообразования в ячейке при различных условиях пласта, а также газообразование и скорость газообразования на каждом этапе пласта получаются количественно, что помогает направлять улучшение пласта. процесса и технологии, а также повышает эффективность производства предприятия.

Анализ чрезмерного газообразования

1. Различные материалы NCM ’ Применение избыточного газообразования (условия испытаний: 25 ℃ 0,5 ℃ )

Сравнивая SOC ячейки при добыче газа, можно обнаружить, что ячейка с высоким содержанием никеля дает газ раньше;

Контролируя нормальный процесс зарядки аккумуляторной батареи и изменения объема и температуры перезаряженного до 200% SOC, и в соответствии с трехэлектродной кривой, потенциал и скорость реакции большого количества побочных реакций, потенциал перезаряженного лития, и потенциал разложения материала положительного электрода может быть точно получен, а скорость и другая связанная информация, количественно помогают анализировать и изучать характеристики материалов при перезарядке, вносить целевые улучшения и повышать эффективность НИОКР.

2. Различные материалы NCM ’ Применение избыточного газообразования (условия испытаний: 25 ℃ 0,5 ℃ )

* В диапазоне нормального напряжения изменение объема ячейки составляет менее 1,2%, что в основном связано со структурным набуханием, вызванным интеркаляцией лития. Когда SOC с высоким содержанием Ni-2 превышает 40%, структурное распухание с высоким содержанием Ni-1 немного больше, чем у с высоким содержанием Ni-2;

* После перезарядки до 5 В SOC материала с высоким содержанием Ni-2 позже, чем у материала с высоким содержанием Ni-1, что указывает на то, что материал с высоким содержанием Ni-2 может адаптироваться к более высокому зарядному напряжению, высвобождать большую емкость и улучшать плотность энергии элемента. при сохранении стабильной структуры;

* SOC и напряжение ячейки, соответствующие начальной точке добычи газа, могут быть получены с помощью метода на месте для непрерывного мониторинга поведения добычи газа с избыточной зарядкой; что способствует развитию следующего этапа НИОКР.

3. Виды и состав добавок к электролиту

Сравнивая газообразование литий-ионного элемента с двумя различными типами и содержанием добавок, можно обнаружить, что реакционный потенциал добавки-А ниже, чем у добавки-В, а общее газовыделение еще немного ниже, его можно лучше использовать в качестве добавки для защиты от перезарядки.

Анализ циклического газообразования

Различные материалы NCM ’ Применение избыточного газообразования (условия испытаний: 60 ℃ 0,5 ℃ 3-4,2В)

* В ячейке A и ячейке B использовались разные тройные материалы, объем ячейки ячейки B увеличился больше, чем у ячейки A, а необратимый объем увеличился с 0,01 мл до 0,04 мл;

* Количественный анализ помогает анализировать характеристики цикла различных материалов, повышая эффективность исследований и разработок.

Анализ газообразования при хранении

1. Сравнение модифицированных условий NCM811

Условия тестирования: 4,2 В при полной зарядке при 85 ℃ на 4 часа

Результаты показывают, что падение напряжения NCM811 в модифицированном методе-1 больше, чем в модифицированном методе-2 при 85 °C, а выделение газа больше;

Метод на месте можно использовать для непрерывного мониторинга динамики добычи газа в хранилищах; который может сравнить преимущества различных методов модификации материалов, повышая эффективность исследований и разработок.

2. Сравнение различных типов электродов

Условия тестирования: 4,2 В при полной зарядке при 85 ℃ на 4 часа

*А и B элементов принимают различные электролитные системы. Из кривой изменения объема клетки при хранении полного заряда видно, что элементы EL-A производят больше газа, чем элементы EL-B, что указывает на то, что электролит системы легко выделяет газ при высокой температуре и высоком давлении;

* Количественный анализ может помочь изучить характеристики производства газа из различных электролитов и повысить эффективность исследований и разработок.

3 .Сравнение разная температура хранения

Условия испытаний: 4,2 В при полной зарядке при 85 ℃ в течение 4 часов.

Ячейка имеет хорошие характеристики хранения при 70 °C и высокое газообразование при 85 °C;

Используя метод in situ для непрерывного мониторинга поведения добычи газа в хранилище, можно получить начальную точку и максимальную точку добычи газа, что полезно для R & D персонала для выполнения следующего шага R & Д работа.

Требования к параметрам и установке

Параметры

1. Общий вес испытуемой ячейки: 10-1000 г, максимальный размер (без выступов, как показано ниже): 180*120 мм.

2. Температура испытания ячейки: 20-85 ℃

3. Разрешение изменения громкости: ＜ 1 пл

4. Точность обнаружения изменения объема: ＜ 1Опл

5.Стабильность системы ＜ 20 пл (РТ25 ℃ , ＜ 30 минут), ＜ 50 мкл (RT25 ℃ , 30мин-12ч)