IEST soutient la recherche scientifique sur les performances des batteries lithium-ion à base de silicium sous différentes pressions externes

Enquête sur les performances des batteries lithium-ion à base de silicium sous différentes pressions externes

Informations sur l’auteur et résumé de l’article

Récemment, le groupe de recherche de Tan Peng à l'Université des sciences et technologies de Chine (premier auteur Zhiyuan Zhang) a exploré l'impact de la pression externe sur la polarisation et les performances de cycle des batteries au lithium à anode de silicium et a découvert qu'une pression externe appropriée peut réduire la polarisation du cellule de batterie pendant le cyclisme. , et l'application d'une pression externe progressive pendant le cycle de la batterie peut améliorer considérablement la durée de vie du cycle. Les résultats de la recherche peuvent être utilisés comme stratégie efficace pour augmenter la capacité des batteries lithium-ion basées sur des électrodes négatives à base de silicium et guider la conception des processus de batteries.

Plan expérimental

1.Système de conception du cœur de batterie et conditions de charge et de décharge: comme indiqué dans le tableau ci-dessous.

2.Équipement de caractérisation du gonflement in situ de haute précision :L'équipement de gonflement in situ IEST-SWE2100 est utilisé pour appliquer une pression externe précise à la cellule et détecter le gonflement en épaisseur.

Analyse visuelle et textuelle

L'auteur a exploré l'impact de la polarisation sur le processus de charge et de décharge en modifiant la pression externe exercée sur la surface du noyau de la batterie. Il a été constaté qu'à mesure que la pression augmentait, la position maximale de la courbe de capacité différentielle se déplaçait d'abord vers la gauche puis vers la droite, parmi eux, le noyau de la batterie correspondant à 0,02 MPa avait la plus petite polarisation, ce qui indique que cette pression est la plus élevée. conditions d'essai appropriées.

Continuez à explorer la durée de vie du noyau de la batterie sous la pression externe de 0,02 MPa. Au fur et à mesure que le cycle progresse, la tendance de l'épaisseur d'expansion du noyau de la batterie comporte trois étapes : croissance rapide, croissance lente et croissance rapide. Ce phénomène correspond à la tendance à l'atténuation de la capacité.

En combinant CT et SEM pour analyser la différence d'épaisseur du noyau de la batterie avant et après le vieillissement, il a été constaté qu'en raison de différentes forces de liaison, l'expansion de l'épaisseur à différents endroits du noyau de la batterie sera également différente, une fois le noyau de la batterie vieilli, le l'électrolyte sèche, le contact entre les particules se détériore et les réactions secondaires augmentent, etc. Celles-ci entraîneront une augmentation de la polarisation du noyau de la batterie et une perte de capacité.

Sur la base de l’analyse ci-dessus, l’auteur a développé un moyen d’améliorer la durée de vie du noyau de la batterie. Pendant le processus de cycle du noyau de la batterie, la pression externe augmente continuellement, ce qui peut faire rebondir la capacité du noyau de la batterie dans une certaine mesure. Au fur et à mesure que le cycle progresse, l'électrolyte se décompose pour produire des gaz importants, l'espace de dilatation des particules augmente et les réactions secondaires augmentent. La perte de capacité peut être ralentie en chargeant une pression croissante, par rapport à l'application d'une pression fixe de 0,02 MPa, la méthode de force échelonnée augmente le taux de rétention de capacité du cœur de la batterie de 80 % à 85 %.

Résumer

En explorant l'impact de la pression externe sur la polarisation et les performances de cycle des batteries au lithium à anode de silicium, il a été constaté qu'une pression externe appropriée peut réduire la polarisation de la cellule pendant le cycle, et que l'application d'une pression externe échelonnée pendant le cycle de la batterie peut améliorer considérablement la durée de vie du cycle. . Les résultats de la recherche peuvent être utilisés comme stratégie efficace pour augmenter la capacité des batteries lithium-ion basées sur des électrodes négatives à base de silicium et guider la conception des processus de batteries.

Équipement de test recommandé lié à l’IEST

Système d'analyse de gonflement in situ de la série SWE (IEST) :Utilisant une plate-forme d'automatisation hautement stable et fiable, équipée d'un capteur de mesure d'épaisseur de haute précision, il peut mesurer la quantité de changement d'épaisseur et le taux de changement du noyau de la batterie pendant tout le processus de charge et de décharge, et peut réaliser les fonctions suivantes :

1. Testez la courbe d’épaisseur de gonflement de la batterie dans des conditions de pression constante.

2. Testez la courbe de force de gonflement de la batterie dans des conditions d'écart constant.

3. Test de performance en compression de la batterie : courbe contrainte-déformation – module de compression.

4. Test étape par étape de la force de gonflement de la batterie.

5. Différents contrôles de température : -20~80°C.