セル過充電のその場ガス生成分析 - 電解質添加剤
リチウムイオン電池でのガス発生は電池の火災や爆発の重要な原因であり、4 つの主要材料 (正極材料、負極材料、電解質、セパレータ) の合理的な選択と適合も電池の安全性能に影響します。図 1 は、さまざまな電解質のガス生成挙動です。&注意
;1。電位が異なると、セルのガス生成反応の程度も異なります。電解質はリチウムイオンの伝達に重要なチャネルであり、その電気化学的活性は電池の動力学および熱力学特性において重要な役割を果たします。電池の過充電過程では、電解液中の添加剤が酸化反応しやすくなり、一定量のガスが発生して電池が膨張します。2-4。この論文では、の
-現場
ガス発生
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）のその場過充電量テストを実行し、セルのガス発生挙動を分析しました。 。
図1。&注意 ;さまざまな電解質のガス生成挙動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 ～ 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置き、ミスグ 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すると、ソフトウェアが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。
セル過充電のその場でのガス生成分析
1. 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)に示します。2 つの添加剤タイプ A と B の含有量：0%、1%、2%、3%、5%。この曲線から、添加剤含有量の増加に伴い 2 つのセル グループの体積変化が大きくなっていることがわかります。これは、添加剤のガス生成反応がセルの膨張を引き起こすことを示しています。添加剤の含有量が 5% に達すると、セルの電圧が上限の 5V に達するのが難しくなることが電圧曲線からわかります。これは、セルがより多くのガスを生成するためと考えられます。電極間の界面接触の劣化とセルの分極の増大につながります。
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図3.(a) 添加剤 A の含有量を変えたときの充放電および体積変化曲線、(b) 添加剤 B の含有量を変えたときの充放電および体積変化曲線。
2.セルのガス生成能力と変曲点電圧の解析
添加剤の種類と含有量が異なる場合のセルの充電容量とガス生成曲線の変曲点電圧情報を表 1 と図 4 に示します。添加剤の含有量が増加すると、A に対応するセルの総ガス生成量が増加します。添加剤の種類と B が徐々に増加しており、A に対応するガス発生量は B よりわずかに多くなります。ガス発生の開始電圧は添加剤含有量の増加とともに徐々に低下し、A に対応する電圧は A に対応する電圧よりも低くなります。 B. これは、A のガス発生可能性が B よりも早いことを示しており、A を過充電防止保護添加剤として使用すると、過充電をより早く判断でき、対応する安全保護措置を適時に講じることができることを示しています。
表1。さまざまな添加剤の種類と含有量に対応するセルの充電容量とガス生成に関する情報
図4.添加剤含有量の異なるガス発生量と変曲点電圧曲線
まとめ
この論文では、温度制御可能なデュアルチャネル の -現場 ガス発生量分析装置を使用して、2 つの異なる添加剤の種類と含有量を含むリチウムイオン電池の過充電ガス生成挙動を比較します。A 添加剤は B 添加剤よりも反応電位が低く、総ガス生成量がわずかに多く、過充電防止保護添加剤としてより適切に使用できることがわかります。
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