A lítium akkumulátor kapacitáscsillapításának okainak elemzése

著者：Iflowpower – Portable Power Station ပေးသွင်းသူ

A lítium-ion akkumulátorban a kapacitás egyensúlyt a pozitív elektróda és a negatív elektród tömegarányaként fejezzük ki, nevezetesen: <000000>gamma;= m + / m- =δXC- /δYC + felső C képlet az elektróda elméleti coulomb kapacitására vonatkozik,δkis,δAz Y a negatív és egy pozitív elektródába ágyazott lítium-ionok kémiai mérésére utal. A fenti képletből látható, hogy a két pólus tömegaránya a coulomb-kapacitás számától és a hozzá tartozó reverzibilis lítium-ionoktól függ a két pólus szerint. Általában a kisebb tömegarány a negatív elektróda anyagának hiányos felhasználását okozza; a nagyobb tömegarány biztonsági kockázatot jelenthet a negatív elektróda túlhúzása miatt.

Röviden, a leginkább optimalizált minőségi arány mellett az akkumulátor teljesítménye optimális. Az ideális Li-ION akkumulátor rendszerhez kapcsolódóan a ciklusidőszakában a tartalom mennyisége nem változik, és a kezdeti kapacitás minden ciklusban egy bizonyos érték, de a tényleges helyzet sokkal bonyolultabb. Bármilyen mellékreakció, amely lítium-ionokat vagy elektronokat fogyaszthat, megváltoztathatja az akkumulátor kapacitásának egyensúlyát, miután az akkumulátor kapacitásegyensúlya bekövetkezik, ez a változás visszafordíthatatlan, és több cikluson keresztül felhalmozódhat, és az akkumulátor teljesítménye bekövetkezik.

Komoly hatás. Ezen túlmenően, a lítium-ion oxidációs visszatartásán kívül számos mellékreakció lép fel, mint például az elektrolit analízis, a hatóanyag kioldódása, a fém-lítium lerakódás stb. Eredeti: túltöltés 1, grafit negatív túltöltés: Ha az akkumulátor túl van töltve, a lítium-ion könnyen lecsökken a negatív felületen: a lerakódott lítiumot a negatív felület borítja, megakadályozva a lítium beágyazódását.

A kisülési hatásfok csökken és a kapacitásvesztés, az eredeti: 1 csökkenthető ciklikus lítiummal; 2 lerakódott fémlítium és oldószer vagy hordozó elektrolit Li2CO3, LIF vagy más termékek képzésére; 3 fémlítium általában a negatív elektróda és a membrán között képződik, esetleg A blokkoló membrán pórusai növelik az akkumulátor belső ellenállását;. A gyors töltés, a túl nagy áramsűrűség, a súlyos negatív polarizáció, a lítium lerakódás egyértelműbb lesz. Ez a helyzet könnyen előfordulhat, ha a negatív elektróda aktív.

Nagy töltési sebesség esetén azonban akkor is előfordulhat fémlítium lerakódás, ha az aktív pozitív és negatív elektródák aránya normális. 2, a pozitív precíziós reakció túl alacsony, ha a pozitív elektróda aktív ellenállása túl alacsony, és könnyen tölthető. A pozitív átmenet a kapacitásvesztést elektrokémiailag inert anyagok (pl. CO3O4, MN2O3 stb.) okozza.

), amely megzavarja az elektródák közötti kapacitásegyensúlyt, és kapacitásvesztése visszafordíthatatlan. (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- A MnO2 lítium-mangán reakció olyan állapotban megy végbe, ahol a lítium-mangán-oxid teljesen decentrikus:λ-Mno2→Mn2O3 + O2 (G) 3, az elektrolit oxidálódik, ha az elektrolit oxidálódik, ha a nyomás nagyobb, mint 4,5 V, és az elektrolit (pl.

, Li2CO3) és a gáz oxidálódik, és ezek az oldhatatlan anyagok elzárják az elektróda mikropórusait. A lítium-ionok migrációja kapacitásvesztést okoz a ciklus során. Az oxidációs sebességet befolyásoló: A vezetőképes anyag típusa és felületnagysága (korom stb.

) hozzáadva a pozitív elektróda anyagának felületi mérete kollektor anyaga (korom, stb.) a jelenleg használt elektrolitikus oldatban, az EC / DMC tekinthető a legnagyobb oxidációs kapacitásúnak. Az oldat elektrokémiai oxidációs folyamatát általában a következőképpen fejezzük ki: oldat→Oxidációs termékek (gázok, oldatok és szilárd anyagok) + NE - bármilyen oldószeres oxidáció növelheti az elektrolit koncentrációját, csökken az elektrolit stabilitása, és végül az akkumulátor kapacitása.

Tegyük fel, hogy minden töltéskor elfogy az elektrolit egy kis része, akkor több elektrolit van az akkumulátor-szerelvényben. Állandó tartályok esetén ez azt jelenti, hogy kis mennyiségű hatóanyagot töltenek be, ami a kezdeti kapacitás csökkenését okozza. Továbbá, ha szilárd termék keletkezik, az elektróda felületén passzivációs film képződik, ami miatt az akkumulátor megnöveli az akkumulátor kimeneti feszültségét.

Eredeti 2: Elektrolit (visszaállás) I Az elektródaelemzésről 1 Az akkumulátor kapacitásának csökkentése, az elektrolit redukciós reakciója az akkumulátor kapacitásával és a keringési élettartammal szemben hátrányosan befolyásolja, és a gáz csökkentése miatt növeli az akkumulátort, ami biztonsági problémákhoz vezet. A pozitív elektródaelemző feszültség általában nagyobb, mint 4,5 V (a Li / Li +-hoz viszonyítva), ezért nem könnyű pozitívan elemezni.

Ehelyett az elektrolitok elemzése eltérő. 2, az elektrolit elemzése a negatív elektródán történik: az elektrolitban nincs sok grafit és más pitonális szén negatív, és könnyen reagál, ha visszafordíthatatlan. Az elektrolitikus oldat elemzése az elsődleges töltés és kisütés idején passzivációs filmet képez az elektróda felületén, és a passzivációs film megakadályozhatja az elektrolit és a szén negatív elektródák további elemzését.

Így a szén-negatív elektróda szerkezeti stabilitása megmarad. Ideális esetben az elektrolit redukciója a passzivációs film kialakulásának szakaszára korlátozódik, és a folyamat már nem megy végbe, ha a ciklus stabil. A passziváló film kialakításában szerepet játszik a passziváló film elektrolit só képződésének csökkentése, ami elősegíti a passziváló film stabilizálását, de az oldószerré redukálódó oldott anyagot hátrányosan befolyásolja az oldószeres redukciós termék; (2) elektrolit só redukciója Az elektrolit oldat koncentrációja csökkent, és végül az akkumulátor kapacitását okozta (LiPF6 csökkenés LIF, LiXPF5-X, PF3O és PF3 előállításához); (3) A passzivációs film kialakulása lítium-ionok fogyasztását eredményezi, ami a poláris kapacitás kiegyensúlyozatlanságát okozhatja.

A teljes akkumulátor lemerült. (4) Ha repedés van a passziváló fólián, az oldószermolekulát át lehet vinni, hogy a passziváló film megvastagodjon, ami nemcsak több lítiumot fogyaszt, hanem elzárhatja a szén felületén lévő mikropórusokat, aminek következtében a lítium nem tud beágyazódni és kisütni, ami visszafordíthatatlan kapacitásvesztést eredményez. Adjon hozzá néhány szervetlen adalékanyagot, például CO2, N2O, CO, SO2 stb.

, felgyorsíthatja a passziváló film képződését, és gátolhatja az oldószer szimbolizálását és elemzését, és a koronaéter szerves adalék hozzáadása is hasonló hatással jár, ahol a 12 korona 4 éter a legjobb. A filmképző kapacitás elvesztésének tényezői: (1) A szén típusa; (2) elektrolit összetevők; (3) adalékok az elektródában vagy az elektrolitban. A BLYR úgy véli, hogy az ioncsere reakció az aktív anyag felszínéről a mag felé halad, a kialakult új fázis eltemetődik, és a részecskék felülete alacsony ion- és elektronvezetőképességű, így a spinell tárolás után.

Inkább polarizáció, mint tárolás. ZHANG felfedezi a váltakozó áramú impedancia spektrum összehasonlító bomlását az elektróda anyaga előtt és után, az új ciklusszámmal megnőtt a felületi passzivációs réteg ellenállása, és csökken az interfész kapacitása. A passzivációs réteg vastagságának tükrözése hozzáadódik a ciklusok számához.

A mangán oldódása és az elektrolit elemzése passzivációs film kialakulását eredményezi, és a magas hőmérsékleti viszonyok kedveznek ezeknek a reakcióknak. Ez az aktív anyagrészecskék közvetett ellenállását és a Li + migrációs ellenállásának növekedését okozza, ezáltal növeli az akkumulátor polarizációját, és a töltés és a kisütés nem teljes, és a kapacitás csökken. A II. elektrolitikus oldatos redukáló mechanizmusú elektrolit gyakran tartalmaz szennyeződéseket, például oxigént, vizet, szén-dioxidot, és oxidatív reakciók lépnek fel az akkumulátor töltési és kisütési folyamata során.

Az elektrolit redukciós mechanizmusa az oldószer redukcióját, az elektrolit redukcióját és a szennyeződés redukcióját tartalmazza három aspektusból: 1, az oldószer redukció PC és EC redukciója elektronreakciót foglal magában a második elektronreakció folyamatra, a második elektronreakcióból Li2CO3: FONG stb. képződik, az elsőben A kisülési folyamat során az elektródpotenciál közel 0,8 V (vs.

li/li +), a PC / EC elektrokémiai reakciót hoz létre a grafiton, CH = CHCH3 (G) / CH2 = CH2 (G) és LiCO3 (s) képződést eredményezve, ami visszafordíthatatlan kapacitásvesztést eredményez a grafitelektródákon. Aurbach és munkatársai az elektrolit redukciós mechanizmusok és termékei fém-lítium elektródán és szénalapú elektródán történő széles skálájával kapcsolatban azt találták, hogy a RocO2Li és a propilén a PC elektronikus reakciómechanizmusában fordul elő. A Roco2li nagyon érzékeny a nyomvízre.

Szigorú termék Li2CO3 és propilén, de nincs Li2CO3 a szárítódobozban. Ein-Eliy arról számolt be, hogy egy dietil-karbonátból (DEC) és dimetil-metánból (DMC) készült elektrolitban a reakció az akkumulátorban megy végbe, és metil-karbonát (EMC) képződik, és bizonyos kapacitásvesztés tapasztalható. Hatás.

A 2. ábrán látható, hogy az elektrolit redukciós elektrolitjának redukciós reakciója általában részt vesz a szénelektróda felületének kialakításában, ezért ezek típusai és koncentrációi befolyásolják a szénelektród teljesítményét. Egyes esetekben az elektrolit redukciója hozzájárul a szénfelület stabilitásához, és kialakíthatja a kívánt passzivációs réteget. Általában úgy gondolják, hogy a hordozó elektrolit könnyebben redukálható, mint az oldószer, és a redukciós termék bevonása a negatív elektródával felvitt filmbe, és befolyásolja az akkumulátor kapacitásának csillapítását.

Számos, elektrolitokat támogató redukciós reakció fordulhat elő, az alábbiak szerint: 3, a szennyeződés redukciójának víztartalma (1) Az elektrolit víztartalma LiOH (S) és Li2O lerakódási réteget hoz létre, ami nem segíti elő a lítium ion beágyazódását, visszafordíthatatlan kapacitásvesztést okozva: H2O + E→OH- + 1 / 2H2OH- + Li +→LiOH (s) LiOH + Li ++ E-→A Li2O (S) + 1 / 2H2 LiOH-t (S) termel az elektróda felületének lerakásához, és nagy ellenállású, nagy felületi filmet képez, ami akadályozza a Li + beágyazott grafitelektródákat, ami visszafordíthatatlan kapacitásvesztést eredményez. Közepes víz az oldószerben (100-300×10-6) Nincs hatással a grafitelektróda teljesítményére. (2) Az oldószerben lévő CO2 redukálható a negatív elektródán CO-t és LiCO3-t (S) képezve: 2CO2 + 2E- + 2LI +→A Li2CO3 + COCO növeli az akkumulátor töltöttségét, míg a Li2CO3 (S) növeli az akkumulátor ellenállását, és növeli az akkumulátor teljesítményét.

(3) Az oldószerben lévő oxigén jelenléte Li2O-t is képez, mivel a fémlítium és a teljesen párhuzamos lítium szénje közötti potenciálkülönbség kicsi, és a szénen lévő elektrolit redukciója hasonló a lítium redukciójához. Eredetileg 3: Az önkisülés önkisülés azt jelenti, hogy az akkumulátor használaton kívüli állapotban természetesen elveszik. A lítium-ion akkumulátor önkisülése két esetben eredményez: az egyik visszafordítható kapacitásvesztés; a második a visszafordíthatatlan kapacitás elvesztése.

A reverzibilis kapacitásvesztés azt jelenti, hogy a veszteség kapacitása töltés közben visszanyerhető, a nem reverzibilis kapacitásvesztés pedig megfordításra kerül, és a pozitív és negatív elektróda mikrocellás használatban használható, ha az elektrolit töltési állapotban van, és a lítium-ion beágyazott és elhagyott, pozitív és negatív beágyazás és kikapcsolt. A beágyazott lítium-ionok csak az elektrolit lítium-ionjaihoz kapcsolódnak, ezért a pozitív és negatív elektródkapacitás kiegyensúlyozatlan. A kapacitáskiesésnek ez a része töltés közben nem pótolható.

Például: A lítium-mangán-oxid pozitív elektród és oldószer önkisülés okozta önkisülést generálhat: az oldószermolekulák (pl. PC) mikrobiális sejtként oxidálódnak a vezető anyag felületén korom vagy áramfolyadék: ugyanaz a negatív elektród hatóanyaga Önkisülhet az elektrolit oldatból a LiPF-ből a redukált elektrolitba (elektrolit)6 és (például LiPF6).

A mikrokontroller negatív elektródájáról eltávolítjuk a lítium iont, mint a töltési állapot negatív elektródáját: önkisülés Tényezők: Pozitív elektród anyagok gyártási folyamata, akkumulátor gyártási folyamat, elektrolit tulajdonságai, hőmérséklet, idő. Az önkisülési sebességet szigorúan az oldószer oxidációs sebessége szabályozza, így az oldószer stabilitása befolyásolja az akkumulátor élettartamát. Az oldószer oxidációja a korom felületén történik, és a korom felülete szabályozhatja az önkisülési sebességet, de a LIMN2O4 pozitív elektróda anyagánál az aktív anyag felületének csökkentése is szorosan van, és az áramkollektor felülete az oldószer oxidációjának alkalmazására néz.

Az akkumulátor membránja által kiszivárgott áram önkisülést is okozhat a lítium-ion akkumulátorban, de a folyamatot a membrán ellenállása korlátozza, nagyon alacsony ütemben, és semmi köze a hőmérséklethez. Tekintettel arra, hogy az akkumulátor önkisülési sebessége erősen függ a hőmérséklettől, ez a folyamat nem kritikus mechanizmus az önkisülésben. Ha a negatív elektróda elegendő elektromos állapotban van, az akkumulátor tartalma megsemmisül, ami tartós kapacitásvesztést eredményez.