IESTが科学研究を支援 - 異なる外部圧力下でのシリコンベースのリチウムイオン電池の性能調査
異なる外部圧力下でのシリコンベースのリチウムイオン電池の性能の調査
著者情報と記事の要約
最近、中国科学技術大学の タン 彭 氏の研究グループ (筆頭著者 知源 張) は、シリコンアノードリチウム電池の分極とサイクル性能に対する外圧の影響を調査し、適切な外圧がシリコンアノードリチウム電池の分極を低減できることを発見しました。サイクリング中のバッテリーセル。、バッテリーサイクル中に段階的に外部圧力を加えると、サイクル寿命が大幅に向上します。研究結果は、シリコンベースの負極をベースにしたリチウムイオン電池の容量を増加させ、電池パックのプロセス設計を導くための効果的な戦略として使用できます。
実験計画
1.電池コアの設計体系と充放電条件: 以下の表に示すとおり。
2.高精度その場膨潤特性評価装置:IEST-SWE2100 現場膨張装置は、セルに正確な外圧を加え、厚さの膨張を検出するために使用されます。
視覚的およびテキストの分析
著者は、バッテリーコアの表面にかかる外部圧力を変化させることによって、充電および放電プロセスに対する分極の影響を調査しました。圧力が増加するにつれて、微分容量曲線のピーク位置は最初に左に移動し、次に右に移動することがわかりました。その中で、0.02MPaに対応するバッテリーコアの分極が最も小さく、この圧力が最も大きいことを示しています適切なテスト条件。
0.02MPa の外部圧力下でのバッテリー コアのサイクル寿命を調査し続けます。サイクルが進むにつれて、バッテリーコアの厚さの拡大傾向は、急速な成長、遅い成長、そして急速な成長の 3 段階になります。この現象は容量の減衰傾向に相当します。
CT と SEM を組み合わせて、劣化前後のバッテリー コアの厚さの違いを分析したところ、結合力の違いにより、バッテリー コアの異なる場所の厚さの膨張も異なることがわかりました。バッテリー コアの劣化後、電解液の乾燥、粒子間の接触の悪化、副反応の増加などにより、電池コアの分極が増加し、容量が低下します。
上記の分析に基づいて、著者はバッテリーコアのサイクル寿命を改善する方法を開発しました。バッテリーコアのサイクルプロセス中、外部圧力が継続的に増加するため、バッテリーコアの容量がある程度まで回復する可能性があります。サイクルが進行するにつれて、電解質が分解して重大なガスが生成され、粒子の膨張ギャップが増加し、副反応が増加します。0.02MPaの固定圧力を印加する場合と比較して、圧力を増加させて負荷をかけることにより容量の損失を遅らせることができ、段階的な力の方法では、バッテリーコアの容量維持率が80％から85％に増加します。
要約する
シリコンアノードリチウム電池の分極とサイクル性能に対する外部圧力の影響を調査することにより、適切な外部圧力がサイクル中のセルの分極を減少させることができ、電池サイクル中に段階的な外部圧力を加えることでサイクル寿命を大幅に改善できることが判明しました。 。研究結果は、シリコンベースの負極をベースにしたリチウムイオン電池の容量を増加させ、電池パックのプロセス設計を導くための効果的な戦略として使用できます。
IEST関連の推奨試験機器
スウェーデン シリーズその場膨潤解析システム (IEST):高精度の厚さ測定センサーを備えた安定性と信頼性の高い自動化プラットフォームを利用して、充放電プロセス全体におけるバッテリーコアの厚さの変化量と変化率を測定でき、以下の機能を実現できます。
1. 一定の圧力条件下でバッテリーの膨張厚さ曲線をテストします。
2. 一定ギャップ条件下でバッテリー膨張力曲線をテストします。
3. バッテリーの圧縮性能テスト: 応力ひずみ曲線 – 圧縮弾性率。
4. バッテリーの膨張力の段階的なテスト。
5.さまざまな温度制御: -20~80°C。
