배터리 R&D용 실험실 리튬 이온 배터리 현장 가스 발생량 분석기

리튬 이온 배터리 가스 발생 동작

형성 가스 생산:

리튬 이온 배터리의 형성 과정에는 셀 화학 시스템, 양극 및 음극 물질, 전해질 성분 및 형성 조건과 밀접한 관련이 있는 다량의 가스 생성이 수반됩니다.

형성 조건(예: 전류, 차단 전압, 온도, 압력 등)은 형성 단계의 시간에 영향을 미칩니다. 형성주기를 효과적으로 단축하면 기업의 생산 효율성을 크게 향상시킬 수 있습니다. ’ 배터리;

현재 기업은 기본적으로 경험적 판단에 의존하여 형성 과정과 조건을 설정하고 형성 조건을 개선하기 위한 과학적이고 효과적인 수단과 근거가 부족합니다.

과충전 중 가스 생산:

과충전의 위험은 리튬 이온 배터리의 실제 사용에서 매우 중요한 안전 문제입니다.

리튬이온 배터리는 과충전 과정에서 심각한 부반응을 일으키고 종종 다량의 가스 발생을 동반하여 배터리의 부피 또는 내부 압력을 급격히 증가시켜 열폭주 위험을 증가시킵니다.

저장 또는 순환 중 가스 생성:

장기간 보관하거나 순환하는 동안 리튬 이온 배터리는 특히 고온 조건에서 발생할 가능성이 더 높은 부반응을 천천히 진행하고 가스를 생성합니다. 이것은 리튬 이온 배터리의 매우 중요한 신뢰성 문제입니다.

현장 가스 체적 분석기의 기능

GVM 시리즈 In-Situ 가스 부피 분석기는 현장에서 셀을 기록할 수 있는 고정밀 기계식 모니터링 시스템을 채택합니다. ’ 전체 충방전 과정에서 체적 변화를 측정하고 각 단계에서 셀의 정확한 기체 체적 및 체적 변화율을 얻습니다.

*효율성 향상: 셀의 가스 발생 거동을 신속하게 평가하고 R&D 기간을 단축하며 효율성을 향상시킵니다.

*비용 절감: 성형 공정 최적화, 생산 효율성 향상 및 기업 감소 ’ s 생산 비용;

*Cell Design Optimization: 세포1 전체 형성 과정에서 가스 발생량과 가스 발생률을 정량화합니다.

형성 곡선의 3전극 분석과 결합하여 셀 형성에 대한 다양한 설계 요소의 영향에 대한 체계적인 평가를 구현할 수 있으며 SEI 형성을 개선하여 셀 성능을 최적화하는 데 도움이 됩니다.

*신뢰성 & 안전 설계: In Situ 가스 체적 모니터는 또한 과충전, 고온 주기 등의 남용 테스트 중에 가스 발생 거동을 연구하고 분석할 수 있습니다.

전통적인 테스트 방법

Ex-Situ 체적 측정:

변위 부피 방법은 가스 처리 후 세포의 부피를 측정하는 데 널리 사용되었습니다. 작동하기 쉽지만 제한된 정보만 제공합니다.

* 단일 지점 측정: 세포9 전체 형성 과정의 부피 변화 및 가스 발생률을 획득할 수 없음;

*Non-in-situ 측정: 이동 측정 과정에서 외부 환경에 의해 방해받기 쉬움;

*일반 저울로 칭량: 온라인에서 장기적이고 안정적이며 고정밀 측정을 할 수 없습니다.

*높은 세포 낭비: 세포 일관성의 영향을 제거할 수 없습니다.

내부 압력 측정

내부 압력 측정은 압력 센서 장치를 셀에 이식하여 셀의 내부 압력 변화를 모니터링하는 또 다른 널리 사용되는 방법입니다. 이 방법은 각형 셀에만 적용할 수 있으며 특수한 셀 샘플을 준비해야 하므로 작업이 복잡하고 비용이 많이 듭니다.

창의적인 솔루션

ln-s 나 너 측정:

자체 개발한 고정밀 기계식 센싱 시스템을 GVM 시리즈에 탑재하여 현장 가스량 모니터를 통해 지속적으로 장기간 및 높음 - 리튬 이온 배터리 가스 발생 공정의 안정성 측정; 고정밀 ADC 데이터 수집 모듈이 적용되었으며 다기능 현장 가스량 모니터링 소프트웨어 MISG와 조정됩니다. 리튬 이온 배터리의 충전-방전 과정에서 부피 변화를 실시간으로 모니터링할 수 있으며 배터리의 팽창 및 수축 수준을 온라인으로 표시할 수 있습니다. CAN 기반 통신 데이터를 통해 멀티 모듈 스웰링 구현이 편리합니다.

GVM 시리즈는 리튬 이온 배터리 업계 최초의 현장 가스량 모니터입니다.

*최고의 파워 배터리 회사인 CATL과 공동으로 개발하여 독점 특허권을 부여받았습니다.

장치 구성도 및 소프트웨어

고에너지 학습 테스트 시스템: 장기 현장 온라인 모니터링 및 정확도 요구 사항 충족

전용 테스트 소프트웨어 ： 기계적 테스트 시스템 데이터의 실시간 수집 및 표시, 볼륨 변화 곡선 자동 그리기;

보조 시스템: 보조 시스템 지원에 개입하기 편리한 특수 구조 설계로 테스트 온도 조정 제어를 실현합니다.

애플리케이션

형성 가스 분석

1. 다른 재료 ’ 형성 가스 처리 응용 프로그램

테스트 조건: 25 ℃ 0.04C/0.1C

개질된 재료 A는 기존 재료 B보다 입자 크기가 작으며, 형성 중에 SEI 필름 형성 반응이 더 충분하고 가스 생성이 더 큽니다.

동일한 설계 매개변수로 재료의 수정 및 표면 수정만 수행됩니다. 셀 형성의 가스 생성량과 가스 생성 속도를 비교함으로써 처리된 물질이 셀 형성에 미치는 영향을 빠르고 직관적으로 파악할 수 있어 신소재 개발 및 개선에 도움이 됩니다.

2. 다른 전해질 ’ s 형성 가스 처리 응용 프로그램(테스트 조건: 25 ℃ 0.02 ℃ )

동일한 전해질에서 특정 첨가제가 있는 전해질 B의 셀 형성 가스 생성 및 가스 생성 속도는 첨가제가 없는 전해질 A보다 큽니다. 이 첨가제는 셀 필름 형성 반응을 보다 완전하게 만들 수 있습니다.

전해질의 첨가제는 셀 형성 단계의 SEI 피막 형성 반응에 큰 영향을 미칩니다. 전해질에 의한 셀 형성의 가스 생성량 및 가스 생성 속도의 변화를 다른 첨가제와 비교하여 셀 형성에 대한 첨가제의 영향을 신속하게 평가합니다. 3전극 형성 곡선과 결합된 형성 공정의 영향은 목표 방식으로 전해질 제형을 개선하는 데 도움이 됩니다.

3. 다른 온도와 형성 조건의 속도

다른 온도에서 형성

나 동일한 형성 과정에서 SEI 피막 반응은 25degC보다 45deqC의 고온에서 더 적절하다.

다른 요금으로 형성

형성 속도가 다른 동일한 온도에서 형성 전압의 반응 시작점은 속도가 작을수록 낮습니다.

셀 형성 조건 매개변수의 설정은 셀 형성 시간과 필름 품질에 영향을 미칩니다. 셀 형성 시간을 효과적으로 단축하면 기업의 셀 생산 효율성을 크게 향상시킬 수 있습니다. 다른 형성 조건의 매개 변수를 설정하여 다른 형성 조건에서 셀의 가스 생산 전압의 시작점과 각 형성 단계의 가스 생산 및 가스 생산 속도를 정량적으로 얻습니다. 이는 셀 형성 개선을 안내하는 데 도움이 됩니다. 프로세스 및 기술, 기업의 생산 효율성을 향상시킵니다.

과충전 가스 분석

1. 다른 NCM 재료 ’ 과충전 가스 발생 응용 프로그램(테스트 조건: 25 ℃ 0.5 ℃ )

가스 생산 중 셀 SOC를 비교하면 높은 니켈 셀이 더 일찍 가스를 생산한다는 것을 알 수 있습니다.

배터리 셀의 정상적인 충전 과정과 200% SOC로 과충전된 부피 및 온도 변화를 모니터링하고 3극 곡선에 대응하여 많은 부반응의 전위 및 반응 속도, 과충전된 리튬 전위, 양극 재료 분해 전위를 정확하게 얻을 수 있습니다. 속도 및 기타 관련 정보는 재료의 과충전 성능을 분석 및 연구하고 목표 개선을 달성하며 R&D 효율성을 개선하는 데 정량적으로 도움이 됩니다.

2. 다른 NCM 재료 ’ 과충전 가스 발생 응용 프로그램(테스트 조건: 25 ℃ 0.5 ℃ )

* 정상 전압 범위에서 셀의 부피 변화는 1.2% 미만이며, 이는 기본적으로 리튬 인터칼레이션에 의한 구조적 팽창 때문입니다. 높은 Ni-2의 SOC가 40%보다 크면 높은 Ni-1의 구조적 팽윤이 높은 Ni-2보다 약간 큽니다.

* 5V까지 과충전한 후, 높은 Ni-2 재료의 SOC는 높은 Ni-1 재료보다 늦습니다. 이는 높은 Ni-2 재료가 더 높은 충전 전압에 적응하고 더 많은 용량을 방출하며 셀의 에너지 밀도를 향상시킬 수 있음을 나타냅니다. 안정적인 구조를 유지하면서;

* 가스 생산 시작점에 해당하는 셀의 SOC 및 전압은 과충전 가스 생산 거동을 지속적으로 모니터링하는 in-situ 방법을 사용하여 얻을 수 있습니다. R&.D 작업의 다음 단계 개발에 도움이 되는

3. 전해액 첨가제의 종류 및 함량

리튬이온 전지의 과충전 가스 발생 거동을 두 가지 다른 유형과 첨가제의 함량과 비교하면 첨가제 A의 반응 전위가 첨가제 B보다 낮고 총 가스 발생이 조금 더 낮다는 것을 알 수 있습니다. 과충전 방지 첨가제로 더 잘 사용할 수 있습니다.

순환 가스 분석

다른 NCM 재료 ’ 과충전 가스 발생 응용 프로그램(테스트 조건: 60 ℃ 0.5 ℃ 3-4.2V)

* 세포 A와 세포 B는 서로 다른 3성분 물질을 사용하였고, 세포 B의 세포 부피는 세포 A보다 더 증가하였고 비가역적 부피는 0.01ml에서 0.04ml로 증가하였다;

* 정량 분석은 서로 다른 재료의 사이클 성능을 분석하는 데 도움이 되어 연구 개발의 효율성을 향상시킵니다.

저장 가스 분석

1. NCM811 수정 조건 비교

테스트 조건: 85에서 4.2V 완전 충전 ℃ 4시간 동안

결과는 수정된 방법-1에서 NCM811의 전압 강하가 85 °C에서 수정된 방법-2보다 크고 가스 생성이 더 크다는 것을 보여줍니다.

in-situ 방법은 저장 가스 생산 거동을 지속적으로 모니터링하는 데 사용할 수 있습니다. 재료의 다양한 수정 방법의 장점을 비교하여 연구 개발의 효율성을 향상시킬 수 있습니다.

2. 다른 유형의 전극 비교

테스트 조건: 85에서 4.2V 완전 충전 ℃ 4시간 동안

*ㅏ 세포의 B는 다른 전해질 시스템을 채택합니다. 세포 부피 변화 곡선에서 완전 충전 저장 중에 EL-A 셀이 EL-B 셀보다 더 많은 가스를 생성하는 것을 볼 수 있습니다. 이는 시스템의 전해질이 고온 고압에서 가스를 생성하기 쉽다는 것을 나타냅니다.

* 정량 분석은 다양한 전해질의 가스 생산 성능을 연구하고 연구 개발의 효율성을 향상시키는 데 도움이 될 수 있습니다.

삼 .비교 다른 보관 온도

테스트 조건: 85℃에서 4시간 동안 4.2V 완전 충전

셀은 70°C에서 우수한 저장 성능을 갖고 85°C에서 높은 가스 생성을 보입니다.

저장 가스 생산 거동을 지속적으로 모니터링하는 in situ 방법을 사용하면 가스 생산의 시작점과 최대 지점을 얻을 수 있어 R & R&D의 다음 단계를 수행하는 D 인력 디 작업.

매개 변수 및 설치 요구 사항

매개변수

1. 테스트할 파우치 셀의 총 중량: IO-1000g, 최대 크기(아래 그림과 같이 탭 제외): 180*120mm

2. 셀 테스트 온도: 20-85 ℃

3. 볼륨 변경 해상도: ＜ 1pL

4. 볼륨 변화 감지 정확도: ＜ 10L

5.시스템 안정성 ＜ 20pL(RT25 ℃ , ＜ 30 분), ＜ 50uL(RT25 ℃ , 30분-12시간)