Pagtuki sa hinungdan sa pagtuki sa lithium kapasidad attenuation sa baterya

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Pembekal Stesen Janakuasa Mudah Alih

Sa usa ka lithium ion nga baterya, ang kapasidad nga balanse gipahayag ingon nga mass ratio sa positibo nga electrode ngadto sa negatibo nga electrode, nga mao ang:<000000>gamma;= m + / m- =δXC- /δYC + ibabaw nga pormula C nagtumong sa theoretical coulomb kapasidad sa electrode,δgamay,δAng Y nagtumong sa usa ka kemikal nga pagsukod sa mga lithium ions nga nasulod sa negatibo nga electrode ug positibo nga electrode. Makita gikan sa pormula sa ibabaw nga ang mass ratio sa duha ka poste nagsalig sa gidaghanon sa coulomb nga kapasidad ug sa tagsa-tagsa nga mabalik nga lithium ions sumala sa duha ka poste. Kasagaran, ang mas gamay nga mass ratio hinungdan sa dili kompleto nga paggamit sa negatibo nga electrode nga materyal; ang mas dako nga mass ratio mahimong adunay peligro sa kaluwasan tungod sa negatibo nga electrode nga na-overchair.

Sa laktud, sa pinaka-optimized nga kalidad nga ratio, ang performance sa baterya mao ang kamalaumon. May kalabotan sa sulundon nga Li-ION nga sistema sa baterya, sa panahon sa siklo niini, ang gidaghanon sa sulud wala mabag-o, ug ang pasiuna nga kapasidad sa matag siklo usa ka piho nga kantidad, apan ang tinuud nga kahimtang labi ka komplikado. Ang bisan unsang reaksyon sa kilid nga mahimong makita o mag-ut-ot sa mga lithium ion o electron mahimong hinungdan sa pagbag-o sa balanse sa kapasidad sa baterya, kung mahitabo ang balanse sa kapasidad sa baterya, kini nga pagbag-o dili na mabalik, ug mahimong matipon sa daghang mga siklo, ug mahitabo ang pasundayag sa baterya.

Grabe nga epekto. Dugang pa, gawas sa oxidation retentment sa lithium ion, adunay daghang mga side reactions, sama sa electrolyte analysis, active substance dissolution, metal lithium deposition, ug uban pa. Orihinal nga usa: overcharge 1, graphite negatibo nga overcharge: Kung ang baterya nag-overcharge, ang lithium ion dali nga makunhuran sa negatibo nga nawong: ang gideposito nga lithium gitabonan sa negatibo nga nawong, nga nagbabag sa lithium embedding.

Ang discharge efficiency gipakunhod ug ang pagkawala sa kapasidad, ang orihinal: 1 mahimong mapakunhod pinaagi sa cyclic lithium; 2 gideposito nga metal lithium ug solvent o pagsuporta sa electrolyte aron maporma ang Li2CO3, LIF o uban pang mga produkto; Ang 3 nga metal lithium kasagarang naporma tali sa negatibo nga electrode ug sa diaphragm, lagmit Ang mga pores sa blocking diaphragm nagdugang sa internal nga pagsukol sa baterya; Ang dali nga pag-charge, sobra ka dako nga densidad sa kasamtangan, grabe nga negatibo nga polarization, ang deposition sa lithium mahimong mas klaro. Kini nga sitwasyon sayon ​​nga mahitabo sa usa ka okasyon sa negatibo nga electrode aktibo.

Bisan pa, sa kaso sa taas nga rate sa pag-charge, ang pagbutang sa metal nga lithium mahimong mahitabo bisan kung ang proporsyon sa positibo ug negatibo nga electrode aktibo normal. 2, ang positibo nga katukma nga reaksyon ubos kaayo kung ang positibo nga electrode aktibo nga pagsukol ubos kaayo, ug kini dali nga ma-charge. Ang positibo nga transisyon hinungdan sa pagkawala sa kapasidad tungod sa pagkahitabo sa electrochemical inert substances (sama sa CO3O4, MN2O3, etc.

), nga makabalda sa balanse sa kapasidad tali sa mga electrodes, ug ang pagkawala sa kapasidad niini dili na mabalik. (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 lithium manganese reaksyon mahitabo sa usa ka kahimtang diin ang lithium manganese oxide mao ang hingpit nga decentr:λ-Mno2→Mn2O3 + O2 (G) 3, ang electrolyte ma-oxidized kung ang electrolyte ma-oxidized kung ang presyur mas taas kaysa 4.5V, ug ang electrolyte (eg.

, Li2CO3) ug ang gas na-oxidized, ug kini nga mga insolublement mobabag sa micropores sa electrode. Ang paglalin sa mga lithium ion hinungdan sa pagkawala sa kapasidad sa panahon sa siklo. Nakaapekto sa rate sa oxidation rate: Ang tipo ug gidak-on sa surface area sa conductive agent (carbon black, etc.

) nga gidugang sa positibo nga electrode nga materyal sa ibabaw nga lugar nga gidak-on sa kolektor nga materyal (carbon black, ug uban pa) sa gigamit karon nga electrolytic solution, ang EC / DMC giisip nga adunay labing taas nga kapasidad sa oksihenasyon. Ang proseso sa electrochemical oxidation sa solusyon sa kasagaran gipahayag ingon nga: solusyon→Ang mga produkto sa oksihenasyon (mga gas, solusyon ug solidong mga substansiya) + NE-bisan unsang solvent nga oksihenasyon makadugang sa konsentrasyon sa electrolyte, ang kalig-on sa electrolyte gipaubos, ug ang kapasidad sa baterya sa katapusan.

Ibutang ta nga mokonsumo og gamay nga bahin sa electrolyte matag higayon nga kini ma-charge, unya mas daghang electrolyte ang anaa sa battery assembly. Alang sa kanunay nga mga sudlanan, kini nagpasabut nga usa ka gamay nga kantidad sa aktibo nga sangkap ang gikarga, nga hinungdan sa pagkunhod sa pasiuna nga kapasidad. Dugang pa, kung ang usa ka solid nga produkto mahitabo, usa ka passivation film ang naporma sa ibabaw sa electrode, nga magpahinabo sa baterya nga madugangan ang output boltahe sa baterya.

Original 2: Electrolyte (Reverting) I Sa electrode analysis 1 Ang pagkunhod sa kapasidad sa baterya, ang electrolyte reduction reaction batok sa battery capacity ug circulating life makadaot, ug tungod sa pagkunhod sa gas aron madugangan ang battery, sa ingon mosangpot sa mga isyu sa kaluwasan. Ang positibo nga electrode analysis boltahe mao ang kasagaran labaw pa kay sa 4.5V (nga may kalabutan sa Li / Li +), mao nga sila dili sayon ​​sa pag-analisar sa positibo.

Hinuon, ang mga electrolyte mas lainlain aron analisahon. 2, ang electrolyte gi-analisa sa negatibo nga electrode: ang electrolyte dili taas sa graphite ug uban pang mga pithonal carbon negatibo, ug kini dali nga reaksyon kung kini dili mabag-o. Ang pagtuki sa electrolytic nga solusyon sa panahon sa nag-unang bayad ug pag-discharge mahimong usa ka passivation film sa ibabaw sa electrode, ug ang passivation film makapugong sa dugang nga pag-analisar sa electrolyte ug carbon negatibo nga electrode.

Sa ingon, ang kalig-on sa istruktura sa carbon negatibo nga electrode gipadayon. Sa tinuud, ang pagkunhod sa electrolyte limitado sa yugto sa pagporma sa passivation film, ug ang proseso dili na mahitabo kung ang siklo lig-on. Ang pagkunhod sa pagporma sa electrolyte salt sa passivation film nalangkit sa pagporma sa passivation film, nga nagpadali sa pagpalig-on sa passivation film, apan ang dissolved nga materyal nga gikunhoran ngadto sa solvent naapektuhan sa solvent reduction product; (2) electrolyte salt reduction Ang konsentrasyon sa electrolytic solution gikunhoran, ug sa kataposan maoy hinungdan sa kapasidad sa baterya (LiPF6 reduction aron makamugna og LIF, LiXPF5-X, PF3O ug PF3); (3) Ang pagporma sa passivation film mao ang pag-ut-ot sa lithium ions, nga mahimong hinungdan sa polar nga kapasidad nga dili balanse.

Ang tibuok nga baterya mikunhod. (4) Kon adunay liki sa passivation film, ang solvent molekula mahimong ibalhin sa paghimo sa passivation film thickened, nga dili lamang-ut-ut sa dugang nga lithium, apan kini mao ang posible nga sa pagbabag sa micropores sa nawong sa carbon, nga miresulta sa lithium dili ma-embed ug discharged Resulta sa dili mabalik nga pagkawala sa kapasidad. Pagdugang pipila ka dili organikong mga additives, sama sa CO2, N2O, CO, SO2, ug uban pa.

, makapadali sa pagporma sa passivation film, ug makapugong sa simbolo ug pagtuki sa solvent, ug ang pagdugang sa crown ether organic additive adunay parehas nga epekto, diin ang 12 crown 4 ether mao ang labing maayo. Mga hinungdan sa pagkawala sa kapasidad sa paghimo og pelikula: (1) Matang sa carbon; (2) mga sangkap sa electrolyte; (3) mga additives sa electrode o electrolyte. Ang BLYR nagtuo nga ang reaksyon sa ion exchange nag-uswag gikan sa nawong sa aktibo nga materyal ngadto sa kinauyokan niini, ang naporma nga bag-ong hugna gilubong, ug ang nawong sa mga partikulo nagporma og ubos nga ion ug electron conductivity, mao nga ang spinel human sa pagtipig.

Mas polarization kay sa storage. Nadiskobrehan sa ZHANG ang comparative decomposition sa AC impedance spectrum sa wala pa ug pagkahuman sa electrode nga materyal, nga adunay bag-ong gidaghanon sa mga siklo, ang pagbatok sa nawong nga passivation layer miuswag, ug ang interface capacitance mikunhod. Ang pagpakita sa gibag-on sa passivation layer gidugang sa gidaghanon sa mga siklo.

Ang dissolution sa manganese ug ang pag-analisar sa electrolyte moresulta sa pagporma sa passivation film, ug ang taas nga temperatura nga mga kondisyon mas maayo niini nga mga reaksyon. Kini ang hinungdan sa dili direkta nga pagsukol sa aktibo nga mga partikulo sa materyal ug ang pagtaas sa pagsukol sa paglalin sa Li +, sa ingon nagdugang ang polarization sa baterya, ug ang bayad ug pag-discharge dili kompleto, ug ang kapasidad mikunhod. II electrolytic solution reductant mechanism electrolyte sagad naglangkob sa mga hugaw sama sa oxygen, tubig, carbon dioxide, ug oxidative reaksyon mahitabo sa panahon sa battery charge ug discharge proseso.

Ang pagkunhod sa mekanismo sa electrolyte naglakip sa solvent reduction, electrolyte reduction ug impurity reduction tulo ka mga aspeto: 1, ang pagkunhod sa solvent reduction PC ug EC naglakip sa usa ka electron reaksyon sa ikaduha nga proseso sa electronic reaksyon, ang ikaduha nga electron reaksyon mga porma Li2CO3: FONG, ug uban pa, sa unang Atol sa proseso sa pagtangtang, ang electrode potensyal mao ang duol sa O.8V (vs8V (vs8V).

li/li +), PC / EC makamugna electrochemical reaksyon sa graphite, paghimo CH = CHCH3 (G) / CH2 = CH2 (G) ug LiCO3 (s) , Resulta sa dili mabalik nga kapasidad pagkawala sa graphite electrodes. Aurbach et al alang sa usa ka halapad nga matang sa electrolyte reduction mekanismo ug sa iyang mga produkto sa usa ka metal lithium electrode ug carbon-based electrode, nakit-an nga RocO2Li ug propylene nahitabo sa usa ka electronic reaksyon mekanismo sa PC. Ang Roco2li sensitibo kaayo sa pagsubay sa tubig.

Ang hugot nga produkto mao ang Li2CO3 ug propylene, apan walay Li2CO3 sa drying case. Gi-report ni Ein-Eliy nga ang usa ka electrolyte nga gihimo sa diethyl carbonate (DEC) ug diomethymethane (DMC), ang reaksyon nga reaksyon mahitabo sa baterya, ug ang methyl carbonate (EMC) naporma, ug adunay usa ka piho nga pagkawala sa pagkawala sa kapasidad. Epekto.

2, ang pagkunhod sa reaksyon sa pagkunhod sa electrolyte sa electrolyte sa kasagaran giisip nga nalangkit sa pagporma sa nawong sa carbon electrode, ug busa, ang mga matang ug mga konsentrasyon niini makaapekto sa performance sa carbon electrode. Sa pipila ka mga kaso, ang pagkunhod sa electrolyte makatampo sa kalig-on sa carbon nawong, ug mahimong maporma ang gitinguha nga passivation layer. Gituohan sa kadaghanan nga ang pagsuporta sa electrolyte mas dali nga makunhuran kaysa sa solvent, ug ang pagkunhod sa produkto nga paglakip sa negatibo nga electrode nga gideposito nga pelikula ug makaapekto sa kapasidad sa attenuation sa baterya.

Daghang mga reaksyon sa pagkunhod nga nagsuporta sa mga electrolyte mahimong mahitabo sama sa mosunod: 3, ang sulud sa tubig sa pagkunhod sa Impurity (1) Ang sulud sa tubig sa electrolyte makagama sa LiOH (S) ug Li2O nga mga lut-od sa pagdeposito, nga dili angay sa pag-embedding sa lithium ion, hinungdan sa pagkawala sa kapasidad nga dili mabalik: H2O + E→OH- + 1 / 2H2OH- + Li +→LiOH (s) LiOH + Li ++ E-→Li2O (S) + 1 / 2H2 og LiOH (S) sa pagdeposito sa nawong sa electrode, pagporma sa usa ka dako nga nawong sa pelikula nga adunay usa ka dako nga pagsukol, makababag sa Li + embedded graphite electrodes, nga miresulta sa irreversible kapasidad pagkawala. Medium nga tubig sa solvent (100-300×10-6) Walay epekto sa graphite electrode performance. (2) CO2 sa solvent mahimong mapakunhod sa negatibo nga electrode aron maporma ang CO ug LiCO3 (S): 2CO2 + 2E- + 2LI +→Ang Li2CO3 + COCO magdugang sa baterya sa baterya, samtang ang Li2CO3 (S) nagdugang sa resistensya sa baterya nagdugang sa performance sa baterya.

(3) Ang presensya sa oksiheno sa solvent nagporma usab og Li2O tungod kay ang potensyal nga kalainan tali sa metal lithium ug sa carbon nga hingpit nga parallel lithium gamay ra, ug ang pagkunhod sa electrolyte sa carbon susama sa pagkunhod sa lithium. Orihinal nga 3: Ang self-discharge self-discharge nagpasabot nga ang baterya natural nga nawala sa wala magamit nga kahimtang. Lithium-ion battery self-discharge resulta sa duha ka mga kaso: ang usa mao ang mabalik nga kapasidad pagkawala; ang ikaduha mao ang pagkawala sa dili mabalik nga kapasidad.

Ang mabalik nga pagkawala sa kapasidad nagpasabut nga ang kapasidad sa pagkawala mahimong mabawi sa panahon sa pag-charge, ug ang dili mabalik nga pagkawala sa kapasidad mabalik, ug ang positibo ug negatibo nga electrode mahimong magamit sa paggamit sa micro-cell nga adunay electrolyte sa estado sa pag-charge, ug ang lithium ion na-embed ug desyerto, positibo ug negatibo nga pag-embed ug off. Ang mga lithium ions nga na-embed kay nalangkit lamang sa lithium ions sa electrolyte, ug ang positibo ug negatibo nga kapasidad sa electrode busa dili balanse. Kini nga bahin sa pagkawala sa kapasidad dili mabawi kung nag-charge.

Sama sa: Lithium manganese oxide positibo nga electrode ug solvent makamugna sa kaugalingon-discharge tungod sa self-discharge: solvent molekula (pananglitan, PC) mao ang oxidized ingon microbial mga selula sa ibabaw sa nawong sa conductive materyal carbon itom o kasamtangan nga fluid: ang sama nga, negatibo nga electrode aktibong substansiya Kini mahimong sa kaugalingon-discharged gikan sa electrolytic solusyon ngadto sa electrolyte, ug ang electrolyte (s) mao ang pagkunhod sa electrolyte (s) LiPF6).

Ang lithium ion gikuha gikan sa negatibo nga electrode sa microcontroller ingon ang negatibo nga electrode sa estado sa pag-charge: self-discharge Mga hinungdan: Proseso sa produksiyon sa positibo nga mga materyales sa electrode, proseso sa paghimo sa baterya, mga kabtangan sa electrolyte, temperatura, oras. Ang self-discharge rate hugot nga gikontrol sa solvent oxidation rate, mao nga ang kalig-on sa solvent makaapekto sa storage life sa battery. Ang oksihenasyon sa solvent mahitabo sa nawong sa carbon black, ug ang carbon black surface area makontrol ang self-discharge rate, apan alang sa LIMN2O4 positive electrode material, ang pagpakunhod sa surface area sa active material hugot usab, ug ang kasamtangang collector surface nag-atubang sa paggamit sa solvent oxidation dili mahimong ibaliwala.

Ang kasamtangan nga na-leak sa battery diaphragm mahimo usab nga hinungdan sa self-discharge sa lithium ion nga baterya, apan ang proseso limitado sa diaphragm resistance, sa ubos kaayo nga rate, ug walay kalabotan sa temperatura. Sa pagkonsiderar nga ang self-discharge rate sa baterya kusog nga nagsalig sa temperatura, kini nga proseso dili usa ka kritikal nga mekanismo sa self-discharge. Kung ang negatibo nga electrode naa sa estado nga igo nga elektrisidad, ang mga sulud sa baterya malaglag, nga moresulta sa permanenteng pagkawala sa kapasidad.