Razones para analizar en profundidad las baterías de iones de litio

Forfatter: Iflowpower – Fournisseur de centrales électriques portables

Debido a su larga vida útil, la batería de iones de litio se usa ampliamente, con la extensión del tiempo de uso, el problema del abultamiento, el rendimiento de seguridad no es ideal y la atenuación circulante también es más grave, lo que provoca el análisis y la supresión de la investigación en profundidad de la batería de litio. Según la experiencia de investigación y desarrollo experimental, el autor divide las causas de las baterías de litio en dos categorías, una es el abultamiento causado por el grosor de la batería (la segunda, debido al abultamiento de la oxidación del líquido electrolítico). En diferentes sistemas de baterías, los factores dominantes del espesor de la batería son diferentes.

Por ejemplo, en la batería de electrodo negativo de titanato de litio, los principales factores del abultamiento son el tambor; en el sistema de electrodo negativo de grafito, el espesor del polo y el abultamiento de la ley de suministro de gas. En primer lugar, el grosor del polo del electrodo cambia con el uso de baterías de litio, y el grosor del polo del electrodo tiene un cambio, especialmente el electrodo negativo de grafito. Según los datos existentes, la batería de litio ha pasado el almacenamiento y la circulación a alta temperatura, lo que es propenso a la formación de tambores, con una tasa de crecimiento del espesor de aproximadamente el 6% al 20%, donde la relación de expansión polar positiva es solo del 4% y la relación de expansión negativa es del 20%.

La causa fundamental del abultamiento del espesor de las baterías de litio se ve afectada por la esencia del grafito. El grafito del electrodo negativo forma LICX (LIC24, LiC12 y LIC6, etc.), y el espaciado lineal cambia, lo que genera la formación de una tensión interna microscópica, lo que da como resultado una expansión del electrodo negativo.

La siguiente figura es un diagrama estructural esquemático de la estructura de la placa del electrodo negativo de grafito en su lugar y la carga y descarga. La expansión del electrodo negativo de grafito se debe principalmente a una expansión ineficaz. Esta parte de la expansión está relacionada principalmente con la estructura del tamaño de partícula, el agente adhesivo y la lámina polar.

La expansión del electrodo negativo hace que el núcleo se deforme y el electrodo se forme entre el diafragma, y ​​las partículas del electrodo negativo forman una microfisura, la película de interfaz de fase de electrolito sólido (SEI) se rompe y se recombinante, consumiendo electrolito y deteriorando el rendimiento de circulación. Hay muchos factores que afectan los polos de los electrodos negativos, y la naturaleza del adhesivo y los parámetros estructurales de la lámina polar son los dos más importantes. El adhesivo comúnmente utilizado en el electrodo negativo de grafito es SBR, tiene diferente módulo elástico del adhesivo, diferente resistencia mecánica y diferentes efectos sobre el espesor de la placa.

La fuerza de laminación después del recubrimiento de acabado también se ve afectada por el espesor de la placa del electrodo negativo en la batería. Bajo la misma tensión, cuanto mayor sea el módulo elástico del adhesivo, menor será la polaridad física de la estantería, durante la carga, debido a la incrustación de Li +, la expansión de la red de grafito; al mismo tiempo, debido a la deformación de las partículas del electrodo negativo y SBR, la tensión interna se libera por completo, lo que hace que la tasa de expansión negativa aumente drásticamente, SBR está en la etapa de deformación plástica. Esta parte de la relación de expansión está relacionada con el módulo elástico del SBR, lo que conduce a que el módulo elástico y la resistencia del SBR sean mayores y la expansión irreversible sea menor.

Cuando la cantidad de SBR es inconsistente, la presión es diferente cuando se presiona el rodillo polar y la diferencia de presión provoca la tensión residual producida por el polo, cuanto mayor sea la tensión residual, lo que lleva a la expansión de estanterías prefísicas, la electricidad completa y la relación de expansión de potencia vacía; cuanto menor sea el contenido de SBR, menor será la presión del laminado, menos estantes físicos, la relación de expansión de la electricidad previa y la electrocositis vacía, menor será la expansión negativa que hace que el núcleo se deforme, afecte al negativo El grado de litio es litio y Li + tasa de difusión, lo que genera un impacto grave en el rendimiento del ciclo de la batería. En segundo lugar, la entrada de gas interna de la batería a granel causada por el gas de la batería es otra razón importante que provoca el abultamiento de la batería, ya sea el ciclo de temperatura de la batería, el ciclo de alta temperatura o la estantería de alta temperatura, produce diferentes grados de gas abultado. Según los resultados de las investigaciones actuales, la esencia de la hinchazón del núcleo eléctrico es causada por la descomposición del electrolito.

Hay dos casos de descomposición del electrolito, uno es una impureza del electrolito, como la humedad y las impurezas metálicas para descomponer el fluido electrolítico, y el otro es un nivel demasiado bajo del fluido electrolítico, lo que provoca la descomposición durante la carga, y en el electrolito Los solventes como EC, DEC se generan después de obtener electrones, y las consecuencias directas de las reacciones de radicales libres son hidrocarburos, ésteres, éteres y CO2, etc. Una vez completado el ensamblaje de la batería de litio, se genera una pequeña cantidad de gas durante el proceso predeterminado, y estos gases son inevitables y constituyen la llamada fuente de pérdida de capacidad irreversible del núcleo eléctrico. Durante el primer proceso de carga y descarga, los electrones llegan a la solución electrolítica con la solución electrolítica del electrodo negativo después del circuito externo, formando un gas.

En este proceso, se forma SEI en la superficie del electrodo negativo de grafito, y a medida que aumenta el espesor del SEI, los electrones no pueden penetrar la oxidación continua del electrolito. Durante la vida útil de la batería, el volumen de gas interno aumentará gradualmente, debido a la presencia de impurezas o humedad en el electrolito o en el electrolito. La presencia del electrolito requiere una exclusión seria y el control de la humedad no es estricto.

La solución electrolítica en sí no es estricta y el paquete de baterías no se introduce estrictamente en el agua, se produce una dispensación angular y la sobretilización de la batería también acelerará la producción de gas de la batería. Velocidad que provoca fallos en la batería. En diferentes sistemas, la cantidad de producción de batería es diferente.

En la batería de electrodo negativo de grafito, la causa de la producción de gas se debe principalmente a la formación de la película SEI, se excede la humedad en la batería y el flujo químico es anormal, el paquete es deficiente y la relación fluorescente de la batería en el titanato de litio El sistema de batería NCM debería ser más serio. Además de las impurezas, la humedad y los procesos en el electrolito, otra diferencia con el electrodo negativo de grafito es que el titanato de litio no puede ser como una batería de electrodo negativo de grafito, formando una película SEI en su superficie, inhibiendo su reacción electrolítica. El electrolito siempre está en contacto directo con la superficie de Li4Ti5O12 durante la carga y descarga, lo que genera una reducción continua de la superficie del material Li4Ti5O12, que puede ser la causa principal de la flatulencia de la batería Li4Ti5O12.

Los principales componentes del gas son H2, CO2, CO, CH4, C2H6, C2H4, C3H8, etc. Cuando el titanato de litio se sumerge por separado en el electrolito, solo se produce CO2, y después de preparar una batería con un material NCM, los gases generados incluyen H2, CO2, CO y una pequeña cantidad de hidrocarburos gaseosos, y después de la batería, solo en el ciclo Al cargar y descargar, se genera H2, y en el gas generado, el contenido de H2 supera el 50%. Esto indica que se generarán gases H2 y CO durante la carga y descarga.

LIPF6 existe en el electrolito: PF5 es un ácido muy fuerte, que es fácil de provocar la descomposición del carbonato y aumenta la cantidad de PF5 con el aumento de la temperatura. El PF5 contribuye a la descomposición de electrolitos, produciendo CO2, CO y gas CXHY. Según investigaciones relevantes, la producción de H2 se deriva del agua traza en el electrolito, pero el contenido de agua en el electrolito general es de aproximadamente 20 μg · 10-6, lo cual es muy bajo para el rendimiento de H2.

El experimento de Wu Kai de la Universidad Jiaotong de Shanghai se utilizó como batería de grafito / NCM111. La conclusión concluyó que la fuente de H2 es la descomposición del carbonato bajo alto voltaje. En la actualidad existen tres soluciones para la supresión de baterías de titanato de litio.

, Sistema de solventes; en tercer lugar, mejorar la tecnología del proceso de la batería.