Can One Project Cell Lifetime Using Wide Temperature Range Ultra-High Precision Coulometry?
Notice bibliographique
Résumé
Using low charge voltage with Li-ion cells significantly extends their lifetime. This makes them advantageous in enabling the implementation of Li-ion batteries for widespread renewable energy storage1. Li[Ni0.83Mn0.06Co0.11]O2/graphite (Ni83/graphite) cells combined with dimethyl-2,5-dioxahexane carboxylate (DMOHC) as electrolyte solvent and lithium bis(fluorosulfonyl)imide (LiFSI) as salt, operating to upper cutoff voltages of 3.8 or 3.9 V, can achieve incredible capacity retention and reduce gassing while cycling at 85°C2. Since these cells have exceptional lifetime projected to be decades when cycling at room temperature, there is keen interest in using high temperatures to screen cell performance in an accelerated manner3. However, how to project a high-temperature lifetime to room temperature remains to be determined. Ultra-high precision coulometry (UHPC) can give valuable insight into cell degradation within weeks of cycling4. This has been applied to Ni83/graphite cells using a blend of DMOHC and diethyl carbonate (DEC) as electrolyte solvent, LiFSI as salt, and vinylene carbonate (VC) and ethylene sulfate (DTD) as additives. Figure 1 shows the results of UHPC measurements on a series of cells over a wide temperature range between 20-100°C to help determine pathways to project cell lifetime under normal use conditions. The results present exceptional performance at high temperatures and indicate a clear relation between degradation mechanisms and temperature. Remarkably, they also demonstrate similar capacity fade rates when the cycling temperature is increased from 55°C to 100°C. The potential causes of this are further elucidated by post-mortem electrolyte analysis of the measured cells. REFERENCES C. P. Aiken, T. Taskovic, and J. R. Dahn, J. Electrochem. Soc., 169, 090523 (2022). T. Taskovic, A. Eldesoky, C. P. Aiken, and J. R. Dahn, J. Electrochem. Soc., 169, 100547 (2022). T. Taskovic, A. Eldesoky, W. Song, M. Bauer, and J. R. Dahn, J. Electrochem. Soc., 169, 040538 (2022). A. J. Smith, J. C. Burns, D. Xiong, and J. R. Dahn, J. Electrochem. Soc., 158, A1136–A1142 (2011). Figure 1 . Fractional capacity fade per hour (a), fractional charge endpoint slippage per hour (b), and coulombic inefficiency (CIE) per hour (c) of Ni83/graphite cells with 1 M LiFSI in DMOHC:DEC (20:80 w/w) with 2 wt% VC and 1 wt% DTD calculated at cycle 19 of UHPC cycling at different temperatures. Notice that the y-axis is logarithmic. Figure 1
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,006 | 0,010 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,002 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,002 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,002 |
| Communication savante | 0,003 | 0,009 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,004 | 0,003 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,003 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».