Iwwersiicht vun Feeler Analyse a Feeler Mechanismus vun Lithium Ion Batterie

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Pārnēsājamas spēkstacijas piegādātājs

D&39;Generatioun a Wuesstem vum 1SEI Film ass an engem kommerziellen Lithium-Ion Batterie System, an der Batterie Kapazitéit Verloscht Deel ass aus der Säit Effekt tëscht GRAPHITE an organesch electrolyte, an der GRAPHITE ass liicht electrochemically mat Lithium Ion organesch electrolyte reagéiert, besonnesch Léisungsmëttelbad ass Vinyl carbonate (EC) an dimethyl carbonate (DMC). Wann d&39;Lithium-Ion-Batterie während der éischter Opluedstatioun (Etapp) ass, ass den negativen Elektrolyt an de Lithium-Ion-Elektrolyt geschitt an de Lithium-Ion-Elektrolyt ass geschitt an eng Schicht vu festen Elektrolyt-Interface (SEI) Film gëtt an der Grafit-Uewerfläch geformt, wat en Deel vun der irreversibeler Kapazitéit verursaache kann. De SEI Film suergt fir d&39;Transmissioun vun Ionen beim Schutz vun der reaktiver Substanz, a verhënnert d&39;Stabilitéit vum aktiven Materialoperatioun vum Batterieaktive Material, während d&39;aktiv Substanz verhënnert.

Wéi och ëmmer, während dem spéideren Zyklus vun der Batterie, well d&39;konstante Expansioun an d&39;Kontraktioun vum Elektrodenmaterial en neien aktive Site aussetzt, kann dëst e kontinuéierleche Verloschterausfallmechanismus verursaachen, dat heescht d&39;Kapazitéit vun der Batterie gëtt kontinuéierlech erofgesat. Dëse Feelermechanismus kann dem elektrochemesche Reduktiounsprozess vun der Uewerfläch vun der Elektrode zougeschriwwe ginn, wat als déi kontinuéierlech Erhéijung vun der Dicke vum SEI-Film ausgedréckt gëtt. Dofir, kann d&39;Etude vun SEI Film chemesch Komponente a Morphologie méi am-Déift ginn, d&39;Ursaach vun Lithium-Ion Batterie Muecht a Kraaft Réckgang.

SEI Film Formatioun Prozess An de leschte Joren, Fuerscher hu probéiert d&39;Natur vun SEI Membranen duerch Ofbau Experimenter vun kleng Batterie Systemer ze studéieren. Den Demontageprozess vun der Batterie gëtt an enger aerosolescher Inertgas Handschueschbox duerchgefouert ( <5 ppm). After the battery is disassembled, it can pass a nuclear magnetic resonance technology (NMR), a flight time secondary ion mass spectrometry (TEMS), a scanning electron microscope (SEM), a transmission electron microscope (TEM), an atomic force microscope (AFM), X-ray absorption spectrum (XAF), and Infrared (FTIR) and Raman Spectroscopy and other test methods study the thickness, morphology, composition, growth process and mechanism of SEI membranes.

Obwuel vill Test Methoden benotzt goufen der SEI Film ze charakteriséieren, wiisst déi tatsächlech Modell vun der SEI Film an der Batterie benotzt méi fortgeschratt an direkt Manéier ze charakteriséieren. D&39;Schwieregkeet ass datt de SEI Film komplizéiert ass mat enger Rei vu Substanzen wéi organesch an anorganesch, an den Zutat ass komplizéiert, an et ass ganz fragil an einfach op d&39;Ëmwelt z&39;äntwerten. Wann et falsch ass, ass et schwéier déi richteg Informatioun vum SEI Film ze kréien.

D&39;Verdickung vum SEI-Film ass eng typesch elektrochemesch parasitesch Säitreaktioun, déi eng enk Relatioun mat der Reaktiounskinetik, dem Massentransferprozess an der struktureller Geometrie vun der Batterie huet. Wéi och ëmmer, d&39;Ännerung vum SEI-Film féiert net direkt zum Echec vun zerstéierende Echec, a seng Zersetzung wäert nëmmen eng Erhéijung vun der interner Temperatur vun der Batterie verursaachen, wat am Tour den Zersetzungsgas verursaache kann, a schwéier Hëtzt wäert thermesch aus Kontroll verursaachen. Am FMMEA gëtt d&39;Bildung an de Wuesstum vum SEI-Film als Verloschtmechanismus ugesinn, wat d&39;Batterie verursaache kann fir d&39;Kapazitéit ze reduzéieren an d&39;intern Impedanz ze erhéijen.

2 Lithium-Dendriten generéieren, wann d&39;Batterie séier mat enger aktueller Dicht méi héich ass wéi säi bewäerte Stroum, an déi negativ Uewerfläch gëtt einfach geformt fir e Metalllithium-Dendride ze bilden. Dësen dendritesche Kristall ass einfach d&39;Membran ze duerchbriechen, wat e Kuerzschluss an der Batterie verursaacht. Dës Situatioun kann zu Echec vun der Batterie Zerstéierung Resultat, an et ass schwéier ze entdecken ier d&39;Batterie kuerz-circuited ass.

An de leschte Joeren hunn d&39;Fuerscher de Wuesstumsquote vu Lithium Dendride studéiert an d&39;Relatioun tëscht dem Wuesstumsquote vu Lithium Dendriten an der Lithium Ion Diffusiounskapazitéit vu Lithium Dendriten. Experimenter weisen datt de Wuesstum vu Lithium Delegra schwéier z&39;entdecken oder ze beobachten an engem komplette Batteriesystem, an den aktuelle Modell ass limitéiert op de Wuesstum vu Lithium Dendriten ënner engem eenzege System. Am experimentellen System kann déi transparent Batterie, déi aus Quarzglas konstruéiert ass, de Wuesstumsprozess vu Lithium Dendriten op der Plaz observéieren.

Den Zhang Yuegono Fuerscher am Suzhou Nanotechnology an Nano Bionic Research Institute a mengem Land huet de Bildungsprozess vu Lithium Dendriten (wéi duerch Video gewisen) Technologie an der Scanning Elektronenmikroskop (SEM) Technologie opgedeckt. Wéi och ëmmer, am kommerziellen Lithium-Ion Batteriesystem ass et schwéier déi ursprénglech Observatioun vu Lithiumzweige z&39;erreechen. Déi universell Situatioun ass seng Lithium-Branchekristalle ze beobachten andeems d&39;Batterie ofgebaut gëtt.

Wéi och ëmmer, well d&39;Aktivitéit vun der Lithiumzweig ganz héich ass, ass et schwéier d&39;Detailer vun der Generatioun ze analyséieren. Zier et al. Proposéiert Elektroden-Elektronmikrogramm ze zéien andeems d&39;Elektrodestruktur gefierft gëtt fir d&39;Positioun vun den Dendriten ze bestëmmen.

Wann virun der Batterie Ofbau, d&39;Generatioun vu Lithium Branche Kristall de bannenzege Kuerzschluss dobannen verursaacht huet, da kann dësen Deel vum dendritesche Kristall schwiereg sinn ze beobachten, well de grousse Pulsstroum vun der interner Kuerzschluss Lithium Branche Kristalliséierung verursaache kann. Déi lokal mikroporös Zoumaache vun der Membran suggeréiert datt déi méiglech Wuesstumspositioun vu Lithium Dendriten, awer dës Deeler kënnen deelweis iwwerhëtzt oder duerch Metallverschmotzung verursaacht ginn. Dofir, weider Entwécklung vun Echec Modeller d&39;Entstoe vu Lithium Branchen virauszesoen, a gläichzäiteg ass et ganz sënnvoll Liewen an Echec Relatioun ënner verschidden Aarbechtskonditiounen ze studéieren.

3 D&39;Bestëmmung vun den aktiven Materialpartikelen ass ongläich an der Verdeelung vu schnelle Ladung an Entladung oder Elektroden aktiv Substanz, dat aktiv Material ass ufälleg fir Pudder oder Fragmentatioun. Am Allgemengen, wéi d&39;Batterie verlängert ass, kënnen d&39;Mikrongréisst Partikelen, den internen Stress vum Ion gebrach ginn. Den initialen Rëss kann duerch SEM op der Uewerfläch vun den aktive Materialpartikel observéiert ginn.

Wéi déi widderholl Embedde vu Lithiumionen, ginn d&39;Risse stänneg verlängert, wat zu Partikel knacken. D&39;knacken Deelchen wäert déi nei aktiv Uewerfläch aussetzt, an der SEI Film gëtt op der neier Uewerfläch generéiert. Duerch Fuerschung an Analyse vu Lithium-Ion-Ebeddingstress, besser Design Batterieelektrodematerialien.

Christensen and Newman et al. Entwéckelt den initialen Lithium-Ion embedded Stressmodell, an aner Fuerscher hunn verschidde Materialien erweidert, an déi geometresch Morphologie vu Materialien a Materialien. Ion embedded Stress Modell wäert Fuerscher erliichtert méi aktiv Substanzen ze designen.

Wéi och ëmmer, de Verloscht vun der Kapazitéit a Kraaft vun aktive Materialpartikelen gëtt weider studéiert, an den Ausfallmechanismus vun der Partikelfragmentatioun gëtt iwwergräifend virausgesot fir d&39;Liewen vun de Lithium-Ion Batterien virauszesoen. D&39;Volumenännerung vum Elektrodenmaterial kann och dozou féieren datt d&39;aktiv Substanz mam Stroumkollektor entlaascht gëtt, sou datt dësen Deel vun der aktiver Substanz net verfügbar ass. Den inconed Lithium Prozess vum aktive Material ass begleet vun Ion Migratioun an extern Elektronen Migratioun bannent der Batterie.

Well den Elektrolyt elektronesch isoléiert ass, kënnen nëmmen Ionen geliwwert ginn. D&39;Leedung vun Elektronen ass wichteg fir dat konduktivt Netzwierk dat vun der Elektroden Uewerfläch vum konduktiven Agent konstruéiert ass. Heefeg Verännerungen am Volume vum Elektrodenmaterial kënnen deelweis aktiv Substanzen aus dem konduktiven Netz entstoen fir en isoléierte System ze bilden, deen net verfügbar ass.

Dës Ännerung vun der Elektrodenstruktur kann gemooss ginn andeems Dir eng Method wéi eng Porositéit oder eng spezifesch Uewerfläch moosst. Dëse Prozess kann och gemoolt ginn andeems d&39;Elektrodenoberfläche mam Brennwäit Ionenstrahl (FIB) gemoolt ginn, mat SEM fir morphologesch Observatioun oder Röntgentomographie Test mat SEM auszeféieren. Si negativ Elektroden Material gëtt gebotzt an aus dem konduktiv Netzwierk ofgeschloss.

Déi positiv Elektroden aktiv Substanz vun der positiver Elektroden aktiv Substanz ass meeschtens Iwwergangsmetalloxid, wéi Lithiumkobaltat (LiMn2O4), oder Polyanat Lithium Salz, Lithium Eisenphosphat (LifePo4). Déi meescht vun de positiven aktive Substanzen sinn embedded Reaktiounsmechanismen, an hir Stressmechanismen a Rezessiounsmechanismen si meeschtens wéinst dem Fall vu Granulat an der Beschreiwung vun den aktiven Substanzen hei uewen. De SEI Film gëtt och vun der Uewerfläch vun der positiver Elektrode generéiert a beaflosst, awer d&39;Uewerfläch vun der positiver Elektrode huet en héije Potenzial, a säi SEI Film ass ganz dënn a stabil.

Zousätzlech ass d&39;positiv Elektrodenmaterial och ufälleg fir den Afloss vun der interner Hëtztgeneratioun, besonnesch wann d&39;Batterie iwwerstullt ass. Zu der Zäit vun der Ladung gëtt den Elektrolyt ënner héijen Drock onbestänneg, wat zu engem Elektrolyt an der positiver Elektroden aktiver Substanz resultéiert, wat d&39;intern Temperatur vun der Batterie weider eropgeet, an de positiven Elektrodenmaterial léisst Sauerstoff eraus. Weider Upgrade, doraus zu thermesch ausser Kontroll, et wäert Zerstéierung Echec un der Batterie Ursaach.

De positiven Elektrodenmaterial, dat während der Pre-Lade geschitt, kann duerch Gaschromatographie analyséiert ginn fir d&39;Elektrodematerialstruktur duerch Röntgenspektrumdetektiounselektrodematerialstruktur ze analyséieren oder z&39;entdecken. Wéi och ëmmer, et gëtt am Moment kee Feelermodell deen d&39;Innere vun der Batterie viraussoe kann duerch iwwerbelaascht Gasiwwerfluss. Resumé: Den Echec Mechanismus Modus vun der Lithium-Ion Batterie positiv an negativ Elektroden Material ass wichteg fir d&39;Zersetzung vun der SEI Membran, d&39;Produktioun vun Lithium delegéiert Kristallsglas produzéiert oder copperprine Kristaller, de Pudder vun der aktiv Material Deelchen an Hëtzt Zersetzung Gas, etc.

Ënnert hinnen, d&39;Generatioun vu Lithium-Derivate oder Kupfer-Delegths, gëtt de Material Zersetzungsgas einfach duerch thermesch aus der Kontroll vun der Zell verursaacht, wat d&39;Verbrennung vun der Batterie verursaacht a souguer explodéiert. Den Ausfall vu Lithium-Ion-Batterien gëtt duerch de verschwonnene Modus analyséiert, an de Mechanismus gëtt optimiséiert andeems d&39;Material, d&39;Struktur vun der Batterie optiméiert an d&39;Ëmweltadaptabilitéit, Zouverlässegkeet a Sécherheet vun der Batterie verbessert. Dofir gëtt et eng ganz wichteg guidéierend Bedeitung fir d&39;Produktioun a praktesch Uwendung vun der Batterie.