電池研究開発用ラボ用リチウムイオン電池 In-Situ Gassing Volume Analyzer

リチウムイオン電池のガス発生挙動

形成ガス生産:

リチウムイオン電池の形成プロセスには大量のガス生成が伴います。これは、セルの化学システム、アノードとカソードの材料、電解質成分、および形成条件に密接に関連しています。

形成条件 (電流、カットオフ電圧、温度、圧力など) は、形成ステップの時間に影響します。形成サイクルを効果的に短縮することで、企業の生産効率を大幅に向上させることができます 」 のバッテリー;

現在、企業は基本的に経験的判断に基づいて形成プロセスと条件を設定しており、形成条件を改善するための科学的かつ効果的な手段と根拠が不足しています。

過充電時のガス発生:

過充電の危険性は、リチウムイオン電池を実際に使用する上で非常に重要な安全上の問題です。

リチウムイオン電池は、過充電プロセス中に深刻な副反応を起こし、大量のガス発生を伴うことが多く、電池の体積または内圧が急速に上昇し、熱暴走のリスクが高まります。

保管中または循環中のガス発生:

長期保管またはサイクル中、リチウム イオン バッテリーはゆっくりと副反応を起こし、特に高温条件下で発生する可能性が高くなります。これは、リチウムイオン電池にとって非常に重要な信頼性の問題です。

in-situ Gassing Volume Analyzer の機能

GVM シリーズ In-Situ Gas Volume Analyzer は、細胞を in-situ で記録できる高精度の機械的モニタリング システムを採用しています。 」 充放電プロセス全体での体積変化、および各段階でのセルの正確なガス発生量と体積変化率を取得します。

*効率改善：細胞のガス発生挙動を迅速に評価し、研究開発期間を短縮し、効率を改善します。

*コストダウン：形成プロセスの最適化、生産効率の向上、企業の減少に役立ちます 」 生産コスト;

*セル設計の最適化: セル1全体の形成プロセス中のガス発生量とガス発生率を定量化します。

形成曲線の 3 電極解析と組み合わせることにより、細胞形成に対するさまざまな設計要因の影響に関する体系的な評価を実装でき、SEI 形成を改善することによって細胞性能を最適化するのに役立ちます。

*信頼性と安全設計: In Situ ガス量モニターは、過充電や高温サイクルなどの乱用試験中のガス発生挙動を調査および分析することもできます。

従来の試験方法

Ex-Situ 体積測定:

置換体積法は、ガス処理後の細胞の体積を測定するために広く使用されています。操作は簡単ですが、提供される情報は限られています。

*一点測定：細胞9全体の形成過程の体積変化とガス発生率を取得できません。

*非現場測定：転送測定プロセス中に外部環境によって干渉されやすい。

※天びんによる計量：オンラインで長期安定・高精度な計量ができません。

*High Waste Of Cells: セルコンシステンシーの影響を取り除くことができません。

内圧測定

内圧測定は、セルに圧力センサー デバイスを埋め込むことによって細胞の内圧変化を監視する別の広く使用されている方法です。この方法は、角柱細胞にしか適用できず、特殊な細胞サンプルを準備する必要があるため、操作が複雑で、コストが高くなります。

クリエイティブなソリューション

ln-s 私 あなたの測定:

GVMシリーズのin situガス量モニターに搭載された自社開発の高精度メカニカルセンシングシステムにより、連続して長期のガス量モニターを実現できます。高 - リチウム イオン電池のガス処理プロセスの安定性測定。高精度 ADC データ収集モジュールが適用され、多機能 in situ ガス量モニター ソフトウェア MISG と連携します。充電中の体積変化、リチウムイオンバッテリーの放電プロセスをリアルタイムで監視し、バッテリーの膨張と収縮のレベルをオンラインで表示できます。 CANベースの通信データにより、マルチモジュールスウェリングを実装するのに便利です*。

GVMシリーズは、リチウムイオン電池業界初の現場ガス量モニターです。

*パワーバッテリーのトップ企業であるCATL社と共同開発し、独占的に特許を取得しました。

装置構成図とソフトウェア

高エネルギー学習テスト システム: 長期のその場でのオンライン モニタリング、および精度要件を満たします。

専用テストソフト ： 機械試験システムのデータをリアルタイムで収集および表示し、体積変化曲線を自動的に描画します。

補助システム：補助システムのサポートに介入するのに便利な特別な構造設計により、テスト温度調整制御を実現します。

アプリケーション

地層ガス分析

1.異素材 」 地層ガス処理アプリケーション

試験条件：25 ℃ 0.04C/0.1C

改質された材料Aは、従来の材料Bよりも粒子サイズが小さく、形成中のSEI膜形成反応はより十分であり、ガス生成はより大きくなります。

同じ設計パラメータで、材料の修正と表面修正のみが実行されます。細胞形成のガス発生量とガス発生速度を比較することで、加工材料が細胞形成に及ぼす影響を迅速かつ直感的に知ることができ、新素材の開発や改良に役立ちます。

2.電解液の違い 」 s 形成ガス処理アプリケーション (テスト条件: 25 ℃ 0.02 ℃ )

同じ電解液において、特定の添加剤を含む電解液 B のセル形成ガス生成およびガス生成速度は、添加剤を含まない電解液 A よりも大きくなります。この添加剤は、細胞膜形成反応をより完全にすることができます。

電解液中の添加剤は、セル形成段階のSEI成膜反応に大きな影響を与えます。異なる添加剤による電解質によるセル形成のガス生成量およびガス生成速度の変化を比較することにより、セル形成に対する添加剤の効果が迅速に評価される。形成プロセスの影響は、3 電極形成曲線と組み合わされて、目的を絞った方法で電解質の配合を改善するのに役立ちます。

3.温度と生成速度の違い

異なる温度下での形成

私 同じ形成過程で、25℃よりも45℃の高温の方がSEI膜形成反応が良好である。

異なる料金レートでの編成

生成速度が異なる同じ温度では、速度が小さいほど生成電圧の反応開始点が低くなります。

セル形成条件パラメータの設定は、セル形成時間と膜質に影響を与えます。細胞形成時間を効果的に短縮することで、企業の細胞生産効率を大幅に向上させることができます。異なる生成条件のパラメータを設定することにより、異なる生成条件でのセルのガス生成電圧の開始点と、生成の各段階でのガス生成およびガス生成速度が定量的に得られ、セル生成の改善を導くのに役立ちます。プロセスと技術、そして企業の生産効率を向上させます。

過充電ガス分析

1.さまざまなNCM材料 」 過充電ガスアプリケーション（テスト条件：25 ℃ 0.5 ℃ )

ガス発生時のセルの SOC を比較すると、高ニッケルセルの方が早くガスを発生することがわかります。

バッテリーセルの通常の充電プロセスと、200% SOC までの過充電の体積と温度の変化を監視し、3 電極曲線に対応することにより、多数の副反応の電位と反応速度、過充電されたリチウム電位、および正極材料の分解電位を正確に取得することができ、レートおよびその他の関連情報は、材料の過充電性能を定量的に分析および研究し、的を絞った改善を行い、R&D 効率を向上させるのに役立ちます。

2.さまざまなNCM材料 」 過充電ガスアプリケーション（テスト条件：25 ℃ 0.5 ℃ )

* 通常の電圧範囲では、セルの体積変化は 1.2% 未満です。これは基本的に、リチウムのインターカレーションによって引き起こされる構造的な膨張によるものです。高 Ni-2 の SOC が 40% を超えると、高 Ni-1 の構造膨張は高 Ni-2 の構造膨張よりわずかに大きくなります。

* 5V まで過充電した後、高 Ni-2 材料の SOC は高 Ni-1 材料の SOC よりも遅く、これは高 Ni-2 材料がより高い充電電圧に適応し、より多くの容量を解放し、セルのエネルギー密度を改善できることを示しています。安定した構造を維持しながら;

* ガス発生の開始点に対応するセルの SOC と電圧は、in-situ メソッドを使用して過充電ガス発生挙動を継続的に監視することによって取得できます。 R&D 作業の次のステップの開発に役立つ

3.電解液添加剤の種類と含有量

リチウム イオン電池の過充電ガス発生挙動を 2 つの異なるタイプと含有量の添加剤と比較すると、添加剤 A の反応電位は添加剤 B の反応電位よりも低く、総ガス発生量はもう少し低いことがわかります。過充電保護添加剤としてより適切に使用できます。

循環ガス分析

異なる NCM 材料 」 過充電ガスアプリケーション（テスト条件：60 ℃ 0.5 ℃ 3-4.2V)

* セル A とセル B は異なる三元材料を使用し、セル B のセル体積はセル A のセル体積よりも増加し、不可逆体積は 0.01 ml から 0.04 ml に増加しました。

* 定量分析は、さまざまな材料のサイクル性能を分析するのに役立ち、研究開発の効率を向上させます。

貯蔵ガス分析

1.NCM811改造条件比較

テスト条件: 85 で 4.2 V フル充電 ℃ 4H用

結果は,修正した方法‐1におけるNCM811の電圧降下が85°Cで修正した方法‐2よりも大きく,ガス生成が多いことを示している。

in-situ メソッドを使用して、貯蔵ガスの生産挙動を継続的に監視できます。材料のさまざまな修飾方法の利点を比較できるため、研究開発の効率が向上します。

2.電極の種類の比較

テスト条件: 85 で 4.2 V フル充電 ℃ 4H用

*あ とセルの B は、異なる電解質システムを採用しています。細胞体積変化曲線より 満充電保存中、EL-AセルはEL-Bセルよりも多くのガスを生成することがわかります。これは、システムの電解質が高温高圧下でガスを生成しやすいことを示しています。

* 定量分析は、さまざまな電解質のガス生成性能を研究し、研究開発の効率を向上させるのに役立ちます。

3 .比較する 異なる保管温度

テスト条件: 4.2V 85℃フル充電 4H

セルは 70 °C で優れた貯蔵性能を発揮し、85 °C で高いガス生成を示します。

in situ メソッドを使用して貯蔵ガス生産挙動を継続的に監視することにより、ガス生産の開始点と最大点を取得できます。 R＆amp;の次のステップを実行するD担当者。 D 仕事。

パラメータとインストール要件

パラメーター

1. テストするパウチセルの総重量: 10 ～ 1000g、最大サイズ (以下に示すようにタブを除く): 180*120 mm

2.Cell テスト温度: 20-85 ℃

3.音量変化の解決： ＜ 1pL

4.体積変化の検出精度： ＜ 1OpL

5.システムの安定性 ＜ 20pL(RT25 ℃ 、 ＜ 30分）、 ＜ 50uL(RT25 ℃ 、30分～12時間）