Analiza uzroka slabljenja kapaciteta litijumske baterije

Awdur: Iflowpower - Proveedor de centrales eléctricas portátiles

U litijum-jonskoj bateriji, balans kapaciteta se izražava kao omjer mase pozitivne elektrode i negativne elektrode, naime:<000000>gama;= m + / m- =δXC- /δYC + gornja formula C odnosi se na teoretski kulonski kapacitet elektrode,δmalo,δY se odnosi na kemijsko mjerenje litijevih jona ugrađenih u negativnu i pozitivnu elektrodu. Iz gornje formule može se vidjeti da se omjer masa dva pola oslanja na broj kulonovskog kapaciteta i njegovih reverzibilnih litijum jona prema dva pola. Generalno, manji omjer mase uzrokuje nepotpunu upotrebu materijala negativne elektrode; veći omjer mase može predstavljati opasnost po sigurnost zbog toga što je negativna elektroda prevučena.

Ukratko, u najoptimalnijem omjeru kvalitete, performanse baterije su optimalne. Vezano za idealni Li-ION baterijski sistem, u njegovom ciklusnom periodu količina sadržaja se ne menja, a početni kapacitet u svakom ciklusu je određena vrednost, ali je stvarna situacija mnogo komplikovanija. Bilo koja nuspojava koja se može pojaviti ili potrošiti litijum ione ili elektrone može uzrokovati promjenu balansa kapaciteta baterije, kada jednom dođe do balansa kapaciteta baterije, ova promjena je nepovratna i može se akumulirati u više ciklusa, a performanse baterije se javljaju.

Ozbiljan uticaj. Osim toga, osim oksidacijskog zadržavanja litijum jona, postoji veliki broj nuspojava, kao što su analiza elektrolita, otapanje aktivne supstance, taloženje metalnog litijuma itd. Originalni: prekomjerno punjenje 1, negativno prekomjerno punjenje grafita: Kada je baterija previše napunjena, litijum jon se lako smanjuje na negativnoj površini: deponovani litijum je prekriven negativnom površinom, blokirajući ugradnju litijuma.

Efikasnost pražnjenja je smanjena i gubitak kapaciteta, originalni: 1 može se smanjiti cikličkim litijem; 2 deponovani metalni litijum i rastvarač ili elektrolit za podršku za formiranje Li2CO3, LIF ili drugih proizvoda; 3 metalni litijum se obično formira između negativne elektrode i dijafragme, eventualno Pore blokade dijafragme povećavaju unutrašnji otpor baterije;. Brzo punjenje, prevelika gustoća struje, teška negativna polarizacija, taloženje litija bit će jasnije. Ova situacija se lako može dogoditi kada je negativna elektroda aktivna.

Međutim, u slučaju velike brzine punjenja, može doći do taloženja metalnog litija čak i ako je omjer aktivne pozitivne i negativne elektrode normalan. 2, reakcija pozitivne preciznosti je preniska kada je aktivni otpor pozitivne elektrode prenizak i lako se puni. Pozitivni prijelaz uzrokuje gubitak kapaciteta zbog pojave elektrohemijskih inertnih supstanci (kao što su CO3O4, MN2O3, itd.

), što narušava ravnotežu kapaciteta između elektroda, a njegov gubitak kapaciteta je nepovratan. (1) liycoo2liycoo2→(1-y) / 3 [CO3O4 + O2 (G)] + Ylicoo2Y <0.4 Simultaneous positive electrode material analyzes oxygen in a sealed lithium ion battery to analyze the oxygen due to the absence of re-reactive reaction (such as the formation of H2O) and the combustible gas in the electrolyte analysis At the same time, the consequences will be unimaginable.

(2)λ-MnO2 litij-mangan reakcija se javlja u stanju u kojem je litijum-mangan oksid potpuno decentriran:λ-Mno2→Mn2O3 + O2 (G) 3, elektrolit se oksidira kada se elektrolit oksidira kada je pritisak veći od 4,5V, a elektrolit (npr.

, Li2CO3) i gas se oksidiraju, a ovi nerastvorljivi sastojci će blokirati mikropore elektrode. Migracija litijum jona uzrokuje gubitak kapaciteta tokom ciklusa. Utječe na brzinu oksidacije: Vrsta i veličina površine provodnog sredstva (čađa, itd.

) koji se dodaje materijalom pozitivne elektrode veličine površine kolektorskog materijala (čađa, itd.) u trenutno korištenu elektrolitičku otopinu, smatra se da EC/DMC ima najveći oksidacijski kapacitet. Proces elektrohemijske oksidacije rastvora generalno se izražava kao: rastvor→Oksidacijski proizvodi (gasovi, rastvori i čvrste supstance) + NE- bilo koja oksidacija rastvarača može povećati koncentraciju elektrolita, stabilnost elektrolita je smanjena, a kapacitet baterije je konačno.

Pretpostavimo da troši mali dio elektrolita svaki put kada se puni, tada je više elektrolita u sklopu baterije. Za stalne posude to znači da se ubacuje mala količina aktivne tvari, što će uzrokovati smanjenje početnog kapaciteta. Nadalje, ako se pojavi čvrsti proizvod, na površini elektrode se formira pasivacijski film, što će uzrokovati da baterija poveća izlazni napon baterije.

Original 2: Elektrolit (vraćanje) I O analizi elektroda 1 Smanjenje kapaciteta baterije, reakcija smanjenja elektrolita u odnosu na kapacitet baterije i životni vijek će negativno utjecati, a zbog smanjenja plina povećati bateriju, što će dovesti do sigurnosnih problema. Napon analize pozitivne elektrode je obično veći od 4,5V (vezano za Li/Li+), tako da ih nije lako analizirati u pozitivnom.

Umjesto toga, elektroliti se više razlikuju za analizu. 2, elektrolit se analizira na negativnoj elektrodi: elektrolit nema puno grafita i drugih pitonalnih ugljičnih negativa, i lako je reagirati ako je nepovratan. Analiza elektrolitičke otopine u vrijeme primarnog punjenja i pražnjenja će formirati pasivacijski film na površini elektrode, a pasivacijski film može spriječiti daljnju analizu elektrolita i ugljične negativne elektrode.

Tako se održava strukturna stabilnost ugljične negativne elektrode. U idealnom slučaju, redukcija elektrolita je ograničena na fazu formiranja pasivizirajućeg filma, a proces se više ne događa kada je ciklus stabilan. Smanjenje formiranja soli elektrolita pasivizirajućeg filma je uključeno u formiranje pasivacijskog filma, što olakšava stabilizaciju pasivacijskog filma, ali otopljeni materijal koji se reducira u otapalo negativno utječe produkt redukcije otapala; (2) redukcija soli elektrolita Koncentracija elektrolitičke otopine je smanjena i konačno je uzrokovala kapacitet baterije (smanjenje LiPF6 za stvaranje LIF, LiXPF5-X, PF3O i PF3); (3) Formiranje pasivizacionog filma je da se troše litijevi joni, što može uzrokovati neuravnoteženost polarnog kapaciteta.

Cijela baterija je smanjena. (4) Ako postoji pukotina na pasivacijskom filmu, molekul otapala se može prenijeti kako bi se pasivacijski film zgusnuo, što ne samo da troši više litija, već je moguće blokirati mikropore na površini ugljika, što rezultira time da litij ne može da se ugradi i isprazni, što rezultira nepovratnim gubitkom kapaciteta. Dodajte neke neorganske aditive, kao što su CO2, N2O, CO, SO2, itd.

, može ubrzati formiranje pasivirajućeg filma i može inhibirati simbolizaciju i analizu rastvarača, a dodatak organskog aditiva krunskog etera ima isti učinak, pri čemu je 12 kruna 4 eter najbolji. Faktori gubitka kapaciteta za stvaranje filma: (1) Vrsta ugljika; (2) sastojci elektrolita; (3) aditivi u elektrodi ili elektrolitu. BLYR smatra da reakcija ionske izmjene napreduje od površine aktivnog materijala do njegovog jezgra, formirana nova faza se zatrpava, a površina čestica formira nisku ionsku i elektronsku provodljivost, pa se spinel nakon skladištenja.

Više polarizacije nego skladištenja. ZHANG otkriva komparativnu dekompoziciju spektra AC impedancije prije i poslije materijala elektrode, s novim brojem ciklusa, otpor površinskog pasivirajućeg sloja je povećan, a kapacitet interfejsa je smanjen. Odražavajući debljinu sloja pasivacije dodaje se broj ciklusa.

Otapanje mangana i analiza elektrolita rezultiraju stvaranjem pasivirajućeg filma, a uslovi visoke temperature su pogodniji za ove reakcije. To će uzrokovati indirektni otpor čestica aktivnog materijala i povećanje otpora migracije Li +, čime se povećava polarizacija baterije, a punjenje i pražnjenje nisu potpuni, a kapacitet se smanjuje. II elektrolitička otopina reduktorskog mehanizma elektrolit često sadrži nečistoće kao što su kisik, voda, ugljični dioksid, a oksidativne reakcije se javljaju tokom procesa punjenja i pražnjenja baterije.

Mehanizam redukcije elektrolita uključuje redukciju rastvarača, redukciju elektrolita i redukciju nečistoća u tri aspekta: 1, redukcija redukcije rastvarača PC i EC uključuje reakciju elektrona na drugi proces elektronske reakcije, druga elektronska reakcija formira Li2CO3: FONG, itd., u prvom Tokom procesa pražnjenja, potencijal elektrode je blizu O.8V.

li/li +), PC / EC generiše elektrohemijsku reakciju na grafitu, proizvodeći CH = CHCH3 (G) / CH2 = CH2 (G) i LiCO3 (s), što rezultira nepovratnim gubitkom kapaciteta na grafitnim elektrodama. Aurbach et al za široku paletu mehanizama redukcije elektrolita i njegovih proizvoda na metalnoj litijumskoj elektrodi i elektrodi na bazi ugljika, otkrili su da se RocO2Li i propilen javljaju u elektronskom mehanizmu reakcije PC-a. Roco2li je vrlo osjetljiv na vodu u tragovima.

Čvrsti proizvod je Li2CO3 i propilen, ali nema Li2CO3 u kućištu za sušenje. Ein-Eliy je izvijestio da je u elektrolitu napravljenom od dietil karbonata (DEC) i diometilmetana (DMC), reakcija se javlja u bateriji, te se formira metil karbonat (EMC) i dolazi do određenog gubitka kapaciteta. Uticaj.

2, općenito se smatra da je reakcija redukcije redukcionog elektrolita elektrolita uključena u formiranje površine ugljične elektrode, i stoga će njihove vrste i koncentracije utjecati na performanse ugljične elektrode. U nekim slučajevima, redukcija elektrolita doprinosi stabilnosti površine ugljika i može formirati željeni pasivacijski sloj. Općenito se vjeruje da je pomoćni elektrolit lakše reducirati nego otapalo, a uključivanje produkta redukcije u negativnu elektrodu nanesenu foliju i utiče na slabljenje kapaciteta baterije.

Nekoliko reakcija redukcije koje podržavaju elektrolite mogu se dogoditi na sljedeći način: 3, sadržaj vode u redukciji nečistoća (1) Sadržaj vode u elektrolitu će proizvesti slojeve taloženja LiOH (S) i Li2O, što ne pogoduje ugrađivanju litij jona, uzrokujući nepovratan gubitak kapaciteta: H2O + E→OH- + 1 / 2H2OH- + Li +→LiOH (s) LiOH + Li ++ E-→Li2O (S) + 1 / 2H2 proizvodi LiOH (S) za taloženje površine elektrode, formiranje velikog površinskog filma koji ima veliki otpor, ometajući Li + ugrađene grafitne elektrode, što rezultira nepovratnim gubitkom kapaciteta. Srednja voda u rastvaraču (100-300×10-6) Nema uticaja na performanse grafitnih elektroda. (2) CO2 u otapalu može se reducirati na negativnoj elektrodi da nastane CO i LiCO3 (S): 2CO2 + 2E- + 2LI +→Li2CO3 + COCO će povećati bateriju u bateriji, dok Li2CO3 (S) povećava otpor baterije povećava performanse baterije.

(3) Prisutnost kisika u otapalu također stvara Li2O jer je razlika potencijala između metalnog litijuma i ugljika potpuno paralelnog litijuma mala, a redukcija elektrolita na ugljiku je slična redukciji litijuma. Izvorno 3: Samopražnjenje i samopražnjenje znači da se baterija prirodno gubi u neiskorištenom stanju. Samopražnjenje litijum-jonske baterije rezultira u dva slučaja: jedan je reverzibilni gubitak kapaciteta; drugi je gubitak nepovratnog kapaciteta.

Reverzibilni gubitak kapaciteta znači da se gubitak kapaciteta može nadoknaditi tokom punjenja, a nepovratni gubitak kapaciteta je obrnut, a pozitivna i negativna elektroda se mogu koristiti u mikroćelijskoj upotrebi sa elektrolitom u stanju punjenja, a litijum jon je ugrađen i napušten, pozitivni i negativni ugradnji i isključeni. Ugrađeni litijevi joni su povezani samo sa litijum-ionima elektrolita, pa je pozitivni i negativni kapacitet elektrode stoga neuravnotežen. Ovaj dio gubitka kapaciteta ne može se nadoknaditi prilikom punjenja.

Kao što su: pozitivna elektroda litij-mangan oksida i otapalo mogu generirati samopražnjenje uzrokovano samopražnjenjem: molekule otapala (npr. PC) se oksidiraju kao mikrobne ćelije na površini provodnog materijala čađe ili strujne tekućine: ista aktivna supstanca negativne elektrode Može se samopražnjeti iz elektrolitičke otopine, a elektrolit je reduciran u elektrolit (LiF) elektrolit (kao što je LiPF6).

Litijum jon se uklanja sa negativne elektrode mikrokontrolera kao negativna elektroda stanja punjenja: samopražnjenje Faktori: Proces proizvodnje materijala pozitivne elektrode, proces proizvodnje baterije, svojstva elektrolita, temperatura, vreme. Brzina samopražnjenja je strogo kontrolirana brzinom oksidacije rastvarača, tako da stabilnost rastvarača utječe na vijek trajanja baterije. Oksidacija otapala se događa na površini čađe, a površina čađe može kontrolirati brzinu samopražnjenja, ali za materijal pozitivne elektrode LIMN2O4, također je čvrsto smanjenje površine aktivnog materijala, a površina kolektora struje okrenuta prema upotrebi oksidacije otapala ne može se zanemariti.

Struja koju curi dijafragma baterije također može uzrokovati samopražnjenje u litijum-jonskoj bateriji, ali je proces ograničen otporom dijafragme, vrlo malom brzinom i nema nikakve veze s temperaturom. S obzirom da brzina samopražnjenja baterije snažno zavisi od temperature, ovaj proces nije kritičan mehanizam u samopražnjenju. Ako je negativna elektroda u stanju dovoljno električne energije, sadržaj baterije se uništava, što će rezultirati trajnim gubitkom kapaciteta.