ლითიუმის ბატარეის სიმძლავრის შესუსტების გამომწვევი ანალიზის ანალიზი

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Soláthraí Stáisiún Cumhachta Inaistrithe

ლითიუმის იონურ ბატარეაში სიმძლავრის ბალანსი გამოიხატება დადებითი ელექტროდის მასის თანაფარდობით უარყოფით ელექტროდთან, კერძოდ:<000000>გამა;= m + / m- =δXC- /δYC + ზედა ფორმულა C მიუთითებს ელექტროდის თეორიულ კულონურ სიმძლავრეზე,δპატარა,δY გულისხმობს ლითიუმის იონების ქიმიურ გაზომვას, რომლებიც ჩაშენებულია უარყოფით ელექტროდსა და დადებით ელექტროდში. ზემოაღნიშნული ფორმულიდან ჩანს, რომ ორი პოლუსის მასის თანაფარდობა ეყრდნობა კულონის სიმძლავრის რაოდენობას და მის შესაბამის შექცევად ლითიუმის იონებს ორი პოლუსის მიხედვით. ზოგადად, მასის უფრო მცირე თანაფარდობა იწვევს უარყოფითი ელექტროდის მასალის არასრულ გამოყენებას; მასის უფრო დიდ თანაფარდობას შეიძლება ჰქონდეს უსაფრთხოების საშიშროება უარყოფითი ელექტროდის გადახურვის გამო.

მოკლედ, ყველაზე ოპტიმიზებული ხარისხის თანაფარდობით, ბატარეის შესრულება ოპტიმალურია. იდეალური Li-ION ბატარეის სისტემასთან დაკავშირებით, მისი ციკლის პერიოდში, შინაარსის რაოდენობა არ იცვლება და თავდაპირველი სიმძლავრე თითოეულ ციკლში არის გარკვეული მნიშვნელობა, მაგრამ რეალური სიტუაცია ბევრად უფრო რთულია. ნებისმიერი გვერდითი რეაქცია, რომელიც შეიძლება გამოჩნდეს ან მოიხმაროს ლითიუმის იონები ან ელექტრონები, შეიძლება გამოიწვიოს ბატარეის სიმძლავრის ბალანსის ცვლილება, როდესაც ბატარეის სიმძლავრის ბალანსი მოხდება, ეს ცვლილება შეუქცევადია და შეიძლება დაგროვდეს მრავალჯერადი ციკლით და ხდება ბატარეის მოქმედება.

სერიოზული გავლენა. გარდა ამისა, გარდა ლითიუმის იონის დაჟანგვის შეკავებისა, არსებობს გვერდითი რეაქციების დიდი რაოდენობა, როგორიცაა ელექტროლიტების ანალიზი, აქტიური ნივთიერების დაშლა, ლითონის ლითიუმის დეპონირება და ა.შ. ორიგინალი: გადატვირთვა 1, გრაფიტის უარყოფითი გადატვირთვა: ბატარეის გადატვირთვისას, ლითიუმის იონი ადვილად მცირდება უარყოფით ზედაპირზე: დეპონირებული ლითიუმი დაფარულია უარყოფითი ზედაპირით, რაც ბლოკავს ლითიუმის ჩანერგვას.

გამონადენის ეფექტურობა მცირდება და სიმძლავრის დაკარგვა, ორიგინალი: 1 შეიძლება შემცირდეს ციკლური ლითიუმით; 2 დეპონირებული ლითონის ლითიუმი და გამხსნელი ან დამხმარე ელექტროლიტი Li2CO3, LIF ან სხვა პროდუქტების შესაქმნელად; ნეგატიურ ელექტროდსა და დიაფრაგმას შორის, ჩვეულებრივ, წარმოიქმნება 3 ლითონის ლითიუმი, შესაძლოა, დამბლოკავი დიაფრაგმის ფორები ზრდის ბატარეის შიდა წინააღმდეგობას;. სწრაფი დატენვა, ძალიან დიდი დენის სიმკვრივე, მძიმე უარყოფითი პოლარიზაცია, ლითიუმის დეპონირება უფრო ნათელი იქნება. ეს სიტუაცია მარტივია უარყოფითი ელექტროდის აქტიური არსებობის შემთხვევაში.

თუმცა, დატენვის მაღალი სიჩქარის შემთხვევაში, ლითონის ლითიუმის დეპონირება შეიძლება მოხდეს მაშინაც კი, თუ დადებითი და უარყოფითი ელექტროდის აქტიური პროპორცია ნორმალურია. 2, დადებითი სიზუსტის რეაქცია ძალიან დაბალია, როდესაც დადებითი ელექტროდის აქტიური წინააღმდეგობა ძალიან დაბალია და მისი დამუხტვა ადვილია. დადებითი გადასვლა იწვევს სიმძლავრის დაკარგვას ელექტროქიმიური ინერტული ნივთიერებების (როგორიცაა CO3O4, MN2O3 და ა.შ.) წარმოქმნის გამო.

), რაც არღვევს ელექტროდებს შორის სიმძლავრის ბალანსს და მისი სიმძლავრის დაკარგვა შეუქცევადია. (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 ლითიუმის მანგანუმის რეაქცია ხდება იმ მდგომარეობაში, სადაც ლითიუმის მანგანუმის ოქსიდი სრულიად დეცენტრულია:λ-არა2→Mn2O3 + O2 (G) 3, ელექტროლიტი იჟანგება, როდესაც ელექტროლიტი იჟანგება, როდესაც წნევა 4,5 ვ-ზე მაღალია, და ელექტროლიტი (მაგ.

, Li2CO3) და აირი იჟანგება და ეს უხსნარები დაბლოკავს ელექტროდის მიკროფორებს. ლითიუმის იონების მიგრაცია იწვევს სიმძლავრის დაკარგვას ციკლის დროს. ზემოქმედება ჟანგვის სიჩქარეზე: გამტარ აგენტის ტიპი და ზედაპირის ზომა (ნახშირბადის შავი და ა.შ.

) დამატებული პოზიტიური ელექტროდის მასალის ზედაპირის ფართობის კოლექტორის მასალის მიერ (ნახშირბადის შავი და ა.შ.) ამჟამად გამოყენებულ ელექტროლიტურ ხსნარში, EC/DMC ითვლება ყველაზე მაღალი დაჟანგვის უნარით. ხსნარის ელექტროქიმიური დაჟანგვის პროცესი ზოგადად გამოიხატება როგორც: ხსნარი→ჟანგვის პროდუქტები (გაზები, ხსნარები და მყარი ნივთიერებები) + NE-ნებისმიერი გამხსნელის დაჟანგვა შეიძლება გაზარდოს ელექტროლიტის კონცენტრაცია, დაქვეითდეს ელექტროლიტის სტაბილურობა და საბოლოოდ იკლებს ბატარეის ტევადობა.

დავუშვათ, ელექტროლიტის მცირე ნაწილს ყოველი დამუხტვის დროს მოიხმარს, მაშინ მეტი ელექტროლიტი იქნება ბატარეის აწყობაში. მუდმივი კონტეინერებისთვის ეს ნიშნავს, რომ აქტიური ნივთიერების მცირე რაოდენობა იტვირთება, რაც გამოიწვევს საწყისი ტევადობის შემცირებას. გარდა ამისა, თუ მყარი პროდუქტი წარმოიქმნება, ელექტროდის ზედაპირზე წარმოიქმნება პასივაციის ფილმი, რაც გამოიწვევს ბატარეის გაზრდის ბატარეის გამომავალი ძაბვას.

ორიგინალი 2: ელექტროლიტი (გაბრუნება) I ელექტროდის ანალიზზე 1 ბატარეის სიმძლავრის შემცირებით, ელექტროლიტების შემცირების რეაქცია ბატარეის სიმძლავრესა და ცირკულაციის ხანგრძლივობასთან მიმართებაში უარყოფითად იმოქმედებს და გაზის შემცირების გამო ბატარეის გაზრდა, რაც გამოიწვევს უსაფრთხოების პრობლემებს. დადებითი ელექტროდის ანალიზის ძაბვა ჩვეულებრივ აღემატება 4,5 ვ-ს (დაკავშირებულია Li / Li +-თან), ამიტომ მათი დადებითად გაანალიზება ადვილი არ არის.

ამის ნაცვლად, ელექტროლიტები უფრო ცვალებადია ანალიზისთვის. 2, ელექტროლიტი ანალიზდება უარყოფით ელექტროდზე: ელექტროლიტი არ არის მაღალი გრაფიტისა და სხვა პითონალური ნახშირბადის ნეგატივებით და ადვილად რეაგირებს, თუ ის შეუქცევადია. ელექტროლიტური ხსნარის ანალიზი პირველადი დამუხტვისა და გამონადენის დროს წარმოქმნის პასივაციურ ფილმს ელექტროდის ზედაპირზე, ხოლო პასივაციის ფილას შეუძლია თავიდან აიცილოს ელექტროლიტისა და ნახშირბადის უარყოფითი ელექტროდის შემდგომი ანალიზი.

ამრიგად, ნახშირბადის უარყოფითი ელექტროდის სტრუქტურული სტაბილურობა შენარჩუნებულია. იდეალურ შემთხვევაში, ელექტროლიტის შემცირება შემოიფარგლება პასივაციის ფირის ფორმირების ეტაპით და პროცესი აღარ ხდება, როდესაც ციკლი სტაბილურია. პასივაციის ფილმის ელექტროლიტური მარილის წარმოქმნის შემცირება მონაწილეობს პასივაციის ფირის წარმოქმნაში, რაც ხელს უწყობს პასივაციის ფირის სტაბილიზაციას, მაგრამ დაშლილ მასალაზე, რომელიც გადაყვანილია გამხსნელზე, უარყოფითად მოქმედებს გამხსნელის შემცირების პროდუქტი; (2) ელექტროლიტური მარილის შემცირება ელექტროლიტური ხსნარის კონცენტრაცია შემცირდა და საბოლოოდ გამოიწვია ბატარეის სიმძლავრე (LiPF6 შემცირება LIF, LiXPF5-X, PF3O და PF3 წარმოქმნით); (3) პასივაციის ფილმის ფორმირება ლითიუმის იონების მოხმარებაა, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს პოლარული სიმძლავრის დისბალანსი.

მთელი ბატარეა შემცირებულია. (4) თუ არსებობს ბზარი პასივაციურ ფილაზე, გამხსნელის მოლეკულა შეიძლება გადავიდეს, რათა გასქელდეს პასივაციური ფილმი, რომელიც არა მხოლოდ მოიხმარს მეტ ლითიუმს, არამედ შესაძლებელია ნახშირბადის ზედაპირზე მიკროფორების დაბლოკვა, რის შედეგადაც ლითიუმი ვერ ახერხებს ჩაშენებას და გამონადენს, რაც იწვევს სიმძლავრის შეუქცევად დაკარგვას. დაამატეთ რამდენიმე არაორგანული დანამატი, როგორიცაა CO2, N2O, CO, SO2 და ა.შ.

, შეუძლია დააჩქაროს პასივაციის ფირის ფორმირება და შეუძლია დათრგუნოს გამხსნელის სიმბოლიზაცია და ანალიზი, ხოლო გვირგვინის ეთერის ორგანული დანამატის დამატებას იგივე ეფექტი აქვს, სადაც 12 გვირგვინი 4 ეთერი საუკეთესოა. ფირის წარმომქმნელი სიმძლავრის დაკარგვის ფაქტორები: (1) ნახშირბადის ტიპი; (2) ელექტროლიტური ინგრედიენტები; (3) დანამატები ელექტროდში ან ელექტროლიტში. BLYR თვლის, რომ იონური გაცვლის რეაქცია მიიწევს აქტიური მასალის ზედაპირიდან მის ბირთვამდე, წარმოქმნილი ახალი ფაზა ჩამარხულია და ნაწილაკების ზედაპირი ქმნის დაბალ იონსა და ელექტრონულ გამტარობას, ასე რომ, სპინელი შენახვის შემდეგ.

მეტი პოლარიზაცია, ვიდრე შენახვა. ZHANG აღმოაჩენს AC წინაღობის სპექტრის შედარებით დაშლას ელექტროდის მასალამდე და მის შემდეგ, ციკლების ახალი რაოდენობის გამო, გაიზარდა ზედაპირის პასივაციის ფენის წინააღმდეგობა და შემცირდა ინტერფეისის ტევადობა. პასივაციის ფენის სისქის ასახვა ემატება ციკლების რაოდენობას.

მანგანუმის დაშლისა და ელექტროლიტის ანალიზის შედეგად წარმოიქმნება პასივაციური ფილმი და მაღალი ტემპერატურის პირობები უფრო ხელსაყრელია ამ რეაქციებისთვის. ეს გამოიწვევს აქტიური მასალის ნაწილაკების არაპირდაპირ წინააღმდეგობას და Li + მიგრაციის წინააღმდეგობის გაზრდას, რითაც გაზრდის ბატარეის პოლარიზაციას, ხოლო დამუხტვა და განმუხტვა არ არის დასრულებული და ტევადობა მცირდება. II ელექტროლიტური ხსნარის აღმდგენი მექანიზმი ელექტროლიტი ხშირად შეიცავს მინარევებს, როგორიცაა ჟანგბადი, წყალი, ნახშირორჟანგი და ჟანგვითი რეაქციები ხდება ბატარეის დატენვისა და გამორთვის პროცესში.

ელექტროლიტის შემცირების მექანიზმი მოიცავს გამხსნელების შემცირებას, ელექტროლიტების შემცირებას და მინარევების შემცირებას სამ ასპექტს: 1, გამხსნელის შემცირების შემცირება PC და EC მოიცავს ელექტრონულ რეაქციას მეორე ელექტრონული რეაქციის პროცესზე, მეორე ელექტრონული რეაქცია აყალიბებს Li2CO3: FONG და ა.შ.

li/li +), PC/EC წარმოქმნის ელექტროქიმიურ რეაქციას გრაფიტზე, წარმოქმნის CH = CHCH3 (G) / CH2 = CH2 (G) და LiCO3 (s) , რაც იწვევს გრაფიტის ელექტროდებზე სიმძლავრის შეუქცევად დაკარგვას. Aurbach-მა და სხვებმა ელექტროლიტების შემცირების მექანიზმისა და მისი პროდუქტების ფართო სპექტრისთვის ლითონის ლითიუმის ელექტროდსა და ნახშირბადზე დაფუძნებულ ელექტროდზე დაადგინეს, რომ RocO2Li და პროპილენი არსებობდა კომპიუტერის ელექტრონულ რეაქციის მექანიზმში. Roco2li ძალიან მგრძნობიარეა კვალი წყლის მიმართ.

მჭიდრო პროდუქტი არის Li2CO3 და პროპილენი, მაგრამ არ არის Li2CO3 საშრობი შემთხვევაში. ეინ-ელიმ იტყობინება, რომ ელექტროლიტი, რომელიც დამზადებულია დიეთილის კარბონატისგან (DEC) და დიომეტიმეთანისგან (DMC), რეაქციის რეაქცია ხდება ბატარეაში და წარმოიქმნება მეთილის კარბონატი (EMC) და არსებობს სიმძლავრის გარკვეული დაკარგვა. ზემოქმედება.

2, ელექტროლიტის შემცირების ელექტროლიტის შემცირების რეაქცია ზოგადად მიჩნეულია, რომ ჩართულია ნახშირბადის ელექტროდის ზედაპირის ფორმირებაში და, შესაბამისად, მათი ტიპები და კონცენტრაციები გავლენას მოახდენს ნახშირბადის ელექტროდის მუშაობაზე. ზოგიერთ შემთხვევაში, ელექტროლიტის შემცირება ხელს უწყობს ნახშირბადის ზედაპირის სტაბილურობას და შეუძლია შექმნას სასურველი პასივაციის ფენა. ზოგადად მიჩნეულია, რომ დამხმარე ელექტროლიტის შემცირება უფრო ადვილია, ვიდრე გამხსნელი, და შემცირების პროდუქტის ჩართვა უარყოფით ელექტროდში დეპონირებულ ფილმში და გავლენას ახდენს ბატარეის სიმძლავრის შესუსტებაზე.

რამდენიმე შემცირების რეაქცია, რომელიც მხარს უჭერს ელექტროლიტებს, შეიძლება მოხდეს შემდეგნაირად: 3, წყლის შემცველობა მინარევების შემცირებაში (1) წყლის შემცველობა ელექტროლიტში წარმოქმნის LiOH (S) და Li2O დეპონირების ფენებს, რაც ხელს არ უწყობს ლითიუმის იონების ჩანერგვას, რაც იწვევს სიმძლავრის შეუქცევად დაკარგვას: H2O + E.→OH- + 1 / 2H2OH- + Li +→LiOH (s) LiOH + Li ++ E-→Li2O (S) + 1 / 2H2 წარმოქმნის LiOH (S) ელექტროდის ზედაპირის დასაფენად, აყალიბებს დიდ ზედაპირულ გარსს, რომელსაც აქვს დიდი წინააღმდეგობა, აფერხებს Li + ჩაშენებულ გრაფიტის ელექტროდებს, რაც იწვევს სიმძლავრის შეუქცევად დაკარგვას. საშუალო წყალი გამხსნელში (100-300×10-6) არანაირი გავლენა არ აქვს გრაფიტის ელექტროდის მუშაობაზე. (2) გამხსნელში CO2 შეიძლება შემცირდეს უარყოფით ელექტროდზე CO და LiCO3 (S) წარმოქმნით: 2CO2 + 2E- + 2LI +→Li2CO3 + COCO გაზრდის ბატარეას ბატარეაში, ხოლო Li2CO3 (S) ზრდის ბატარეის წინააღმდეგობას ზრდის ბატარეის მუშაობას.

(3) გამხსნელში ჟანგბადის არსებობა ასევე აყალიბებს Li2O-ს, რადგან მეტალის ლითიუმსა და სრულიად პარალელური ლითიუმის ნახშირბადს შორის პოტენციური სხვაობა მცირეა, ხოლო ნახშირბადზე ელექტროლიტის შემცირება ლითიუმის შემცირების მსგავსია. თავდაპირველად 3: თვითგამომტვირთავი თვითგამორთვა ნიშნავს, რომ ბატარეა ბუნებრივად იკარგება გამოუყენებელ მდგომარეობაში. ლითიუმ-იონური ბატარეის თვითგამორთვა იწვევს ორ შემთხვევაში: ერთი არის შექცევადი სიმძლავრის დაკარგვა; მეორე არის შეუქცევადი სიმძლავრის დაკარგვა.

შექცევადი სიმძლავრის დაკარგვა ნიშნავს, რომ დანაკარგის სიმძლავრე შეიძლება აღდგეს დამუხტვის დროს, და შეუქცევადი სიმძლავრის დაკარგვა შებრუნებულია, და დადებითი და უარყოფითი ელექტროდი შეიძლება გამოყენებულ იქნას მიკროუჯრედული გამოყენებისას ელექტროლიტით დამუხტვის მდგომარეობაში, და ლითიუმის იონი ჩაშენებულია და დაცარიელებულია, დადებითი და უარყოფითი ჩანერგვა და გამორთვა. ჩაშენებული ლითიუმის იონები დაკავშირებულია მხოლოდ ელექტროლიტის ლითიუმის იონებთან და, შესაბამისად, ელექტროდის დადებითი და უარყოფითი მოცულობა დაუბალანსებელია. სიმძლავრის დაკარგვის ეს ნაწილი ვერ აღდგება დატენვისას.

როგორიცაა: ლითიუმის მანგანუმის ოქსიდის დადებით ელექტროდს და გამხსნელს შეუძლია გამოიმუშაოს თვითგამონადენი, რომელიც გამოწვეულია თვითგამონადენით: გამხსნელის მოლეკულები (მაგ. PC) იჟანგება მიკრობული უჯრედების სახით გამტარი მასალის ზედაპირზე ნახშირბადის შავი ან მიმდინარე სითხე: იგივე, უარყოფითი ელექტროდის აქტიური ნივთიერება, ის შეიძლება თვითგამოცვეთილი იყოს ელექტროლიტური ხსნარიდან და შემცირდეს ელექტროლიტზე (Li-F6) ელექტროლიტის სახით. ელექტროლიტი (როგორიცაა LiPF6).

ლითიუმის იონი ამოღებულია მიკროკონტროლერის უარყოფითი ელექტროდიდან, როგორც დამუხტვის მდგომარეობის უარყოფითი ელექტროდი: თვითგამორთვის ფაქტორები: დადებითი ელექტროდის მასალების წარმოების პროცესი, ბატარეის წარმოების პროცესი, ელექტროლიტების თვისებები, ტემპერატურა, დრო. თვითგანმუხტვის სიჩქარე მკაცრად კონტროლდება გამხსნელის დაჟანგვის სიჩქარით, ამიტომ გამხსნელის სტაბილურობა გავლენას ახდენს ბატარეის შენახვის ხანგრძლივობაზე. გამხსნელის დაჟანგვა ხდება ნახშირბადის ზედაპირზე, ხოლო ნახშირბადის შავი ზედაპირის ფართობს შეუძლია აკონტროლოს თვითგანმუხტვის სიჩქარე, მაგრამ LIMN2O4 დადებითი ელექტროდის მასალისთვის მჭიდროდ შემცირდება აქტიური მასალის ზედაპირის ფართობი, ხოლო მიმდინარე კოლექტორის ზედაპირის წინაშე გამხსნელის დაჟანგვის გამოყენება არ შეიძლება იგნორირებული იყოს.

ბატარეის დიაფრაგმის მიერ გაჟონულმა დენმა ასევე შეიძლება გამოიწვიოს ლითიუმ-იონური ბატარეის თვითგამორთვა, მაგრამ პროცესი შემოიფარგლება დიაფრაგმის წინააღმდეგობით, ძალიან დაბალი სიჩქარით და არაფერ შუაშია ტემპერატურასთან. იმის გათვალისწინებით, რომ ბატარეის თვითდამუხტვის სიჩქარე მკაცრად არის დამოკიდებული ტემპერატურაზე, ეს პროცესი არ არის კრიტიკული მექანიზმი თვითგამორთვისას. თუ უარყოფითი ელექტროდი საკმარისი ელექტროენერგიის მდგომარეობაშია, ბატარეის შიგთავსი ნადგურდება, რაც გამოიწვევს სიმძლავრის მუდმივ დაკარგვას.