ניתוח של ניתוח הגורם להפחתת קיבולת סוללת ליתיום

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - អ្នកផ្គត់ផ្គង់ស្ថានីយ៍ថាមពលចល័ត

בסוללת ליתיום יון, מאזן הקיבולת מתבטא כיחס המסה של האלקטרודה החיובית לאלקטרודה השלילית, כלומר:<000000>גמא;= m + / m- =δXC- /δYC + נוסחה עליונה C מתייחסת לקיבולת הקולומב התיאורטית של האלקטרודה,δקְצָת,δY מתייחס למדידה כימית של יוני ליתיום המוטבעים באלקטרודה שלילית ובאלקטרודה חיובית. ניתן לראות מהנוסחה לעיל שיחס המסה של שני הקטבים מסתמך על מספר קיבולת הקולומב ויוני הליתיום הפיכים שלו בהתאם לשני הקטבים. בדרך כלל, יחס המסה הקטן יותר גורם לשימוש לא שלם בחומר האלקטרודה השלילי; יחס המסה הגדול יותר עלול להוות סכנה בטיחותית עקב כיסא יתר של האלקטרודה השלילית.

בקיצור, ביחס האיכות האופטימלי ביותר, ביצועי הסוללה הם אופטימליים. ביחס למערכת סוללות Li-ION האידיאלית, בתקופת המחזור שלה, כמות התוכן אינה משתנה, והקיבולת ההתחלתית בכל מחזור היא ערך מסוים, אבל המצב בפועל הרבה יותר מסובך. כל תגובה צדדית שיכולה להופיע או לצרוך יוני ליתיום או אלקטרונים עלולה לגרום לשינוי במאזן קיבולת הסוללה, ברגע שמתרחש איזון הקיבולת של הסוללה, השינוי הזה הוא בלתי הפיך, וניתן לצבור אותו במספר מחזורים, וביצועי הסוללה מתרחשים.

השפעה רצינית. בנוסף, למעט שימור החמצון של יון הליתיום, יש מספר רב של תגובות לוואי, כגון ניתוח אלקטרוליטים, פירוק חומר פעיל, שקיעת ליתיום מתכת וכו&39;. מקורי: טעינת יתר 1, טעינת יתר שלילי גרפיט: כאשר הסוללה נטענת יתר על המידה, יון הליתיום מצטמצם בקלות במשטח השלילי: הליתיום המושקע מכוסה במשטח השלילי, חוסם את הטבעת הליתיום.

יעילות הפריקה מופחתת ואובדן קיבולת, המקור: 1 ניתן להפחית על ידי ליתיום מחזורי; 2 ליתיום מתכת מופקדים וממס או אלקטרוליט תומך ליצירת Li2CO3, LIF או מוצרים אחרים; 3 מתכת ליתיום נוצר בדרך כלל בין האלקטרודה השלילית לסרעפת, אולי הנקבוביות של הדיאפרגמה החוסמת מגדילה את ההתנגדות הפנימית של הסוללה;. טעינה מהירה, צפיפות זרם גדולה מדי, קיטוב שלילי חמור, שקיעת ליתיום תהיה ברורה יותר. מצב זה קל להתרחש במקרה של הפעלת האלקטרודה השלילית.

עם זאת, במקרה של קצב טעינה גבוה, שקיעת ליתיום מתכת עשויה להתרחש גם אם היחס בין האלקטרודה החיובית והשלילית הפעילה הוא תקין. 2, תגובת הדיוק החיובית נמוכה מדי כאשר ההתנגדות הפעילה של האלקטרודה החיובית נמוכה מדי, וקל לטעינה. המעבר החיובי גורם לאובדן הקיבולת נובע מהתרחשות של חומרים אינרטיים אלקטרוכימיים (כגון CO3O4, MN2O3 וכו&39;.

), אשר משבש את איזון הקיבולת בין האלקטרודות, ואובדן הקיבולת שלו הוא בלתי הפיך. (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-תגובת ליתיום מנגן MnO2 מתרחשת במצב שבו תחמוצת הליתיום מנגן הגונה לחלוטין:λ-מנו2→Mn2O3 + O2 (G) 3, האלקטרוליט מתחמצן כאשר האלקטרוליט מתחמצן כאשר הלחץ גבוה מ-4.5V, והאלקטרוליט (למשל

, Li2CO3) והגז מתחמצנים, ובלתי מסיסים אלה יחסמו את המיקרו-נקבים של האלקטרודה. הנדידה של יוני ליתיום גורמת לאובדן קיבולת במהלך המחזור. השפעה על קצב החמצון: סוג וגודל שטח הפנים של הגורם המוליך (פחמן שחור וכו&39;.

) נוסף על ידי חומר האספן בגודל שטח הפנים של חומר האלקטרודה החיובי (פחמן שחור וכו&39;) בתמיסה האלקטרוליטית הנמצאת בשימוש כעת, EC/DMC נחשב לבעל יכולת החמצון הגבוהה ביותר. תהליך החמצון האלקטרוכימי של התמיסה מתבטא בדרך כלל כ: תמיסה→מוצרי חמצון (גזים, תמיסות וחומרים מוצקים) + NE-כל חמצון ממס יכול להגביר את ריכוז האלקטרוליט, יציבות האלקטרוליט יורדת, וסופסוף קיבולת הסוללה.

נניח שצורך חלק קטן מהאלקטרוליט בכל פעם שהוא נטען, אז יותר אלקטרוליט נמצא בהרכבת הסוללה. עבור מיכלים קבועים, המשמעות היא שהועמסה כמות קטנה של חומר פעיל, מה שיגרום לירידה בקיבולת הראשונית. יתר על כן, אם מתרחש מוצר מוצק, נוצר סרט פסיביציה על פני האלקטרודה, מה שיגרום לסוללה להגביר את מתח המוצא של הסוללה.

מקורי 2: אלקטרוליט (Reverting) I על ניתוח האלקטרודות 1 הפחתת קיבולת הסוללה, תגובת הפחתת האלקטרוליט כנגד קיבולת הסוללה וחיי מחזור הדם תשפיע לרעה, ובשל הפחתת הגז להגדלת הסוללה, ובכך תוביל לבעיות בטיחות. מתח ניתוח האלקטרודה החיובי בדרך כלל גדול מ-4.5V (קשור ל-Li/Li+), כך שלא קל לנתח אותם בחיוב.

במקום זאת, אלקטרוליטים משתנים יותר לניתוח. 2, אלקטרוליט מנותח על האלקטרודה השלילית: האלקטרוליט אינו עשיר בגרפיט ובשלילי פחמן פיתונים אחרים, וקל להגיב אם הוא בלתי הפיך. ניתוח התמיסה האלקטרוליטית בזמן הטעינה והפריקה הראשונית תיצור סרט פסיביציה על פני האלקטרודה, וסרט הפסיבציה יכול למנוע ניתוח נוסף של אלקטרוליט ואלקטרודה שלילית פחמן.

לפיכך, היציבות המבנית של האלקטרודה השלילית מפחמן נשמרת. באופן אידיאלי, הפחתת האלקטרוליט מוגבלת לשלב ההיווצרות של סרט הפסיבציה, והתהליך אינו מתרחש עוד כאשר המחזור יציב. הפחתת היווצרות מלח האלקטרוליט של סרט הפסיבציה מעורבת ביצירת סרט הפסיבציה, מה שמקל על ייצוב סרט הפסיבציה, אך החומר המומס שמופחת לממס מושפע לרעה מתוצר הפחתת הממס; (2) הפחתת מלח אלקטרוליט ריכוז התמיסה האלקטרוליטית הופחת, ולבסוף גרם לקיבולת הסוללה (הפחתת LiPF6 ליצירת LIF, LiXPF5-X, PF3O ו-PF3); (3) היווצרות סרט הפסיבציה היא לצרוך יוני ליתיום, מה שעלול לגרום לחוסר איזון בקיבולת הקוטבית.

כל הסוללה מופחתת. (4) אם יש סדק על סרט הפסיבציה, ניתן להעביר את מולקולת הממס כדי להפוך את סרט הפסיבציה לעבות, אשר לא רק צורך יותר ליתיום, אלא גם ניתן לחסום את המיקרו-נקבים על פני הפחמן, וכתוצאה מכך ליתיום אינו מסוגל להטביע ולפרוק וכתוצאה מכך אובדן קיבולת בלתי הפיך. הוסף כמה תוספים אנאורגניים, כגון CO2, N2O, CO, SO2 וכו&39;.

, יכול להאיץ את היווצרות סרט הפסיבציה, ויכול לעכב את ההסמלה והניתוח של הממס, ולתוספת של התוסף האורגני של אתר הכתר יש את אותה השפעה, שבה 12 כתר 4 אתר הוא הטוב ביותר. גורמים לאובדן יכולת יצירת סרט: (1) סוג הפחמן; (2) מרכיבי אלקטרוליטים; (3) תוספים באלקטרודה או באלקטרוליט. BLYR מאמינה שתגובת חילופי היונים מתקדמת מפני השטח של החומר הפעיל לליבה שלו, השלב החדש שנוצר נקבר, ומשטח החלקיקים יוצרים מוליכות יונים ואלקטרון נמוכה, כך שהספינל לאחר אחסון.

יותר קיטוב מאחסון. ZHANG מגלה את הפירוק ההשוואתי של ספקטרום עכבת AC לפני ואחרי חומר האלקטרודה, עם המספר החדש של מחזורים, ההתנגדות של שכבת הפסיבציה של פני השטח גדלה, וקיבול הממשק מופחת. משקף את עובי שכבת הפסיבציה מתווסף עם מספר המחזורים.

פירוק המנגן וניתוח האלקטרוליט מביאים להיווצרות סרט הפסיבציה, ותנאי הטמפרטורה הגבוהים תורמים יותר לתגובות אלו. הדבר יגרום להתנגדות עקיפה של חלקיקי החומר הפעילים ולעלייה בעמידות הנדידה של Li+, ובכך להגביר את הקיטוב של הסוללה, והטעינה והפריקה אינן שלמות, והקיבולת מצטמצמת. מנגנון מפחית תמיסת אלקטרוליטית אלקטרוליט מכיל לעתים קרובות זיהומים כגון חמצן, מים, פחמן דו חמצני, ותגובות חמצון מתרחשות במהלך תהליך טעינה ופריקה של הסוללה.

מנגנון ההפחתה של האלקטרוליט כולל הפחתת ממס, הפחתת אלקטרוליטים והפחתת טומאה שלושה היבטים: 1, הפחתת הפחתת הממס PC ו-EC כוללת תגובת אלקטרונים לתהליך התגובה האלקטרונית השני, תגובת האלקטרון השנייה יוצרת Li2CO3: FONG וכו&39;, בראשונה במהלך תהליך הפריקה, פוטנציאל האלקטרודה קרוב ל-O.8V (לעומת.

li/li +), PC / EC מייצר תגובה אלקטרוכימית על גרפיט, מייצרת CH = CHCH3 (G) / CH2 = CH2 (G) ו LiCO3 (s), וכתוצאה מכך אובדן קיבולת בלתי הפיך על אלקטרודות גרפיט. Aurbach et al עבור מגוון רחב של מנגנון הפחתת אלקטרוליטים ומוצריו על אלקטרודת ליתיום מתכת ואלקטרודה מבוססת פחמן, גילו ש-RocO2Li ופרופילן התרחשו במנגנון תגובה אלקטרוני של PC. Roco2li רגיש מאוד למים עקבות.

המוצר הדוק הוא Li2CO3 ופרופילן, אבל אין Li2CO3 בתיק הייבוש. עין-אלי דיווח כי אלקטרוליט העשוי מדיאתיל קרבונט (DEC) ודיומתימתאן (DMC), תגובת התגובה מתרחשת בסוללה, ונוצר מתיל קרבונט (EMC), ויש אובדן מסוים של אובדן קיבולת. פְּגִיעָה.

2, תגובת ההפחתה של אלקטרוליט ההפחתה של האלקטרוליט נחשבת בדרך כלל כמעורבת ביצירת פני השטח של אלקטרודת הפחמן, ולכן, הסוגים והריכוזים שלה ישפיעו על הביצועים של אלקטרודת הפחמן. במקרים מסוימים, הפחתת האלקטרוליט תורמת ליציבות משטח הפחמן, ויכולה ליצור את שכבת הפסיבציה הרצויה. נהוג להאמין כי קל יותר להפחית את האלקטרוליט התומך מאשר הממס, והכלת מוצר ההפחתה בסרט המופקד של האלקטרודה השלילית ומשפיעה על הנחתה קיבולת של הסוללה.

מספר תגובות הפחתה התומכות באלקטרוליטים עשויות להתרחש באופן הבא: 3, תכולת המים בהפחתת הטומאה (1) תכולת המים באלקטרוליט תייצר שכבות LiOH (S) ו- Li2O, שאינן תורמות להטמעת יון ליתיום, מה שגורם לאובדן קיבולת בלתי הפיך: H2O + E→OH- + 1 / 2H2OH- + Li +→LiOH (s) LiOH + Li ++ E-→Li2O (S) + 1 / 2H2 מייצר LiOH (S) כדי להפקיד את פני האלקטרודה, ליצור סרט משטח גדול בעל התנגדות גדולה, המעכב אלקטרודות גרפיט משובצות Li +, וכתוצאה מכך לאובדן קיבולת בלתי הפיך. מים בינוניים בממס (100-300×10-6) אין השפעה על ביצועי אלקטרודת גרפיט. (2) ניתן להפחית את CO2 בממס על האלקטרודה השלילית ליצירת CO ו- LiCO3 (S): 2CO2 + 2E- + 2LI +→Li2CO3 + COCO יגדילו את הסוללה בסוללה, בעוד Li2CO3 (S) מגביר את התנגדות הסוללה מגדיל את ביצועי הסוללה.

(3) נוכחות חמצן בממס גם יוצרת Li2O מכיוון שהפרש הפוטנציאלים בין המתכת ליתיום לפחמן של ליתיום מקביל לחלוטין קטן, והפחתת האלקטרוליט על פחמן דומה להפחתה בליתיום. במקור 3: פריקה עצמית פריקה עצמית פירושה שהסוללה אבודה באופן טבעי במצב לא בשימוש. פריקה עצמית של סוללת ליתיום-יון גורמת לשני מקרים: האחד הוא אובדן קיבולת הפיך; השני הוא אובדן היכולת הבלתי הפיכה.

אובדן הקיבולת הפיך פירושו שניתן לשחזר את הקיבולת של האובדן במהלך הטעינה, ואובדן הקיבולת הבלתי הפיך מתהפך, וניתן להשתמש באלקטרודה החיובית והשלילית בשימוש במיקרו-תאים כשהאלקטרוליט במצב טעינה, והליתיום יון מוטבע ונטוש, הטבעה חיובית ושליליה וכבויה. יוני הליתיום המשובצים קשורים רק ליוני הליתיום של האלקטרוליט, ולכן קיבולת האלקטרודה החיובית והשלילית אינה מאוזנת. לא ניתן לשחזר חלק זה של אובדן הקיבולת בעת הטעינה.

כגון: אלקטרודה חיובית של ליתיום מנגן וממס יכולים ליצור פריקה עצמית הנגרמת על ידי פריקה עצמית: מולקולות ממס (למשל, PC) מתחמצנות כתאים מיקרוביאליים על פני השטח של חומר מוליך פחמן שחור או נוזל זרם: אותו חומר פעיל אלקטרודה שלילי. זה עלול להיפרק מעצמו מהתמיסה האלקטרוליטית לאלקטרוליט (כמו אלקטרוליט) (כגון LiPF6).

יון הליתיום מוסר מהאלקטרודה השלילית של המיקרו-בקר בתור האלקטרודה השלילית של מצב הטעינה: גורמי פריקה עצמית: תהליך ייצור של חומרי אלקטרודה חיוביים, תהליך ייצור הסוללה, תכונות האלקטרוליט, טמפרטורה, זמן. קצב הפריקה העצמית נשלט באופן הדוק על ידי קצב חמצון הממס, כך שיציבותו של הממס משפיעה על חיי האחסון של הסוללה. החמצון של הממס מתרחש על פני השטח של הפחמן השחור, ושטח פני הפחמן השחור יכול לשלוט בקצב הפריקה העצמית, אך עבור חומר האלקטרודה החיובית LIMN2O4, צמצום שטח הפנים של החומר הפעיל הוא גם בחוזקה, ומשטח אספן הזרם פונה לשימוש בחמצון ממס לא ניתן להתעלם.

הזרם שדולף על ידי דיאפרגמת הסוללה יכול לגרום גם לפריקה עצמית בסוללת הליתיום יון, אך התהליך מוגבל על ידי התנגדות הסרעפת, בקצב נמוך מאוד, ואין לו שום קשר לטמפרטורה. בהתחשב בכך שקצב הפריקה העצמית של הסוללה מסתמך מאוד על הטמפרטורה, תהליך זה אינו מנגנון קריטי בפריקה עצמית. אם האלקטרודה השלילית נמצאת במצב של חשמל מספיק, תכולת הסוללה נהרסת, מה שיגרום לאובדן קיבולת קבוע.