Visió general de l&39;anàlisi de fallades i el mecanisme de fallades de la bateria d&39;ions de liti

著者：Iflowpower – Portable Power Station ပေးသွင်းသူ

La generació i el creixement de la pel·lícula 1SEI es troba en un sistema comercial de bateries d&39;ions de liti, i la part de pèrdua de capacitat de la bateria és de l&39;efecte secundari entre el grafit i l&39;electròlit orgànic, i el grafit es reacciona fàcilment electroquímicament amb l&39;electròlit orgànic d&39;ions de liti, especialment el dissolvent és carbonat de vinil (EC) i carbonat de dimetil (DMC). Quan la bateria d&39;ió de liti es troba durant la primera càrrega (etapa), es va produir l&39;electròlit negatiu i l&39;electròlit d&39;ió de liti i es va produir l&39;electròlit d&39;ió de liti i es forma una capa de pel·lícula d&39;interfície d&39;electròlit sòlid (SEI) a la superfície de grafit, que pot provocar una part de la capacitat irreversible. La pel·lícula SEI garanteix la transmissió d&39;ions alhora que protegeix la substància reactiva i impedeix l&39;estabilitat del funcionament del material actiu del material actiu de la bateria mentre evita la substància activa.

Tanmateix, durant el cicle posterior de la bateria, ja que l&39;expansió i la contracció constants del material de l&39;elèctrode fan que s&39;exposi un nou lloc actiu, això pot provocar un mecanisme de fallada de pèrdua contínua, és a dir, la capacitat de la bateria es redueix contínuament. Aquest mecanisme de fallada es pot atribuir al procés de reducció electroquímica de la superfície de l&39;elèctrode, que s&39;expressa com l&39;augment continu del gruix de la pel·lícula SEI. Per tant, l&39;estudi dels components químics i la morfologia de la pel·lícula SEI pot ser més aprofundit, la causa de la capacitat de la bateria d&39;ions de liti i la disminució de la potència.

Procés de formació de pel·lícules SEI En els últims anys, els investigadors han intentat estudiar la naturalesa de les membranes SEI mitjançant experiments de desmantellament de sistemes de bateries petites. El procés de desmuntatge de la bateria es realitza en una guantera de gas inert aerosòlic ( <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.

Tot i que s&39;han utilitzat molts mètodes de prova per caracteritzar la pel·lícula SEI, el model real de la pel·lícula SEI creix a la bateria s&39;utilitza per caracteritzar maneres més avançades i directes. La dificultat és que la pel·lícula SEI és complicada amb una varietat de substàncies com ara orgàniques i inorgàniques, i l&39;ingredient és complicat, i és molt fràgil i fàcil de respondre al medi ambient. Si és inadequat, és difícil obtenir la informació real de la pel·lícula SEI.

L&39;engrossiment de la pel·lícula SEI és una reacció secundaria paràsit electroquímica típica, que té una estreta relació amb la cinètica de la reacció, el procés de transferència de massa i la geometria estructural de la bateria. Tanmateix, el canvi de la pel·lícula SEI no condueix directament al fracàs de la fallada destructiva, i la seva descomposició només provocarà un augment de la temperatura interna de la bateria, que al seu torn pot provocar el gas de descomposició, i la calor severa provocarà un descontrol tèrmic. A FMMEA, la formació i el creixement de la pel·lícula SEI es considera un mecanisme de pèrdua, que pot provocar que la bateria redueixi la capacitat i augmenti la impedància interna.

2 Es generen dendrites de liti, si la bateria es carrega ràpidament a una densitat de corrent superior a la seva corrent nominal, i la superfície negativa es forma fàcilment per formar un dendrid de liti metàl·lic. Aquest cristall dendrític és fàcil de perforar el diafragma, provocant un curtcircuit dins de la bateria. Aquesta situació pot provocar un fracàs en la destrucció de la bateria i és difícil detectar-la abans de curtcircuitar la bateria.

En els darrers anys, els investigadors han estudiat la taxa de creixement de les dendrites de liti i la relació entre la taxa de creixement de les dendrites de liti i la capacitat de difusió d&39;ions de liti de les dendrites de liti. Els experiments mostren que el creixement de delegra de liti és difícil de detectar o observar en un sistema de bateries complet, i el model actual es limita al creixement de dendrites de liti sota un únic sistema. En el sistema experimental, la bateria transparent construïda amb vidre de quars pot observar el procés de creixement de les dendrites de liti in situ.

L&39;investigador Zhang Yuegono a l&39;Institut de Recerca Nanobiònica i Nanotecnologia de Suzhou al meu país ha revelat el procés de formació de la tecnologia de les dendrites de liti (tal com es mostra al vídeo) en la tecnologia del microscopi electrònic d&39;escaneig (SEM). Tanmateix, en el sistema comercial de bateries d&39;ions de liti, és difícil aconseguir l&39;observació original de les branques de liti. La situació universal és observar els seus cristalls de branca de liti desmuntant la bateria.

Tanmateix, com que l&39;activitat de la branca de liti és molt alta, és difícil analitzar els detalls de la generació. Zier et al. Es proposa dibuixar micrograms electrònics de l&39;elèctrode tenyint l&39;estructura de l&39;elèctrode per determinar la posició de les dendrites.

Si abans del desmantellament de la bateria, la generació de cristall de branca de liti ha provocat un curtcircuit interior a l&39;interior, aquesta part del cristall dendrític pot ser difícil d&39;observar perquè l&39;enorme corrent de pols del curtcircuit intern pot provocar la cristal·lització de la branca de liti. El tancament microporós local del diafragma suggereix que la possible posició de creixement de les dendrites de liti, però aquestes parts poden estar parcialment sobreescalfades o causades per contaminants d&39;impureses metàl·liques. Per tant, un major desenvolupament de models de fallada per predir l&39;aparició de branques de liti i, al mateix temps, és molt significatiu estudiar la relació entre la vida i el fracàs en diferents condicions de treball.

3 La pol·lització de les partícules de material actiu és desigual en la dispensació de càrrega ràpida i descàrrega o substància activa de l&39;elèctrode, el material actiu és propens a la pols o la fragmentació. En general, a mesura que la bateria s&39;estén, les partícules de mida micres, l&39;estrès intern dels ions es pot trencar. L&39;esquerda inicial es pot observar mitjançant SEM a la superfície de les partícules de material actiu.

A mesura que la incrustació repetida d&39;ions de liti, les esquerdes s&39;estenen constantment, donant lloc a l&39;esquerda de partícules. Les partícules esquerdes exposaran la nova superfície activa i la pel·lícula SEI es genera a la nova superfície. Mitjançant la investigació i l&39;anàlisi de l&39;estrès d&39;incorporació d&39;ions de liti, millor dissenyar els materials d&39;elèctrodes de la bateria.

Christensen i Newman et al. Va desenvolupar el model d&39;estrès incrustat d&39;ions de liti inicial i altres investigadors han ampliat diferents materials i la morfologia geomètrica dels materials i els materials. El model d&39;estrès integrat amb ions facilitarà als investigadors dissenyar més substàncies actives.

No obstant això, la pèrdua de capacitat i potència de les partícules de material actiu s&39;estudia més a fons i es preveu exhaustivament el mecanisme de fallada de la fragmentació de partícules per predir la vida útil de les bateries d&39;ions de liti. El canvi de volum del material de l&39;elèctrode també pot provocar que la substància activa es descarregui amb el col·lector de corrent, de manera que aquesta part de la substància activa no estigui disponible. El procés de liti inconed del material actiu va acompanyat de migració d&39;ions i migració d&39;electrons externs dins de la bateria.

Com que l&39;electròlit està aïllat electrònicament, només es poden subministrar ions. La conducció dels electrons és important per a la xarxa conductora construïda per la superfície de l&39;elèctrode per l&39;agent conductor. Els canvis freqüents en el volum del material de l&39;elèctrode poden donar lloc a substàncies actives parcials de la xarxa conductora per formar un sistema aïllat, que no està disponible.

Aquest canvi en l&39;estructura de l&39;elèctrode es pot mesurar mesurant un mètode com ara una porositat o una àrea de superfície específica. Aquest procés també es pot fresar fresant la superfície de l&39;elèctrode mitjançant el feix d&39;ions focals (FIB), utilitzant SEM per realitzar observació morfològica o prova de tomografia de raigs X mitjançant SEM. El material de l&39;elèctrode negatiu de Si es neteja i es desenganxa de la xarxa conductora.

La substància activa de l&39;elèctrode positiu de la substància activa de l&39;elèctrode positiu és majoritàriament òxid de metall de transició, com ara cobaltat de liti (LiMn2O4) o sal de liti polianat, fosfat de ferro de liti (LifePo4). La majoria de les substàncies actives positives són mecanismes de reacció integrats, i els seus mecanismes d&39;estrès i mecanismes de recessió es deuen principalment a la caiguda de grànuls i a la descripció de les substàncies actives anterior. La pel·lícula SEI també es genera i es veu afectada per la superfície de l&39;elèctrode positiu, però la superfície de l&39;elèctrode positiu té un alt potencial i la seva pel·lícula SEI és molt fina i estable.

A més, el material de l&39;elèctrode positiu també és susceptible a la influència de la generació de calor interna, especialment quan la bateria està sobrecadirada. En el moment de la càrrega, l&39;electròlit es torna inestable a alta pressió, el que resulta en un electròlit i la substància activa de l&39;elèctrode positiu, que fa que la temperatura interna de la bateria continuï augmentant i el material de l&39;elèctrode positiu alliberi oxigen. Una actualització addicional, provocant un descontrol tèrmic, provocarà una fallada de destrucció de la bateria.

El material de l&39;elèctrode positiu que es produeix durant la precàrrega es pot analitzar mitjançant cromatografia de gasos per analitzar o detectar l&39;estructura del material de l&39;elèctrode mitjançant l&39;estructura del material de l&39;electrode de detecció d&39;espectre de raigs X. Tanmateix, actualment no hi ha cap model de fallada que pugui predir l&39;interior de la bateria per un desbordament de gas sobrecarregat. Resum: el mode de mecanisme de fallada del material d&39;elèctrode positiu i negatiu de la bateria d&39;ió de liti és important per a la descomposició de la membrana SEI, la producció de cristalls delegats de liti o cristalls de coure, la pols de les partícules de material actiu i el gas de descomposició tèrmica, etc.

Entre ells, la generació de derivats de liti o delegths de coure, el gas de descomposició del material és fàcilment causat per un descontrol tèrmic de la cèl·lula, provocant la combustió de la bateria, i fins i tot explotant. La fallada de les bateries d&39;ions de liti s&39;analitza mitjançant el mode esvaït i el mecanisme s&39;optimitza optimitzant el material, l&39;estructura de la bateria i millorant l&39;adaptabilitat ambiental, la fiabilitat i la seguretat de la bateria. Per tant, hi ha una importància rectora molt important per a la producció i l&39;aplicació pràctica de la bateria.