Litiozko baterien edukieraren atenuazioaren kausaren analisia

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - អ្នកផ្គត់ផ្គង់ស្ថានីយ៍ថាមពលចល័ត

Litio-ioizko bateria batean, edukiera balantzea elektrodo positiboaren eta elektrodo negatiboaren masa-erlazioan adierazten da, hau da:<000000>gamma;= m + / m- =δXC- /δYC + goiko formula C elektrodoaren coulomb gaitasun teorikoa aipatzen du,δgutxi,δY elektrodo negatibo batean eta elektrodo positibo batean txertatutako litio ioien neurketa kimiko bati egiten dio erreferentzia. Goiko formulatik ikus daiteke bi poloen masa-erlazioa coulomb-ahalmen kopuruan eta dagozkien litio-ioi itzulgarrietan oinarritzen dela bi poloen arabera. Orokorrean, masa-erlazio txikiagoak elektrodo negatiboaren materialaren erabilera osatugabea eragiten du; masa-erlazio handiagoak segurtasun arriskua izan dezake elektrodo negatiboa gainaulkian dagoelako.

Laburbilduz, kalitate-erlazio optimizatuenean, bateriaren errendimendua ezin hobea da. Li-ION bateria sistema idealarekin lotuta, bere ziklo-aldian, edukiaren kantitatea ez da aldatzen, eta ziklo bakoitzean hasierako ahalmena balio jakin bat da, baina benetako egoera askoz zailagoa da. Litio ioiak edo elektroiak ager daitezkeen edo kontsumitu ditzakeen albo-erreakzio orok bateriaren edukieraren oreka aldatzea eragin dezake, behin bateriaren edukieraren oreka gertatzen denean, aldaketa hori itzulezina da, eta hainbat ziklotan metatu daiteke eta bateriaren errendimendua gertatzen da.

Eragin larria. Horrez gain, litio-ioiaren oxidazio-erretentzioa izan ezik, albo-erreakzio ugari dago, hala nola elektrolitoen analisia, substantzia aktiboa disolbatzea, litio metalikoaren metaketa, etab. Jatorrizko bat: gainkarga 1, grafitoaren gainkarga negatiboa: bateria gehiegi kargatzen denean, litio ioia erraz murrizten da gainazal negatiboan: metatutako litioa gainazal negatiboarekin estaltzen da, litioaren barneratzea blokeatzen du.

Deskarga-eraginkortasuna murrizten da eta ahalmen-galera, jatorrizkoa: 1 litio ziklikoarekin murriztu daiteke; 2 metatutako litio metalikoa eta disolbatzailea edo euskarri-elektrolitoa Li2CO3, LIF edo beste produktu batzuk osatzeko; 3 metal litioa elektrodo negatiboaren eta diafragmaren artean sortu ohi da, ziurrenik blokeoaren diafragmaren poroek bateriaren barne-erresistentzia handitzen dute. Kargatze azkarra, korronte dentsitate handiegia, polarizazio negatibo larria, litio-jarrera argiagoa izango da. Egoera hau erraza da elektrodo negatiboa aktibo dagoenean.

Hala ere, karga-tasa altuaren kasuan, litio metalikoaren deposizioa gerta daiteke elektrodo positibo eta negatibo aktiboaren proportzioa normala bada ere. 2, doitasun positiboa erreakzio baxuegia da elektrodo positiboa erresistentzia aktiboa baxuegia denean, eta erraza da kargatzen. Trantsizio positiboak ahalmen-galera substantzia inerte elektrokimikoen agerpenaren ondorioz gertatzen da (adibidez, CO3O4, MN2O3, etab.

), elektrodoen arteko gaitasun-oreka apurtzen duena, eta bere gaitasun-galera atzeraezina da. (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 litio manganesoaren erreakzioa litio manganeso oxidoa guztiz egokia den egoeran gertatzen da.:λ-Mno2→Mn2O3 + O2 (G) 3, elektrolitoa oxidatzen da elektrolitoa oxidatzen denean presioa 4,5V baino handiagoa denean, eta elektrolitoa (adib.

, Li2CO3) eta gasa oxidatu egiten dira, eta disolbaezin horiek elektrodoaren mikroporoak blokeatu egingo dituzte. Litio ioien migrazioak gaitasun galera eragiten du zikloan zehar. Oxidazio-abiaduraren eragina: agente eroalearen mota eta azalera-tamaina (karbono beltza, etab.

) Gaur egun erabiltzen den soluzio elektrolitikoan elektrodo positiboko materialaren azalera tamainako biltzailearen materialak gehituta (karbono beltza, etab.), EC / DMC oxidazio ahalmen handiena duela jotzen da. Disoluzioaren oxidazio-prozesu elektrokimikoa, oro har, honela adierazten da: disoluzioa→Oxidazio produktuak (gasak, disoluzioak eta substantzia solidoak) + NE-edozein disolbatzaile oxidazioak elektrolitoaren kontzentrazioa handitu dezake, elektrolitoaren egonkortasuna jaitsi egiten da eta bateriaren ahalmena azkenik.

Demagun elektrolitoaren zati txiki bat kontsumitzen duela kargatzen den bakoitzean, orduan elektrolito gehiago dagoela bateriaren muntaian. Etengabeko ontzietarako, horrek esan nahi du substantzia aktibo kopuru txiki bat kargatzen dela, eta horrek hasierako ahalmenaren murrizketa eragingo du. Gainera, produktu solido bat gertatzen bada, pasibazio-film bat sortzen da elektrodoaren gainazalean, eta horrek bateriaren irteerako tentsioa handituko du.

Jatorrizkoa 2: Elektrolitoa (itzultzea) I Elektrodoaren analisian 1 Bateriaren edukiera murrizteak, bateriaren edukieraren eta zirkulazioaren bizitzaren aurkako elektrolitoaren murrizketa-erreakzioak kaltegarriak izango ditu, eta gasaren murrizketa dela eta, bateria handitzeko, segurtasun-arazoak eragingo ditu. Elektrodo positiboaren analisiaren tentsioa 4,5 V baino handiagoa izan ohi da (Li / Li +-ri lotutakoa), beraz, ez dira positiboan aztertzen errazak.

Horren ordez, elektrolitoak desberdinak dira aztertzeko. 2, elektrolitoa elektrodo negatiboan aztertzen da: elektrolitoa ez da grafito eta beste karbono negatibo pitonaletan asko, eta erraza da erreakzionatzea itzulezina bada. Disoluzio elektrolitikoen analisiak lehen karga eta deskargaren unean pasibazio-film bat osatuko du elektrodoaren gainazalean, eta pasibazio-filmak elektrolitoaren eta karbono-elektrodo negatiboaren azterketa gehiago eragotzi dezake.

Horrela, karbono-elektrodo negatiboaren egitura-egonkortasuna mantentzen da. Egokiena, elektrolitoaren murrizketa pasibazio-filmaren eraketa fasera mugatzea, eta prozesua ez da gehiago gertatzen ziklo egonkorra denean. Pasibazio-filmaren elektrolito-gatzaren eraketaren murrizketak pasibazio-filmaren eraketan parte hartzen du, eta horrek pasibazio-filmaren egonkortzea errazten du, baina disolbatzailera murrizten den material disolbatzaileari kalte egiten dio disolbatzailea murrizteko produktuak; (2) elektrolito gatz murriztea Disoluzio elektrolitikoaren kontzentrazioa murriztu zen, eta azkenean bateriaren ahalmena eragin zuen (LiPF6 murrizketa LIF, LiXPF5-X, PF3O eta PF3 sortzeko); (3) Pasibazio-filmaren eraketa litio ioiak kontsumitzea da, eta horrek gaitasun polarra desorekatu dezake.

Bateria osoa murrizten da. (4) Pasibazio-filmean pitzadurarik badago, disolbatzaile molekula transferitu daiteke pasibazio-filma loditzeko, eta horrek litio gehiago kontsumitzen ez ezik, karbonoaren gainazaleko mikroporoak blokeatzea posible da, litioa ezin txertatu eta deskargatu ahal izateko ahalmen-galera itzulezina da. Gehitu gehigarri ez-organiko batzuk, hala nola CO2, N2O, CO, SO2, etab.

, pasivazio-filmaren eraketa bizkortu dezake, eta disolbatzailearen sinbolizazioa eta analisia galarazi dezake, eta koroa eter gehigarri organikoa gehitzeak eragin bera du, non 12 koroa 4 eter da onena. Filma sortzeko gaitasuna galtzearen faktoreak: (1) Karbono mota; (2) elektrolito osagaiak; (3) elektrodoan edo elektrolitoan gehigarriak. BLYR-ek uste du ioi-trukearen erreakzioa material aktiboaren gainazaletik bere nukleora aurreratzen dela, eratutako fase berria lurperatu egiten dela eta partikulen gainazalean ioi eta elektroi eroankortasun baxua osatzen da, beraz, espinela biltegiratu ondoren.

Biltegiratzea baino polarizazio gehiago. ZHANGek elektrodoaren materialaren aurretik eta ondoren AC inpedantzia espektroaren deskonposizio konparatiboa deskubritzen du, ziklo-kopuru berriarekin, gainazaleko pasibazio-geruzaren erresistentzia handitu egin da eta interfazearen kapazitatea murrizten da. Pasibazio geruzaren lodiera islatuz ziklo kopuruarekin gehitzen da.

Manganesoaren disoluzioak eta elektrolitoaren analisiak pasibazio-filma sortzen du, eta tenperatura altuko baldintzek erreakzio horietarako lagungarriagoak dira. Honek material aktiboen partikulen zeharkako erresistentzia eta Li + migrazioaren erresistentzia handitzea eragingo du, horrela bateriaren polarizazioa areagotuz, eta karga eta deskarga ez dira osatu eta edukiera murriztu egiten da. II soluzio elektrolitiko erreduzitzailea mekanismo elektrolitoak sarritan ezpurutasunak ditu, hala nola oxigenoa, ura, karbono dioxidoa eta oxidazio erreakzioak bateria kargatzeko eta deskargatzeko prozesuan gertatzen dira.

Elektrolitoaren murrizketa mekanismoak disolbatzaileen murrizketa, elektrolitoen murrizketa eta ezpurutasunen murrizketa hiru alderdi barne hartzen ditu: 1, disolbatzaileen murrizketa PC eta ECk elektroi erreakzio bat barne hartzen du bigarren erreakzio elektronikoko prozesurako, bigarren elektroi erreakzioak Li2CO3: FONG, etab.

li/li +), PC / EC-k erreakzio elektrokimikoa sortzen du grafitoaren gainean, CH = CHCH3 (G) / CH2 = CH2 (G) eta LiCO3 (s) sortuz, grafito-elektrodoetan gaitasun-galera atzeraezina da. Aurbach et al-ek elektrolitoak murrizteko mekanismoaren eta bere produktuen metalezko litio-elektrodoan eta karbono-oinarritutako elektrodoan, RocO2Li eta propilenoa PCaren erreakzio-mekanismo elektroniko batean gertatu zirela aurkitu zuten. Roco2li oso sentikorra da aztarnetako urarekiko.

Produktu estua Li2CO3 eta propilenoa da, baina ez dago Li2CO3 lehortzeko kasuan. Ein-Eliy-k jakinarazi zuen dietil karbonatoz (DEC) eta diometiletanoz (DMC) osatutako elektrolito bat, erreakzio erreakzioa baterian gertatzen dela, eta metil karbonatoa (EMC) sortzen dela, eta gaitasun-galera jakin bat dagoela. Eragina.

2, elektrolitoaren murrizketa-elektrolitoaren murrizketa-erreakzioa karbono-elektrodoaren gainazalaren eraketan parte hartzen duela uste da, eta, beraz, motak eta kontzentrazioek karbono-elektrodoaren errendimenduan eragina izango dute. Zenbait kasutan, elektrolitoaren murrizketak karbono-gainazalaren egonkortasunean laguntzen du, eta nahi den pasibazio-geruza osa dezake. Oro har, uste da euskarri-elektrolitoa disolbatzailea baino errazago murrizten dela, eta elektrodo negatiboan metatutako pelikulan murrizteko produktua sartzeak eta bateriaren ahalmenaren atenuazioa eragiten du.

Elektrolitoak onartzen dituzten hainbat murrizketa-erreakzio gerta daitezke: 3, Ur-edukia Ezpurutasunaren murrizketan (1) Elektrolitoaren ur-edukia LiOH (S) eta Li2O deposizio-geruzak sortuko ditu, eta hori ez da litio ioiaren barneratze egokia, ahalmen galera itzulezina eraginez: H2O + E→OH- + 1 / 2H2OH- + Li +→LiOH (s) LiOH + Li ++ E-→Li2O (S) + 1 / 2H2-k LiOH (S) sortzen du elektrodoaren gainazala uzteko, erresistentzia handia duen gainazaleko film handi bat osatzeko, Li + txertatutako grafito-elektrodoak oztopatuz, eta ondorioz, gaitasun-galera itzulezina da. Ur ertaina disolbatzailean (100-300×10-6) Ez dago eraginik grafitozko elektrodoen errendimenduan. (2) Disolbatzaileko CO2 elektrodo negatiboan murriztu daiteke CO eta LiCO3 (S) sortzeko: 2CO2 + 2E- + 2LI +→Li2CO3 + COCO bateriaren bateria handituko du, eta Li2CO3 (S) bateriaren erresistentzia areagotzen duen bitartean bateriaren errendimendua areagotzen du.

(3) Disolbatzailean oxigenoa egoteak Li2O ere sortzen du, litio metalikoaren eta litio guztiz paraleloaren karbonoaren arteko potentzial-diferentzia txikia delako, eta karbonoaren elektrolitoaren murrizketa litioaren murrizketaren antzekoa delako. Jatorriz 3: Autodeskarga autodeskargak esan nahi du bateria modu naturalean galtzen dela erabiltzen ez den egoeran. Litio-ioizko bateriaren autodeskargak bi kasutan eragiten du: bata gaitasun-galera itzulgarria da; bigarrena, atzeraezina den ahalmenaren galera da.

Ahalmen-galera itzulgarriak esan nahi du galeraren ahalmena berreskuratu daitekeela kargatzean, eta itzulezina den gaitasun-galera alderantzikatu egiten dela, eta elektrodo positiboa eta negatiboa mikro-zelulak erabiltzeko elektrolitoa kargatzeko egoeran erabil daiteke, eta litio ioia txertatuta eta hutsik dago, txertatze positiboa eta negatiboa eta itzalita. Txertatuta dauden litio ioiak elektrolitoaren litio ioiekin bakarrik daude erlazionatuta, eta elektrodoen ahalmen positiboa eta negatiboa desorekatuta dago. Ahalmen-galeren zati hori ezin da berreskuratu kargatzean.

Esaterako: Litio manganeso oxidoaren elektrodo positiboak eta disolbatzaileak autodeskargak eragindako autodeskarga sor dezakete: disolbatzaile molekulak (adibidez, PC) mikrobio-zelula gisa oxidatzen dira material eroalearen gainazalean karbono beltzaren edo korronte jariakinaren gainazalean: elektrodo negatibo bera substantzia aktiboa. LiPF6).

Litio ioia mikrokontrolagailuaren elektrodo negatibotik kentzen da karga-egoeraren elektrodo negatibo gisa: autodeskarga Faktoreak: elektrodo positiboen materialen ekoizpen-prozesua, bateriaren ekoizpen-prozesua, elektrolitoen propietateak, tenperatura, denbora. Autodeskarga-tasa disolbatzaileen oxidazio-tasa zorrotz kontrolatzen da, beraz, disolbatzailearen egonkortasunak bateriaren biltegiratze-bizitzan eragiten du. Disolbatzailearen oxidazioa karbono beltzaren gainazalean gertatzen da, eta karbono beltzaren azalerak autodeskarga-tasa kontrola dezake, baina LIMN2O4 elektrodo positiboko materialarentzat, material aktiboaren azalera ere oso estua da, eta egungo kolektorearen gainazala disolbatzaileen oxidazioaren erabilerari aurre egiten dio ezin da alde batera utzi.

Bateriaren diafragmak isuritako korronteak litio ioizko baterian ere autodeskarga eragin dezake, baina prozesua diafragmaren erresistentziak mugatzen du, oso abiadura txikian, eta ez du zerikusirik tenperaturarekin. Bateriaren autodeskarga-tasa tenperaturan oso oinarritzen dela kontuan hartuta, prozesu hau ez da mekanismo kritikoa autodeskargan. Elektrodo negatiboa nahikoa elektrizitate egoeran badago, bateriaren edukia suntsitu egiten da, eta horrek gaitasun iraunkorra galtzea eragingo du.