IEST는 다양한 외부 압력 하에서 실리콘 기반 리튬 이온 배터리 성능에 대한 과학적 연구 조사를 지원합니다.

다양한 외부 압력 하에서 실리콘 기반 리튬 이온 배터리 성능 조사

저자 정보 및 논문 요약

최근 중국 과학 기술 대학의 탠 껍질 펭 연구 그룹(제1저자 지위안 장)은 외부 압력이 실리콘 양극 리튬 배터리의 분극 및 사이클 성능에 미치는 영향을 조사한 결과 적절한 외부 압력이 리튬 전지의 분극을 줄일 수 있음을 발견했습니다. 사이클링 중 배터리 셀. , 배터리 사이클링 중에 단계적인 외부 압력을 가하면 사이클 수명이 크게 향상될 수 있습니다. 이번 연구 결과는 실리콘 기반 음극 기반 리튬이온 배터리의 용량을 늘리고 배터리 팩 공정 설계를 안내하는 효과적인 전략으로 활용될 수 있다.

실험 계획

1.배터리 코어 설계 시스템 및 충방전 조건: 아래 표와 같습니다.

2.고정밀 현장 팽윤 특성화 장비:IEST-SWE2100 ~ 안에-현장 부종 장비는 Cell에 정밀한 외부 압력을 가하여 두께 Swelling을 검출하는데 사용됩니다.

시각적 및 텍스트 분석

저자는 배터리 코어 표면에 가해지는 외부 압력을 변화시켜 충전 및 방전 과정에 분극이 미치는 영향을 탐구했습니다. 압력이 증가함에 따라 미분 용량 곡선의 피크 위치가 먼저 왼쪽으로 이동한 다음 오른쪽으로 이동한 것으로 나타났습니다. 그 중 0.02MPa에 해당하는 배터리 코어의 분극이 가장 작은 것으로 나타났습니다. 적합한 테스트 조건.

0.02MPa의 외부 압력에서 배터리 코어의 사이클 수명을 계속 탐색합니다. 사이클이 진행됨에 따라 배터리 코어의 팽창 두께 추세는 빠른 성장, 느린 성장, 빠른 성장의 세 단계를 갖습니다. 이 현상은 용량 감쇠 추세에 해당합니다.

노화 전후의 배터리 코어의 두께 차이를 분석하기 위해 CT와 SEM을 결합한 결과, 서로 다른 결합력으로 인해 배터리 코어의 서로 다른 위치에서 두께 확장도 달라지는 것으로 나타났습니다. 전해질이 마르고, 입자간 접촉이 악화되고, 부반응이 증가하는 등 배터리 코어의 분극이 증가하고 용량이 감소하게 됩니다.

위의 분석을 바탕으로 저자는 배터리 코어의 사이클 수명을 향상시키는 방법을 개발했습니다. 배터리 코어의 사이클 과정에서 외부 압력이 지속적으로 증가하여 배터리 코어 용량이 어느 정도 회복될 수 있습니다. 사이클이 진행됨에 따라 전해질이 분해되어 심각한 가스가 생성되고 입자 팽창 간격이 증가하며 부반응이 증가합니다. 0.02MPa 고정 압력을 가하는 방식에 비해 압력을 증가시키면 용량 손실을 늦출 수 있으며, 계단식 힘 방식은 배터리 코어의 용량 유지율을 80%에서 85%로 높입니다.

요약하다

외부 압력이 실리콘 양극 리튬 배터리의 분극 및 사이클 성능에 미치는 영향을 조사한 결과, 적절한 외부 압력이 사이클링 중 셀의 분극을 감소시킬 수 있으며, 배터리 사이클 중 단계적인 외부 압력을 가하면 사이클 수명을 크게 향상시킬 수 있음을 발견했습니다. . 이번 연구 결과는 실리콘 기반 음극 기반 리튬이온 배터리의 용량을 늘리고 배터리 팩 공정 설계를 안내하는 효과적인 전략으로 활용될 수 있다.

IEST 관련 권장 테스트 장비

스웨덴 시리즈 현장 팽창 분석 시스템(IEST):고정밀 두께 측정 센서가 장착된 매우 안정적이고 신뢰할 수 있는 자동화 플랫폼을 활용하여 전체 충전 및 방전 과정에서 배터리 코어의 두께 변화량과 변화율을 측정할 수 있으며 다음 기능을 달성할 수 있습니다.

1. 일정한 압력 조건에서 배터리 팽창 두께 곡선을 테스트합니다.

2. 일정한 간격 조건에서 배터리 팽창력 곡선을 테스트합니다.

3. 배터리 압축 성능 테스트: 응력 변형률 곡선 – 압축 계수.

4. 배터리 팽창력의 단계별 테스트.

5. 다양한 온도 조절: -20~80°C.