Агляд аналізу адмоваў і механізму няспраўнасці літый-іённай батарэі

著者：Iflowpower – Provedor de central eléctrica portátil

Стварэнне і рост плёнкі 1SEI адбываецца ў камерцыйнай літый-іённай акумулятарнай сістэме, а частка страты ёмістасці батарэі звязана з пабочным эфектам паміж графітам і арганічным электралітам, і графіт лёгка ўступае ў электрахімічную рэакцыю з літый-іённым арганічным электралітам, асабліва растваральнікам з&39;яўляецца вінілкарбанат (EC) і дыметылкарбанат (DMC). Калі літый-іённы акумулятар знаходзіцца падчас першай зарадкі (стадыі), узнікаюць адмоўны электраліт і літый-іённы электраліт, узнік літый-іённы электраліт, і на графітавай паверхні ўтворыцца пласт плёнкі інтэрфейсу цвёрдага электраліта (SEI), што можа выклікаць частку незваротнай ёмістасці. Плёнка SEI забяспечвае перадачу іёнаў, адначасова абараняючы рэактыўнае рэчыва, і прадухіляе стабільнасць працы актыўнага матэрыялу батарэі, адначасова прадухіляючы актыўнае рэчыва.

Аднак падчас наступнага цыклу працы батарэі, паколькі пастаяннае пашырэнне і сціск матэрыялу электрода выклікае агаленне новага актыўнага цэнтра, гэта можа прывесці да збою механізму пастаяннай страты, гэта значыць, ёмістасць батарэі бесперапынна зніжаецца. Гэты механізм адмовы можна звязаць з працэсам электрахімічнага аднаўлення паверхні электрода, які выяўляецца ў бесперапынным павелічэнні таўшчыні плёнкі SEI. Такім чынам, вывучэнне SEI плёнкі хімічных кампанентаў і марфалогіі можа быць больш глыбокім, прычынай ёмістасці літый-іённага акумулятара і зніжэння магутнасці.

Працэс фарміравання плёнкі SEI У апошнія гады даследчыкі спрабавалі вывучыць прыроду мембран SEI праз эксперыменты па дэмантажы невялікіх батарэйных сістэм. Працэс разборкі акумулятара ажыццяўляецца ў аэразольным бардачку з інэртным газам ( <5 ppm). After the battery is disassembled, it can pass a nuclear magnetic resonance technology (NMR), a flight time secondary ion mass spectrometry (TEMS), a scanning electron microscope (SEM), a transmission electron microscope (TEM), an atomic force microscope (AFM), X-ray absorption spectrum (XAF), and Infrared (FTIR) and Raman Spectroscopy and other test methods study the thickness, morphology, composition, growth process and mechanism of SEI membranes.

Хаця для характарыстыкі плёнкі SEI выкарыстоўвалася мноства метадаў выпрабаванняў, фактычная мадэль плёнкі SEI, якая расце ў батарэі, выкарыстоўваецца для характарыстыкі больш прасунутых і прамых спосабаў. Цяжкасць заключаецца ў тым, што плёнка SEI складаецца з розных рэчываў, такіх як арганічныя і неарганічныя, і інгрэдыент складаны, і ён вельмі далікатны і лёгка рэагуе на навакольнае асяроддзе. Калі гэта няправільна, цяжка атрымаць праўдзівую інфармацыю аб фільме SEI.

Патаўшчэнне плёнкі SEI з&39;яўляецца тыповай электрахімічнай паразітарнай пабочнай рэакцыяй, якая мае цесную сувязь з кінэтыкай рэакцыі, працэсам масапераносу і структурнай геаметрыяй батарэі. Тым не менш, змена плёнкі SEI непасрэдна не прыводзіць да разбуральнай няўдачы, а яе раскладанне прывядзе толькі да павышэння ўнутранай тэмпературы батарэі, што, у сваю чаргу, можа выклікаць раскладанне газу, а моцнае цяпло выкліча цеплавы выхад з-пад кантролю. У FMMEA фарміраванне і рост плёнкі SEI лічыцца механізмам страт, які можа прывесці да памяншэння ёмістасці батарэі і павышэння ўнутранага супраціўлення.

2 Дэндрыты літыя ўтвараюцца, калі акумулятар хутка зарадзіць пры шчыльнасці току, вышэйшай за намінальны ток, і адмоўная паверхня лёгка фармуецца з адукацыяй дендрыдаў металічнага літыя. Гэты дэндрытны крышталь лёгка праткнуць дыяфрагму, што прывядзе да кароткага замыкання ўнутры батарэі. Такая сітуацыя можа прывесці да адмовы ад разбурэння батарэі, і гэта цяжка выявіць да кароткага замыкання батарэі.

У апошнія гады даследчыкі вывучалі хуткасць росту дендрытаў літыя і ўзаемасувязь паміж хуткасцю росту дендрытаў літыя і здольнасцю дыфузіі іёнаў літыя дендрытаў літыя. Эксперыменты паказваюць, што рост літыевых дэлеграў цяжка выявіць або назіраць у поўнай сістэме акумулятараў, і цяперашняя мадэль абмяжоўваецца ростам літыевых дендрытаў у адной сістэме. У эксперыментальнай сістэме празрыстая батарэя, вырабленая з кварцавага шкла, можа назіраць працэс росту дендрытаў літыя на месцы.

Даследчык Чжан Юэгона з Інстытута даследаванняў нанатэхналогій і нанабіёнікі Сучжоу ў маёй краіне выявіў працэс утварэння літыевых дендрытаў (як паказана на відэа) у тэхналогіі сканіруючага электроннага мікраскопа (SEM). Аднак у камерцыйнай сістэме літый-іённых акумулятараў цяжка дасягнуць арыгінальнага назірання за галінамі літыя. Універсальная сітуацыя - назіраць за яго крышталямі літыевай галіны, разбіраючы батарэю.

Аднак, паколькі актыўнасць галіны літыя вельмі высокая, цяжка прааналізаваць дэталі генерацыі. Зір і інш. Прапанаваў маляваць электронныя мікраграмы электрода, афарбоўваючы структуру электрода, каб вызначыць становішча дендрытаў.

Калі перад разборкай батарэі ўзнікненне крышталя галіны літыя выклікала ўнутранае кароткае замыканне, то гэтую частку дендрытнага крышталя можа быць цяжка назіраць, таму што вялікі імпульсны ток унутранага кароткага замыкання можа выклікаць крышталізацыю галіны літыя. Мясцовае мікрапорыстае закрыццё дыяфрагмы сведчыць аб магчымай пазіцыі росту дендрытаў літыя, але гэтыя часткі могуць часткова перагравацца або выкліканыя забруджваннямі металічных прымешак. Такім чынам, далейшае развіццё мадэляў адмоваў для прагназавання з&39;яўлення галін літыя, і ў той жа час вельмі важна вывучаць жыццё і сувязь адмоваў у розных умовах працы.

3 Запыленне часціц актыўнага матэрыялу нераўнамернае пры хуткай зарадцы і разрадцы або актыўным рэчыве электрода, актыўны матэрыял схільны да парашка або фрагментацыі. Увогуле, калі батарэя падаўжаецца, часціцы мікроннага памеру, унутранае напружанне іёнаў можа быць парушана. Першапачатковую расколіну можна назіраць з дапамогай РЭМ на паверхні часціц актыўнага матэрыялу.

Па меры паўторнага ўбудавання іёнаў літыя расколіны пастаянна пашыраюцца, што прыводзіць да трэскання часціц. Часціцы крэкінгу агаляюць новую актыўную паверхню, і на новай паверхні ствараецца плёнка SEI. Даследуючы і аналізуючы напружанне ўбудавання іёнаў літыя, лепш распрацаваць матэрыялы электродаў акумулятара.

Крыстэнсэн і Ньюман і інш. Распрацаваў пачатковую літый-іённую ўбудаваную мадэль напружання, і іншыя даследчыкі пашырылі розныя матэрыялы, геаметрычную марфалогію матэрыялаў і матэрыялы. Мадэль убудаванага іённага стрэсу дапаможа даследчыкам распрацоўваць больш актыўных рэчываў.

Тым не менш, страта ёмістасці і магутнасці часціц актыўнага матэрыялу вывучаецца далей, а механізм адмовы ад фрагментацыі часціц комплексна прагназуецца, каб прадказаць тэрмін службы літый-іённых батарэй. Змена аб&39;ёму матэрыялу электрода таксама можа прывесці да разгрузкі актыўнага рэчыва з токапрыёмнікам, так што гэтая частка актыўнага рэчыва будзе недаступная. Працэс інконіравання літыя актыўнага матэрыялу суправаджаецца міграцыяй іёнаў і вонкавай міграцыяй электронаў унутры батарэі.

Паколькі электраліт мае электронную ізаляцыю, могуць паступаць толькі іёны. Праводнасць электронаў важная для электраправоднай сеткі, пабудаванай на паверхні электрода правадніком. Частыя змены ў аб&39;ёме электроднага матэрыялу могуць прывесці да таго, што частковыя актыўныя рэчывы з токаправоднай сеткі ўтвараюць ізаляваную сістэму, якая недаступная.

Гэта змяненне ў структуры электрода можа быць вымерана шляхам вымярэння такога метаду, як сітаватасць або пэўная плошча паверхні. Гэты працэс таксама можна здрабніць шляхам фрэзеравання паверхні электрода з выкарыстаннем факальнага іённага пучка (FIB), выкарыстання SEM для правядзення марфалагічнага назірання або рэнтгенаўскай тамаграфіі з дапамогай SEM. Матэрыял адмоўнага электрода Si ачышчаецца і адлучаецца ад токаправоднай сеткі.

Актыўным рэчывам станоўчага электрода актыўнага рэчыва станоўчага электрода з&39;яўляецца ў асноўным аксід пераходнага металу, напрыклад, кобальтат літыя (LiMn2O4) або паліанат літыевай солі, фасфат жалеза літыя (LifePo4). Большасць станоўчых актыўных рэчываў з&39;яўляюцца ўбудаванымі механізмамі рэакцыі, і іх механізмы стрэсу і механізмы рэцэсіі ў асноўным звязаны з падзеннем гранул і апісаннем актыўных рэчываў вышэй. Плёнка SEI таксама ствараецца і ўплывае на паверхню станоўчага электрода, але паверхня станоўчага электрода мае высокі патэнцыял, а яго плёнка SEI вельмі тонкая і стабільная.

Акрамя таго, матэрыял станоўчага электрода таксама схільны ўздзеянню ўнутранага цяпла, асабліва калі акумулятар перагружаны. Падчас зарадкі электраліт становіцца нестабільным пад высокім ціскам, што прыводзіць да ўзнікнення актыўнага рэчыва электраліта і станоўчага электрода, у выніку чаго ўнутраная тэмпература батарэі працягвае расці, а матэрыял станоўчага электрода вылучае кісларод. Далейшае абнаўленне, якое прывядзе да выхаду тэмпературы з-пад кантролю, прывядзе да разбурэння батарэі.

Матэрыял станоўчага электрода, які ўзнікае падчас папярэдняй зарадкі, можа быць прааналізаваны з дапамогай газавай храматаграфіі, каб прааналізаваць або выявіць структуру матэрыялу электрода з дапамогай рэнтгенаўскага спектру выяўлення структуры матэрыялу электрода. Тым не менш, у цяперашні час не існуе мадэлі адмовы, якая магла б прадказаць унутраную частку батарэі па перапаўненні празмерна зараджанага газу. Рэзюмэ: Рэжым механізму выхаду з ладу матэрыялу станоўчага і адмоўнага электродаў літый-іённай батарэі важны для раскладання мембраны SEI, вытворчасці дэлегаваных літыем крышталяў або крышталяў прыну медзі, парашка часціц актыўнага матэрыялу і газу, які вылучаецца цяплом, і г.д.

Сярод іх, генерацыя вытворных літыя або медзі delegths, газ раскладання матэрыялу лёгка выклікана цеплавой з-пад кантролю клеткі, выклікаючы ўзгаранне батарэі, і нават выбух. Няспраўнасць літый-іённых акумулятараў аналізуецца ў бляклым рэжыме, і механізм аптымізаваны за кошт аптымізацыі матэрыялу батарэі, структуры і паляпшэння адаптацыі да навакольнага асяроддзя, надзейнасці і бяспекі батарэі. Такім чынам, існуе вельмі важнае кіруючае значэнне для вытворчасці і практычнага прымянення батарэі.