Sedemên analîzkirina kûrahiya bataryayên lîtium ion

Awdur: Iflowpower - Proveedor de centrales eléctricas portátiles

Ji ber jiyana xwe ya zêde, bataryaya lîtium-ion bi berfirehî tê bikar anîn, digel dirêjkirina dema karanîna, pirsgirêka mezinbûnê, performansa ewlehiyê ne îdeal e û kêmbûna gerîdeyê jî cidîtir e, ku dibe sedema analîzkirin û tepisandina lêkolîna kûrahiya battera lîtiumê. Li gorî ezmûna lêkolîn û pêşkeftinê ya ezmûnî, nivîskar sedemên bataryayên lîtiumê li du kategoriyan dabeş dike, yek jê qutbûna ku ji ber stûrbûna pîlê çêdibe (duyemîn, ji ber mezinbûna oksîdasyona şilavê ya elektrolîtîk). Di pergalên cihêreng ên pîlê de, faktorên serdest ên stûrbûna pîlê cûda ne.

Mînakî, di pîlê elektrodê negatîf a lîtium titanate de, faktorên sereke yên hilkişînê drum in; di pergala elektrodê neyînî ya grafîtê de, qalindahiya stûrbûna polê û bilinbûna Qanûna dabînkirina gazê. Pêşîn, stûrbûna stûna elektrodê di karanîna bataryayên lîtiumê de tê guheztin, û stûrbûna stûna elektrodê ku xwedan guheztina stûrbûnê ye, nemaze elektroda neyînî ya grafît. Li gorî daneyên heyî, bataryaya lîtiumê ji hilanînê û gera germahiya bilind derbas kiriye, ku meyla lêdanê ye, bi rêjeya mezinbûna qalindiyê ji% 6 heya 20%, ku tê de rêjeya berfirehbûna polar a erênî tenê 4%, û rêjeya berfirehbûna neyînî 20%.

Sedema bingehîn a mezinbûna qalindahiya guheztina battera lîtiumê ji hêla cewhera grafît ve tê bandor kirin. Grafîta elektroda neyînî LICX (LIC24, LiC12 û LIC6, hwd.) çêdike, û cîhê rêzê diguhezîne, di encamê de stresa hundurîn a mîkroskopî çê dibe, û di encamê de elektrodek neyînî Expand.

Nîgara jêrîn nexşeyek avahiyek şematîkî ya strukturên plakaya elektroda neyînî ya grafîtê li cîh û barkirin û dakêşanê ye. Berfirehbûna elektroda neyînî ya grafît bi piranî ji ber berfirehbûna bêbandor pêk tê. Ev beşa berfirehbûnê bi giranî bi strukturên mezinahiya parçikê, kargêrê adhesive û pelê polê ve girêdayî ye.

Berfirehbûna elektrodê negatîf dibe sedem ku navik deforme bibe, û elektrod di navbera diafragmê de çêdibe, û perçeyên elektroda neyînî mîkrokrackek çêdikin, fîlima navbeynkariya qonaxa elektrolîtê ya zexm (SEI) şikestî û ji nû ve tê hevber kirin, elektrolîtê dixwe, û performansa gerguhêz dişoxilîne. Gelek faktor hene ku li ser polên elektrodê neyînî bandor dikin, û xwezaya adhesive û pîvanên strukturî yên pelê polar du herî girîng in. Zencîreya ku bi gelemperî di elektrodê neyînî ya grafîtê de tê bikar anîn SBR e, modula elastîk a adhesive ya cihêreng, hêza mekanîkî ya cihêreng, û bandorên cihêreng ên li ser stûrahiya plakê ye.

Hêza gerîlêdanê ya piştî pêlava qedandinê jî ji hêla stûrbûna plakaya elektroda neyînî ya di pîlê de tê bandor kirin. Di bin heman stresê de, her ku modula elastîk a adhesive mezintir be, refika fizîkî ya polarîtê ew qas piçûktir dibe, dema barkirin, ji ber Li + vegirtinê, berfirehbûna tora grafît; di heman demê de, ji ber guheztina perçeyên elektrodê neyînî û SBR, stresa hundurîn bi tevahî tê berdan, Rêjeya berfirehbûna neyînî bi tundî zêde bike, SBR di qonaxa deformasyona plastîk de ye. Ev beşa rêjeya berfirehbûnê bi modula elastîk a SBR ve girêdayî ye, ku dibe sedema mezinbûna modula elastîk û hêza SBR, û piçûktirbûna berbelavbûna bêveger.

Gava ku mîqdara SBR nakok be, dema ku çîpek polar tê pê kirin zext cûda ye, û cûdahiya zextê dibe sedema stresa mayî ya ku ji hêla polê ve hatî hilberandin, stresa mayî mezintir dibe, ku dibe sedema berbelavbûna refikê ya pêş-fizîkî, elektrîka tevahî û rêjeya berfirehkirina hêza vala; naveroka SBR hindiktir be, zexta rijandinê hindiktir be, refikên laşî hindiktir be, rêjeya berbelavbûna elektrîkê ya pêşîn û elektrokozîtîya vala hindiktir be, berfirehbûna neyînî hindiktir dibe sedem ku naver deformê bike, bandorê li neyînî bike Rêjeya lîtium lîtium û Li + rêjeya belavbûnê ye, bi vî rengî bandorek cidî li performansa çerxa pîlê çêdike. Ya duyemîn, girtina gaza hundurîn a battera mezin a ku ji hêla gaza batterê ve hatî çêkirin sedemek din a girîng e ku dibe sedema mezinbûna batterê, gelo ew çerxa germahiya batterê be, çerxa germahiya bilind, rahiştina germahiya bilind be, ew pileyên cihêreng ên gazê hildiberîne. Li gorî encamên lêkolînê yên heyî, bingeha werimîna navika elektrîkê ji ber hilweşîna elektrolîtê pêk tê.

Du haletên jihevketina elektrolîtê hene, yek nepaqijiya elektrolîtê ye, wek şilî û nepaqijiyên metal ên ji bo hilweşandina şilava elektrolîtê, û ya din jî pir kêm a şilava elektrolîtê ye, ku di dema barkirinê de dibe sedema perçebûnê, û di elektrolîtê de solavên wekî EC, DEC piştî bidestxistina encamên elektronên azad in, û reaksiyonên radîkal ên hîdrosterî têne çêkirin. ether û CO2, hwd. Piştî ku meclîsa battera lîtiumê qediya, di pêvajoya pêşwext de mîqdarek piçûk gazê tê hilberandin, û ev gaz neçar in, û jêdera windabûna kapasîteya nevegerbar a ku jê re tê gotin bingehîna elektrîkê ye. Di pêvajoya barkirin û dakêşanê ya yekem de, elektron bi çareseriya elektrolîtîk a elektroda neyînî piştî çerxa derve digihîjin çareseriya elektrolîtîk û gazek çêdikin.

Di vê pêvajoyê de, SEI li ser rûyê elektroda neyînî ya grafîtê çêdibe, bi zêdebûna qalindahiya SEI-yê re, elektron nikarin bikevin oksîdasyona domdar a elektrolîtê. Di dema jiyana bateriyê de, dê hêjmara gaza navxweyî hêdî hêdî zêde bibe, ji ber sedema nepakî an şilbûna di elektrolîtê an di elektrolîtê de. Hebûna elektrolîtê ji holê rakirina cidî hewce dike, û kontrolkirina şilbûnê ne hişk e.

Çareseriya elektrolîtîk bixwe ne hişk e, û pakêta batterê bi hişkî di nav avê de nayê danîn, belavkirina goşeyî dibe sedema, û zêdekirina pîlê dê hilberîna gazê ya pîlê jî bilez bike. Leza, dibe sedema têkçûna pîlê. Di pergalên cûda de, hêjeya hilberîna batterê cûda ye.

Di pîlê elektroda neyînî ya grafît de, sedema hilberîna gazê bi giranî ji ber avakirina fîlima SEI-yê ye, şilbûna di pîlê de derbas dibe, û herikîna kîmyewî ne asayî ye, pakêt belengaz e, û rêjeya florescentê ya batterê di lîtium titanate de pêdivî ye ku pergala bateriya NCM ciddîtir be. Ji bilî nepakî, şilbûn û pêvajoyên di elektrolîtê de, cûdahiyek din ji elektroda neyînî ya grafîtê ev e ku lîtium tîtanat nikare mîna bataryayek elektrodê neyînî ya grafît be, li ser rûyê wê fîlimek SEI çêbike, reaksiyona wê ya Elektrolîtê asteng bike. Elektrolît di dema barkirin û daxistinê de her gav rasterast bi rûbera Li4Ti5O12 re têkiliyek e, di encamê de kêmbûna domdar a rûbera materyalê Li4Ti5O12, ku dibe sedema bingehîn a felqbûna battera Li4Ti5o12 be.

Pêkhateyên sereke yên gazê H2, CO2, CO, CH4, C2H6, C2H4, C3H8, hwd. Dema ku lîtium tîtanat ji hev cuda di nav elektrolîtê de tê rijandin, tenê CO2 tê hilberandin, û piştî amadekirina pîlê bi materyalek NCM, gazên ku têne hilberandin H2, CO2, CO, û mîqdarek piçûk hîdrokarbonên gazê vedigirin, û piştî pîlê, tenê di çerxê de Dema ku barkirin û dakêşandin, H2 çêdibe, û di naveroka gazê de ji 5% derbas dibe. Ev nîşan dide ku gaza H2 û CO dê di dema barkirin û avêtinê de çêbibe.

LIPF6 di elektrolîtê de heye: PF5 asîdek pir xurt e, ku bi hêsanî dibe sedema hilweşîna karbonatê, û bi zêdebûna germahiyê re mîqdara PF5 zêde dike. PF5 beşdarî hilweşandina elektrolîtê dibe, gaza CO2, CO û CXHY hilberîne. Li gorî lêkolînên têkildar, hilberîna H2 ji şopa ava di elektrolîtê de tê peyda kirin, lê naveroka avê di elektrolîta gelemperî de bi qasî 20 ¡Á 10-6 e, ku ji bo Hilberîna H2 pir kêm e.

Ceribandina Zanîngeha Shanghai Jiaotong Wu Kai ji bo grafît / NCM111 wekî pîlê hate bikar anîn. Di encamnameyê de hat destnîşankirin ku çavkaniya H2 di bin voltaja bilind de parçebûna karbonat e. Heya nuha, sê çareserî ji bo tepeserkirina bataryayên lîtium titanate hene.

, Pergala Solvent; sêyemîn, teknolojiya pêvajoya batterê çêtir bikin.