セル過充電のその場でのガス生成分析 - カソード材料と電解質
リチウム イオン電池の過充電プロセス中に、正と負の材料の可逆的な相転移、不可逆的な構造変化、電解質成分の酸化反応など、一連の化学的および電気化学的反応が発生します。材料が高電圧下で不安定になり、格子酸素が析出すると、さらに電解質成分の酸化反応を引き起こし、ガスが発生し、セルの膨張を引き起こします。図 1 は、NCM811
サイクル過充電のガス組成の変化を監視する OEM
現場監視装置の使用です。
;1. この論文では、の
-その場
ガス処刑
音量
アナライザ
（GVM
）を使用して、さまざまな添加剤の種類と含有量を含む NCM523
/グラファイト セル（理論容量 1000mAh）の の
-その場で
過充電ボリューム テストを実行し、セルのガス生成挙動を分析しました。 .
図1. NCM811 の その場で ガス成分モニタリング1
実験装置と試験方法
1.実験装置：モデルGVM2200（IEST ）、テスト温度範囲20〜85℃、デュアルチャネル（2セル）同期テストをサポート、装置の外観を図2に示します。
図 2.GVM2200の外観
2.テストパラメータ: 25℃ 1C CC から 5V。
3.テスト方法：最初にセルm0の重量を量り、テストするセルをデバイスの対応するチャネルに入れ、MISGソフトウェアを開き、各チャネルに対応するセル番号とサンプリング周波数パラメータを設定します。ソフトウェアは自動的に体積変化を読み取ります、テスト温度、電流、電圧、容量、その他のデータ。
その場でのセル過充電のガス生成分析
充放電曲線と体積変化曲線の解析
セルの体積変化曲線と電圧曲線を図 3 (a) (b) (c) に示します。 ：0%、1%、2%、3%、5%。図 3(a) と 3(b) を比較すると、 ;電解液添加剤の含有量が増加するにつれて、セルの2つのグループの体積変化がますます大きくなり、添加剤のガス生成反応がセルを膨張させると説明されています。セルの総ガス生成量をさらに比較すると、C2 カソード材料に対応するセルがより多くのガスを生成することがわかります。これは、高電圧で材料の構造がより不安定になり、より多くの格子酸素を放出して電解質と反応するためである可能性があります。図 3(a) と 3(c) を比較すると、電解質が異なる同じカソード材料で、セルの体積は添加剤含有量の増加に伴い増加しますが、セルの 2 つのグループの総ガス生成量はほぼ同じです。 、添加剤の種類が総ガス生産量に影響を与えないことを示しています。
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図 3.さまざまな電解質を使用したさまざまなカソード材料のセル電圧とガス生成曲線
2. セルのガス生産能力とガス電圧の分析
セルの 3 つのグループのガス生成曲線の総ガス生成と変曲点電圧情報を表 1 と図 4に示します。添加剤含有量の増加に伴い、E1 に対応するセルの総ガス生成とE2 添加剤の種類は徐々に増加しており、C2 カソード材料と併用すると、セルの総ガス生成量が大幅に増加します。同じ添加剤を比較すると、含有量が 1% から 5% に増加するにつれて、セルのガス生成の初期電圧の変化は少なくなります。したがって、カソード材料のタイプと電解質添加剤の含有量は、セルの総ガス生成に影響を与え、添加剤のタイプはセルのガス生成ポテンシャルに影響を与え、適切なカソード材料を選択します。
表 1. さまざまなカソード材料とさまざまな電解質を使用したセルのガス生成とガス生成の可能性に関する情報
図 4. 異なる正極材料と異なる電解質のガス生成量とガス電圧曲線
まとめ
このホワイト ペーパーでは、温度制御可能なデュアル チャネル の -その場 ガス処刑 音量 アナライザ を使用して、さまざまな正極材料およびさまざまな電解質と一致させた場合のリチウム イオン電池の過充電およびガス発生挙動を比較および分析します。カソード材料の種類と電解質添加剤の含有量がセルの総ガス生成に影響し、添加剤の種類がセルのガス生成ポテンシャルに影響することがわかります。したがって、適切なカソード材料、電解質添加剤のタイプおよび含有量を選択することで、セルの過充電およびガス発生挙動を制御できます。
参考文献
ローランド・ユング 他 LiNixMnyCoのサイクル安定性に対する酸素放出とその影響2〇2(NMC ) リチウムイオン電池用カソード材料。Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．社会 ;2017, 164 A1361