Name: the effect of charging and discharging lithium iron phosphate-graphite cells at different temperatures on degradation
Uploaded: 2018-07-18T14:00:00
Duration: 10 min 41 s
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लेखक मार्क Steen और Lois ब्रेट उनके उत्कृष्ट इस पांडुलिपि की समीक्षा समर्थन के लिए धंयवाद ।

लेखक Matteo Destro और डैनिएला Fontana Lithops एस. आर. एल के कर्मचारी हैं जो इस लेख में प्रयुक्त बैटरी कोशिकाओं का उत्पादन करते हैं । दूसरे लेखकों का खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।

स्थायित्व में रुचि के निर्णायक विषयों में से एक बन गया है लिथियम आयन बैटरी (LIB)1,2,3 अनुसंधान, उपेक्षा सुरक्षा व्यवहार, प्रदर्शन, और लागत नहीं । बैटरी क्षरण ई के लिए विशेष रूप से चुनौतीपूर्ण है गतिशीलता एक अपेक्षाकृत लंबे जीवनकाल के रूप में आवेदन की आवश्यकता है4,5,6 अंय अनुप्रयोगों की तुलना में (जैसे, उपभोक्ता के लिए कुछ साल इलेक्ट्रॉनिक्स). LIBs के प्रारंभिक प्रदर्शन (जैसे, क्षमता और प्रतिरोध के मामले में) विद्युत और कैलेंडर एजिंग के कारण समय के साथ खराब हो जाती है । कई कारकों (जैसे, इलेक्ट्रोड सामग्री, पर्यावरणीय स्थितियों, वर्तमान भार, और कट-ऑफ वोल्टेज) गिरावट में निर्णायक हो सकता है । साहित्य मुख्य इलेक्ट्रोड सक्रिय सामग्री और इलेक्ट्रोड के क्षरण को प्रभावित करने वाले कारकों में से एक के रूप में तापमान की पहचान करता है-इलेक्ट्रोलाइट साइड प्रतिक्रियाओं7. विभिंन तापमान1,8,9,10,11में बैटरी स्थायित्व के साथ काम कर रहे साहित्य में प्रकाशनों की विशाल राशि के बावजूद, 12, ये अध्ययन केवल विशिष्ट कक्षों, विधियों, और उपयोग की गई सेटिंग्स का प्रतिनिधित्व करते हैं । इसलिए, अंय कोशिकाओं को एक्सट्रपलेशन तुच्छ नहीं है, विभिंन अध्ययनों के बीच एक मात्रात्मक तुलना बहुत मुश्किल बना ।
यह अनुमान किया जा सकता है कि विभिंन चार्ज और निर्वहन में साइकिल चालन बैटरी के क्षरण व्यवहार पर कुछ प्रभाव हो सकता है क्योंकि क्षरण के कारण प्रक्रियाओं के कई तापमान निर्भर कर रहे हैं । इसके अलावा, आवेदनों की एक संख्या में, अलग चार्ज और निर्वहन तापमान एक अधिक ठोस परिदृश्य का प्रतिनिधित्व [उदाहरणके लिए, एक ई-बाइक की बैटरी एक तापमान नियंत्रित वातावरण (इनडोर) और ई-साइकिल में चार्ज (यानी , छुट्टी) विभिंन तापमान पर (आउटडोर); मौसमी और दैनिक तापमान में उतार चढ़ाव कई अनुप्रयोगों में अनुभव कर रहे हैं] । हालांकि, साहित्य में प्रकाशित उंर बढ़ने के परीक्षण के परिणाम आमतौर पर चार्ज और निर्वहन कदम के लिए एक ही तापमान का अध्ययन । इसके अलावा, प्रासंगिक मानकों13,14,15,16,17 और परीक्षण विधि नियमावली18,19,20 एक ही तापमान का उपयोग करें । हम साहित्य में विभिंन तापमान (जैसे, ४५ डिग्री सेल्सियस, ६५ डिग्री सेल्सियस)21 प्रभारी और निर्वहन के लिए साइकिल चालन का एक उदाहरण में पाया । इस काम के लेखकों के निर्वहन के उच्च तापमान, जो ठोस इलेक्ट्रोलाइट इंटरफेस (सेई) परत वृद्धि और लिथियम चढ़ाना21के लिए जिंमेदार ठहराया गया था पर क्षमता में एक उच्च फीका वर्णित है । शर्तों के तहत बैटरी क्षरण के मूल्यांकन यथार्थवादी परिदृश्यों के प्रतिनिधि वांछनीय है । भविष्य के मानकों और विनियमों के विभिंन तापमान22पर शुल्क और निर्वहन के परीक्षण पर इस काम में प्रस्तुत परिणामों से लाभ हो सकता है ।
एक सामांय नियम के रूप में, उच्च परीक्षण तापमान में गिरावट में तेजी लाने1,11,12, सेई के विकास को बढ़ाने11,23,24, और सेई में बदलाव को बढ़ावा देने के ११,२३. दूसरी ओर, कम तापमान की संभावना नहीं चुनौतियों में साइकिल चालन परिणाम: चढ़ाना और dendrite विकास (धीमी गति से लिथियम आयन प्रसार)25,26,27,28की सुविधा है । लिथियम धातु एक कम स्थायित्व और कम सुरक्षा डिग्री28,29के लिए अग्रणी इलेक्ट्रोलाइट के साथ आगे प्रतिक्रिया कर सकते हैं ।
वांग एट अल. 8 प्रकाशित किया है कि क्षमता में फीका चार्ज प्रवाह के साथ एक शक्ति कानून संबंध के बाद (15 डिग्री सेल्सियस और ६० डिग्री सेल्सियस के बीच तापमान) । अन्य लेखकों की क्षमता10,30,31,३२,३३,३४में फीका के साथ समय रिश्ते की एक वर्ग जड़ वर्णित है । यह अपरिवर्तनीय क्षमता नुकसान का प्रतिनिधित्व करने के लिए माना जाता है सेई30,31 के विकास के लिए जिंमेदार ठहराया जहां सक्रिय लिथियम भस्म हो जाता है । क्षमता क्षरण भी समय३३,३४,३५के साथ रैखिक गिरावट का एक हिस्सा हो सकता है । अंत में, विभिंन तापमान पर क्षमता में फीका के कुछ सिमुलेशन प्रयोगात्मक परिणामों के साथ मांय थे और डेटा गिरावट और तापमान8,10की एक घातीय निर्भरता दिखाई ।
इस काम में, प्रभारी के विभिंन तापमान का प्रभाव और उप परिवेश के तापमान के लिए डिजाइन लिथियम आयरन फॉस्फेट (LFP)/graphite कोशिकाओं के क्षरण व्यवहार पर निर्वहन वर्णित है । प्रयोग (डो) विधि३६की एक डिजाइन का उपयोग कर संभव तापमान संयोजनों की संख्या छोटा किया गया था; एक दृष्टिकोण औद्योगिक अनुकूलन प्रक्रियाओं में आमतौर पर इस्तेमाल किया । यह तरीका भी फोरमैन एट अल द्वारा लागू किया गया था । ३७ बैटरी क्षरण का अध्ययन करने के लिए, न्यूनतम पूर्वानुमान त्रुटि प्रदान (डी इष्टतम). वैकल्पिक रूप से, Muenzel एट अल । ३८ एक बहु कारक जीवन भविष्यवाणी उमर एट अल से डेटा का पुनः प्रयोग मॉडल विकसित की है । 12. डेटा फिट किया गया था, और एक क्षरण मैट्रिक्स प्राप्त किया गया था ।
वर्तमान कार्य में, प्राप्त डेटा एक गैर रेखीय कम से वर्ग फिटिंग (बहुपद) जो प्रभारी और निर्वहन के तापमान के बीच पहली आदेश बातचीत भी शामिल है द्वारा सज्जित किया गया था । एक विश्लेषण प्रसरण (ANOVA) गुणांक और बहुपद की डिग्री का मूल्यांकन करने के लिए उपयोग किया गया था । विधि प्रभारी और निर्वहन और उनके संभावित बातचीत के तापमान के प्रभाव को समझने में मदद करता है । यह जानकारी उद्देश्य और यथार्थवादी प्रोटोकॉल और मानकों के लिए भविष्य में फिट की स्थापना का समर्थन करने के लिए प्रासंगिक हो सकता है ।

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:828px;" width="828">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:223px;">artificial graphite&#160;</td>
			<td style="width:169px;">IMERYS</td>
			<td style="width:269px;"></td>
			<td style="width:167px;">D50 about 6&#160;&#181;m. Catalog number cannot be disclosed for propietary reasons</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">lithium iron phosphate</td>
			<td style="width:169px;">BASF</td>
			<td style="width:269px;"></td>
			<td>D50 about 11&#160;&#181;m. Catalog number cannot be disclosed for propietary reasons</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Cu foil&#160; &#160;</td>
			<td style="width:169px;">Schlenk</td>
			<td style="width:269px;"></td>
			<td>16&#160;&#181;m thickness. Catalog number cannot be disclosed for propietary reasons&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:223px;">Al foil</td>
			<td>Showa Denko</td>
			<td style="width:269px;"></td>
			<td>20&#160;&#181;m thickness. Catalog number cannot be disclosed for propietary reasons&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:223px;">separator&#160;</td>
			<td style="width:169px;">Celgard</td>
			<td style="width:269px;"></td>
			<td>separator. Catalog number cannot be disclosed for propietary reasons</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Maccor cycler</td>
			<td style="width:169px;">Maccor</td>
			<td style="width:269px;">Maccor Series 4000&#160;</td>
			<td>Battery cycler</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">BIA chamber</td>
			<td style="width:169px;">BIA</td>
			<td style="width:269px;">BIA MTH 4.46&#160;</td>
			<td>environmental temperature chambers</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">SEM</td>
			<td style="width:169px;">Carl Zeiss, Germany</td>
			<td>ZEISS SUPRA 50</td>
			<td>Scanning Electron Microscope</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:223px;">EDAX</td>
			<td>Oxford Instruments, UK</td>
			<td>&#160;Oxford X-MaxN 80&#160;</td>
			<td>Energy Dispersive X-ray spectrometer</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:223px;">SDD</td>
			<td>Oxford Instruments, UK</td>
			<td style="width:269px;">AZtec software</td>
			<td>Drift detector&#160;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

the effect of charging and discharging lithium iron phosphate-graphite cells at different temperatures on degradation

चार्ज और उनके क्षरण पर अलग तापमान पर लिथियम आयरन फॉस्फेट-ग्रेफाइट कोशिकाओं निर्वहन का प्रभाव व्यवस्थित रूप से मूल्यांकन किया जाता है । कोशिकाओं के क्षरण 10 चार्ज और निर्वहन तापमान से लेकर 30 डिग्री सेल्सियस के लिए-20 डिग्री सेल्सियस का उपयोग करके मूल्यांकन किया जाता है । यह आरोप के प्रभाव का एक विश्लेषण की अनुमति देता है और उंर बढ़ने पर तापमान निर्वहन, और उनके संघों । १०० शुल्क/निर्वहन चक्रों के कुल बाहर किए गए । हर 25 चक्र एक संदर्भ चक्र प्रतिवर्ती और अपरिवर्तनीय क्षमता क्षरण का आकलन करने के लिए प्रदर्शन किया गया था । विचरण के एक बहु कारक विश्लेषण का इस्तेमाल किया गया था, और प्रयोगात्मक परिणाम दिखा फिट थे: i) क्षरण और प्रभार के तापमान के बीच एक द्विघात संबंध, द्वितीय) निर्वहन के तापमान के साथ एक रैखिक संबंध, और iii) एक प्रभारी और निर्वहन के तापमान के बीच सहसंबंध । यह पाया गया कि पर चार्ज करने के लिए तापमान संयोजन + 30 ° c और निर्वहन में-5 ° c क्षरण की उच्चतम दर के लिए नेतृत्व किया । दूसरी ओर, एक तापमान रेंज में-20 ° c से 15 डिग्री सेल्सियस (प्रभारी और निर्वहन के तापमान के विभिंन संयोजनों के साथ), एक बहुत कम गिरावट के लिए नेतृत्व में सायक्लिंग । इसके अतिरिक्त, जब प्रभार का तापमान 15 डिग्री सेल्सियस है, यह पाया गया कि गिरावट दर निर्वहन के तापमान पर निर्भर है ।

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The Effect of Charging and Discharging Lithium Iron Phosphate-graphite Cells at Different Temperatures on Degradation

इस लेख के प्रभाव का वर्णन करता है इसी तरह के चार्ज/निर्वहन तापमान लिथियम लौह फॉस्फेट-थैली कोशिकाओं के क्षरण पर, असली मामले परिदृश्यों के करीब अनुकरण में लक्ष्य । कुल में, 10 तापमान संयोजन रेंज में जांच कर रहे है 20 से 30 डिग्री सेल्सियस क्रम में गिरावट पर तापमान के प्रभाव का विश्लेषण ।

चार्ज और निर्वहन लिथियम आयरन फॉस्फेट-क्षरण पर अलग तापमान पर कोशिकाओं ग्रेफाइट का प्रभाव

The effect of charging and discharging lithium iron phosphate-graphite cells at different temperatures on their degradation is evaluated systematically. ...

Research

JoVE Journal

Chemistry

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