리튬전지 용량감쇠 원인분석 분석

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리튬 이온 전지에서 용량 균형은 양극과 음극의 질량 비율로 표현되며, 즉 다음과 같습니다.<000000>γ; = m + / m- =δXC- /δYC + 위 공식 C는 전극의 이론 쿨롱 용량을 나타냅니다.δ작은,δY는 음극과 양극에 포함된 리튬 이온의 화학적 측정을 말합니다. 위 공식에서 알 수 있듯이 두 극의 질량비는 쿨롱 용량의 수와 두 극에 따른 각각의 가역적 리튬 이온의 수에 따라 달라집니다. 일반적으로 질량비가 작을수록 음극재의 사용이 불완전해지고, 질량비가 클수록 음극재가 과도하게 사용되어 안전 위험이 발생할 수 있습니다.

간단히 말해, 가장 최적화된 품질 비율에서 배터리 성능은 최적입니다. 이상적인 리튬이온 배터리 시스템과 관련하여, 사이클 주기 동안 배터리 내용물의 양은 변하지 않으며, 각 사이클의 초기 용량은 일정한 값을 갖지만, 실제 상황은 훨씬 더 복잡합니다. 리튬 이온이나 전자를 소모하거나 나타날 수 있는 모든 부작용은 배터리 용량 균형에 변화를 일으킬 수 있습니다. 배터리의 용량 균형이 발생하면 이러한 변화는 되돌릴 수 없으며 여러 사이클에 걸쳐 축적될 수 있으며 배터리 성능이 발생합니다.

심각한 영향. 또한 리튬 이온의 산화 체류 외에도 전해질 분석, 활성 물질 용해, 금속 리튬 석출 등 많은 부반응이 발생합니다. 원래의 것: 과충전 1, 흑연 음극 과충전: 배터리가 과충전되면 리튬 이온이 음극 표면에서 쉽게 환원됩니다. 침전된 리튬은 음극 표면에 덮여 리튬이 묻히는 것을 막습니다.

방전 효율이 떨어지고 용량이 손실됩니다. 원래: 1. 순환 리튬에 의해 감소될 수 있습니다. 2. 금속 리튬과 용매 또는 지지 전해질을 증착하여 Li2CO3, LIF 또는 기타 제품을 형성합니다. 3. 금속 리튬은 일반적으로 음극과 격막 사이에 형성되며, 막힌 격막의 기공이 배터리의 내부 저항을 증가시킬 수 있습니다. 충전이 빠르고, 전류 밀도가 너무 크고, 음극화가 심하면 리튬 침전이 더 뚜렷해집니다. 이런 상황은 음극이 활성화되는 경우에 발생하기 쉽습니다.

그러나 높은 충전율의 경우 양극과 음극 활성 비율이 정상이더라도 금속 리튬의 침전이 발생할 수 있습니다. 2, 양극 활성 저항이 너무 낮으면 양극 정밀도 반응이 너무 낮아 충전이 쉽습니다. 양의 전이는 전기화학적 불활성 물질(CO3O4, MN2O3 등)의 발생으로 인해 용량 손실이 발생합니다.

), 이로 인해 전극 간의 용량 균형이 깨지고 용량 손실은 돌이킬 수 없습니다. (1) 리이쿠2리이쿠2→(1-y) / 3 [CO3O4 + O2 (G)] + Y1CO2Y <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 리튬망간 반응은 리튬망간산화물이 완전히 분산된 상태에서 일어난다.:λ-아니요2→Mn2O3 + O2(G)3, 전해액은 압력이 4.5V 이상일 때 산화되며, 전해액(예:

, Li2CO3)와 가스가 산화되고 이러한 불용성 물질이 전극의 미세 기공을 막습니다. 리튬 이온의 이동으로 인해 사이클 중 용량 손실이 발생합니다. 산화 속도에 영향을 미치는 요인: 전도성 제(카본블랙 등)의 종류와 표면적 크기

) 현재 사용되는 전해액에 양극재 표면적 크기에 집전재(카본블랙 등)를 첨가한 경우, EC/DMC가 가장 높은 산화 용량을 가지는 것으로 알려져 있다. 용액의 전기화학적 산화 과정은 일반적으로 다음과 같이 표현됩니다. 용액→산화 생성물(기체, 용액 및 고체 물질) + NE-모든 용매 산화는 전해질 농도를 증가시키고 전해질 안정성을 낮추며 최종적으로 배터리의 용량을 감소시킵니다.

충전할 때마다 전해액의 일부가 소모된다고 가정하면 배터리 조립체에는 더 많은 전해액이 들어갑니다. 일정한 용기에 담긴 경우, 이는 소량의 활성 물질이 담겨져 있음을 의미하며, 이로 인해 초기 용량이 감소하게 됩니다. 또한 고체 생성물이 발생하면 전극 표면에 수동화 필름이 형성되어 배터리의 출력 전압이 증가합니다.

원본 2: 전해액(환원) 1 전극 분석 1 배터리 용량이 감소하면 전해액 환원 반응이 배터리 용량 및 순환 수명에 부정적인 영향을 미치며, 가스 감소로 인해 배터리가 증가하여 안전 문제를 초래합니다. 양극 분석 전압은 일반적으로 4.5V(Li/Li+와 관련)보다 크기 때문에 양극에서는 분석하기 쉽지 않습니다.

대신 전해질은 분석하기에 더욱 다양합니다. 2, 전해질은 음극에서 분석됩니다: 전해질은 흑연 및 기타 피톤 탄소 음극의 함량이 높지 않으며 비가역적이면 반응하기 쉽습니다. 1차 충방전 시 전해액 분석을 하면 전극 표면에 부동태 피막이 형성되고, 부동태 피막은 전해액과 탄소 음극의 추가 분석을 방해할 수 있습니다.

이로써 탄소 음극의 구조적 안정성이 유지된다. 이상적으로는 전해질의 환원은 수동화 필름의 형성 단계에만 국한되고, 사이클이 안정되면 이 과정은 더 이상 발생하지 않습니다. 수동태 피막의 전해질 염의 형성 감소는 수동태 피막의 형성에 관여하여 수동태 피막의 안정화를 용이하게 하지만 용매로 환원되는 용해 물질은 용매 환원 생성물에 의해 부정적인 영향을 받는다; (2) 전해질 염 환원은 전해액의 농도를 감소시키고 최종적으로 배터리 용량을 발생시킨다(LiPF6 환원으로 LIF, LiXPF5-X, PF3O 및 PF3 생성); (3) 수동태 피막의 형성은 리튬 이온을 소모하여 극성 용량의 불균형을 일으킬 수 있다.

배터리 전체가 소모되었습니다. (4) 패시베이션 필름에 균열이 생기면 용매 분자가 이동하여 패시베이션 필름을 두껍게 만들 수 있으며, 이는 더 많은 리튬을 소모할 뿐만 아니라 탄소 표면의 미세 기공을 막아 리튬이 삽입되지 못하고 방전되어 돌이킬 수 없는 용량 손실을 초래합니다. CO2, N2O, CO, SO2 등 무기첨가물을 첨가합니다.

, 패시베이션 필름의 형성을 가속화하고 용매의 기호화 및 분석을 억제할 수 있으며 크라운 에테르 유기 첨가제를 첨가하면 동일한 효과가 있으며 12 크라운 4 에테르가 가장 좋습니다. 필름 형성 용량 손실 요인: (1) 탄소 종류; (2) 전해질 성분; (3) 전극 또는 전해질의 첨가제. BLYR은 이온 교환 반응이 활성 물질의 표면에서 중심부로 진행되고, 형성된 새로운 상이 묻히고, 입자 표면이 낮은 이온 및 전자 전도도를 형성하여 저장 후 스피넬이 형성된다고 생각합니다.

저장보다는 양극화가 더 심함. 장은 전극 물질 전후의 AC 임피던스 스펙트럼의 비교 분해를 발견했으며, 새로운 사이클 수에 따라 표면 수동화 층의 저항이 증가하고 인터페이스 정전 용량이 감소했습니다. 수동화 층의 두께를 반영하여 사이클 횟수를 추가합니다.

망간의 용해와 전해질의 분석으로 수동화 필름이 형성되며, 고온 조건은 이러한 반응에 더 적합합니다. 이로 인해 활물질 입자의 간접 저항이 발생하고 Li+ 이동 저항이 증가하여 배터리의 분극이 커지고 충방전이 완료되지 않아 용량이 감소합니다. II 전해액 환원 메커니즘 전해질에는 산소, 물, 이산화탄소와 같은 불순물이 포함되는 경우가 많으며, 배터리 충전 및 방전 과정 중에 산화 반응이 발생합니다.

전해액의 환원 메커니즘은 용매 환원, 전해액 환원 및 불순물 환원의 세 가지 측면을 포함합니다. 1, 용매 환원 PC 및 EC의 환원은 2차 전자 반응 과정에 대한 전자 반응을 포함하며, 2차 전자 반응은 Li2CO3:FONG 등을 형성합니다. 1차 방전 과정에서 전극 전위는 O.8V에 가깝습니다(vs.

li/li+), PC/EC는 흑연 상에서 전기화학 반응을 일으켜 CH = CHCH3(G)/CH2 = CH2(G) 및 LiCO3(s)를 생성하며, 이는 흑연 전극 상에서 돌이킬 수 없는 용량 손실을 초래합니다. Aurbach 등은 다양한 전해질 환원 메커니즘과 금속 리튬 전극과 탄소 기반 전극에서의 그 생성물에 대해 연구한 결과, RocO2Li와 프로필렌이 PC의 전자 반응 메커니즘에서 발생한다는 것을 발견했습니다. Roco2li는 미량 수분에 매우 민감합니다.

단단한 제품은 Li2CO3와 프로필렌이지만 건조 케이스에는 Li2CO3가 없습니다. 아인엘리는 디에틸 카보네이트(DEC)와 디메틸메탄(DMC)으로 만든 전해질을 사용하면 배터리 내부에서 반응 반응이 일어나 메틸 카보네이트(EMC)가 형성되고, 일정한 용량 손실이 발생한다고 보고했습니다. 영향.

2, 전해질의 환원 반응은 일반적으로 탄소 전극의 표면 형성에 관여하는 것으로 여겨지며, 따라서 그 종류 및 농도가 탄소 전극의 성능에 영향을 미치게 된다. 어떤 경우에는 전해질의 감소가 탄소 표면의 안정성에 기여하며, 원하는 수동화 층을 형성할 수 있습니다. 일반적으로 지지 전해질은 용매보다 환원되기 쉽고, 환원 생성물이 음극 증착 필름에 포함되어 배터리의 용량 감쇠에 영향을 미치는 것으로 생각됩니다.

전해질을 지지하는 여러 가지 환원 반응은 다음과 같이 발생할 수 있습니다. 3, 불순물 환원의 수분 함량 (1) 전해질의 수분 함량은 LiOH(S) 및 Li2O 증착 층을 생성하여 리튬 이온 포매에 도움이 되지 않아 비가역적 용량 손실을 유발합니다. H2O + E→OH- + 1 / 2H2OH- + 리튬 +→LiOH(s) LiOH + Li ++ E-→Li2O(S) + 1 / 2H2는 전극 표면에 LiOH(S)를 생성하여 큰 저항을 갖는 대형 표면 필름을 형성하여 Li + 매립 흑연 전극을 방해하여 돌이킬 수 없는 용량 손실을 초래합니다. 용매에 중간 정도의 물(100-300×10-6) 흑연 전극 성능에 영향이 없습니다. (2) 용매 중의 CO2는 음극에서 환원되어 CO와 LiCO3(S)를 형성할 수 있다: 2CO2 + 2E- + 2LI +→Li2CO3 + COCO는 배터리 내부 저항을 증가시키고, Li2CO3(S)는 배터리 저항을 증가시켜 배터리 성능을 향상시킵니다.

(3) 용매 중에 산소가 존재하면 완전 평행 리튬의 금속 리튬과 탄소 사이의 전위차가 작고, 전해질의 탄소에 대한 환원이 리튬의 환원과 유사하기 때문에 Li2O도 형성된다. 원래 3: 자기방전 자기방전은 배터리가 사용되지 않는 상태에서 자연스럽게 소모되는 것을 의미합니다. 리튬 이온 배터리의 자가방전은 두 가지 경우로 나타납니다. 하나는 가역적 용량 손실이고, 두 번째는 비가역적 용량 손실입니다.

가역적 용량 손실이란 충전 시 손실된 용량을 회복할 수 있고, 비가역적 용량 손실은 역전되어 양극과 음극을 전해액과 함께 충전 상태에서 마이크로셀 사용으로 사용할 수 있으며, 리튬 이온이 매립 및 이탈, 양극과 음극이 매립 및 이탈됩니다. 내포된 리튬 이온은 전해질의 리튬 이온과만 연관이 있으며, 이로 인해 양극과 음극의 용량이 불균형을 이룹니다. 충전 시 이러한 용량 손실은 회복될 수 없습니다.

예를 들어: 리튬 망간 산화물 양극과 용매는 자가방전에 의해 자가방전을 일으킬 수 있습니다: 용매 분자(예: PC)는 전도성 재료 탄소블랙 또는 전류 유체의 표면에서 미생물 세포로 산화됩니다: 동일, 음극 활성 물질은 전해액에서 전해액으로 자가방전될 수 있으며, 전해액(예: LiPF6)은 전해액(예: LiPF6)에 의해 환원됩니다.

리튬 이온은 충전 상태의 음극인 마이크로 컨트롤러의 음극에서 제거됩니다: 자가 방전 요인: 양극 재료의 생산 공정, 배터리 생산 공정, 전해질 특성, 온도, 시간. 자가방전율은 용매의 산화 속도에 의해 엄격히 제어되므로 용매의 안정성은 배터리의 저장 수명에 영향을 미칩니다. 용매의 산화는 카본블랙 표면에서 발생하며, 카본블랙 표면적은 자가방전 속도를 제어할 수 있지만, LIMN2O4 양극재의 경우 활물질의 표면적 감소도 심하고, 집전체 표면은 용매 사용에 따른 산화를 무시할 수 없습니다.

배터리 다이어프램에서 누출된 전류는 리튬 이온 배터리의 자가 방전을 일으킬 수도 있지만, 이 과정은 다이어프램 저항에 의해 매우 낮은 속도로 제한되며 온도와는 아무런 관련이 없습니다. 배터리의 자가방전 속도가 온도에 크게 의존한다는 점을 고려하면, 이 과정은 자가방전에 있어서 중요한 메커니즘이 아니다. 음극에 전기가 충분히 공급되면 배터리 내용물이 파괴되어 영구적인 용량 손실이 발생합니다.