Litija akumulatora kapacitātes pavājināšanās cēloņu analīze

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Soláthraí Stáisiún Cumhachta Inaistrithe

Litija jonu akumulatorā kapacitātes līdzsvaru izsaka kā pozitīvā elektroda masas attiecību pret negatīvo elektrodu, proti:<000000>gamma;= m + / m- =δXC- /δYC + augšējā formula C attiecas uz elektroda teorētisko kulona kapacitāti,δmaz,δY attiecas uz litija jonu ķīmisko mērīšanu, kas iestrādāti negatīvā elektrodā un pozitīvā elektrodā. No iepriekš minētās formulas var redzēt, ka divu polu masu attiecība ir atkarīga no kulona kapacitātes un tā attiecīgo atgriezenisko litija jonu skaita atbilstoši diviem poliem. Parasti mazāka masas attiecība izraisa nepilnīgu negatīvā elektroda materiāla izmantošanu; lielāka masas attiecība var apdraudēt drošību, jo negatīvais elektrods ir novietots pārāk daudz.

Īsāk sakot, optimālākajā kvalitātes attiecībā akumulatora veiktspēja ir optimāla. Saistībā ar ideālo Li-ION akumulatoru sistēmu tās cikla periodā satura daudzums netiek mainīts, un sākotnējā kapacitāte katrā ciklā ir noteikta vērtība, taču faktiskā situācija ir daudz sarežģītāka. Jebkura blakusreakcija, kas var parādīties vai patērēt litija jonus vai elektronus, var izraisīt izmaiņas akumulatora jaudas līdzsvarā, tiklīdz notiek akumulatora jaudas līdzsvars, šīs izmaiņas ir neatgriezeniskas un var tikt uzkrātas vairākos ciklos, un notiek akumulatora veiktspēja.

Nopietna ietekme. Turklāt, izņemot litija jonu oksidācijas aizturi, pastāv liels skaits blakusreakciju, piemēram, elektrolītu analīze, aktīvās vielas šķīdināšana, metāla litija nogulsnēšanās utt. Oriģinālais: pārlāde 1, grafīta negatīva pārlāde: Kad akumulators ir pārlādēts, litija jonu daudzums negatīvajā virsmā tiek viegli samazināts: nogulsnētais litijs ir pārklāts ar negatīvo virsmu, bloķējot litija iegulšanu.

Tiek samazināta izlādes efektivitāte un jaudas zudums, sākotnējais: 1 var samazināt ar ciklisko litiju; 2 nogulsnēts metāla litijs un šķīdinātājs vai nesēja elektrolīts, veidojot Li2CO3, LIF vai citus produktus; 3 metāla litijs parasti veidojas starp negatīvo elektrodu un diafragmu, iespējams, Bloķējošās diafragmas poras palielina akumulatora iekšējo pretestību;. Ātra uzlāde, pārāk liels strāvas blīvums, smaga negatīva polarizācija, litija nogulsnēšanās būs skaidrāka. Šī situācija ir viegli sastopama, ja ir aktīvs negatīvs elektrods.

Tomēr liela uzlādes ātruma gadījumā metāla litija nogulsnēšanās var notikt pat tad, ja aktīvā pozitīvā un negatīvā elektroda proporcija ir normāla. 2, pozitīvās precizitātes reakcija ir pārāk zema, ja pozitīvā elektroda aktīvā pretestība ir pārāk zema, un to ir viegli uzlādēt. Pozitīvā pāreja izraisa jaudas zudumu elektroķīmiski inertu vielu (piemēram, CO3O4, MN2O3 utt.) dēļ.

), kas izjauc kapacitātes līdzsvaru starp elektrodiem, un tā kapacitātes zudums ir neatgriezenisks. (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 litija mangāna reakcija notiek stāvoklī, kurā litija mangāna oksīds ir pilnībā decentrēts:λ-Mno2→Mn2O3 + O2 (G) 3, elektrolīts tiek oksidēts, kad elektrolīts tiek oksidēts, ja spiediens ir lielāks par 4,5 V, un elektrolīts (piem.

, Li2CO3) un gāze tiek oksidēta, un šīs nešķīstošās vielas bloķēs elektroda mikroporas. Litija jonu migrācija cikla laikā izraisa kapacitātes zudumu. Oksidācijas ātruma ietekmēšana: vadošā aģenta veids un virsmas lielums (ogleklis utt.

), ko pievieno pozitīvā elektroda materiāla virsmas laukuma izmēra kolektora materiāls (ogleklis utt.) pašlaik izmantotajā elektrolītiskajā šķīdumā, tiek uzskatīts, ka EC/DMC ir visaugstākā oksidācijas spēja . Šķīduma elektroķīmiskās oksidācijas procesu parasti izsaka kā: šķīdums→Oksidācijas produkti (gāzes, šķīdumi un cietas vielas) + NE - jebkura šķīdinātāja oksidēšana var palielināt elektrolīta koncentrāciju, tiek pazemināta elektrolīta stabilitāte un beidzot ir akumulatora jauda.

Pieņemsim, ka katru reizi, kad tas tiek uzlādēts, patērē nelielu elektrolīta daļu, tad akumulatora komplektā ir vairāk elektrolīta. Pastāvīgiem konteineriem tas nozīmē, ka tiek ielādēts neliels daudzums aktīvās vielas, kas izraisīs sākotnējās ietilpības samazināšanos. Turklāt, ja rodas ciets produkts, uz elektroda virsmas veidojas pasivācijas plēve, kas liks akumulatoram palielināt akumulatora izejas spriegumu.

Oriģināls 2: Elektrolīts (atgriežoties) I Elektrodu analīze 1 Akumulatora ietilpības samazināšana, elektrolīta samazināšanas reakcija pret akumulatora ietilpību un cirkulācijas kalpošanas laiku negatīvi ietekmēs, un gāzes samazināšanas dēļ palielinās akumulators, tādējādi radot drošības problēmas. Pozitīvā elektroda analīzes spriegums parasti ir lielāks par 4,5 V (saistīts ar Li / Li +), tāpēc tos nav viegli analizēt pozitīvi.

Tā vietā elektrolīti ir daudz atšķirīgāki, lai analizētu. 2, elektrolīts tiek analizēts uz negatīvā elektroda: elektrolītā nav daudz grafīta un citu pitonāla oglekļa negatīvu, un tas ir viegli reaģējams, ja tas ir neatgriezenisks. Elektrolītiskā šķīduma analīze primārās uzlādes un izlādes laikā veidos pasivācijas plēvi uz elektroda virsmas, un pasivācijas plēve var novērst turpmāku elektrolīta un oglekļa negatīvā elektroda analīzi.

Tādējādi tiek saglabāta oglekļa negatīvā elektroda strukturālā stabilitāte. Ideālā gadījumā elektrolīta samazināšana tiek ierobežota līdz pasivācijas plēves veidošanās stadijai, un process vairs nenotiek, ja cikls ir stabils. Pasivācijas plēves elektrolīta sāls veidošanās samazināšana ir iesaistīta pasivācijas plēves veidošanā, kas veicina pasivācijas plēves stabilizāciju, bet izšķīdušo materiālu, kas tiek reducēts līdz šķīdinātājam, nelabvēlīgi ietekmē šķīdinātāja reducēšanas produkts; (2) elektrolīta sāls samazināšana Elektrolītiskā šķīduma koncentrācija tika samazināta un visbeidzot izraisīja akumulatora ietilpību (LiPF6 samazināšana, lai radītu LIF, LiXPF5-X, PF3O un PF3); (3) Pasivācijas plēves veidošanās mērķis ir patērēt litija jonus, kas var izraisīt polārās jaudas nelīdzsvarotību.

Viss akumulators ir samazināts. (4) Ja pasivācijas plēvei ir plaisa, šķīdinātāja molekulu var pārnest, lai padarītu pasivācijas plēvi sabiezinātu, kas ne tikai patērē vairāk litija, bet ir iespējams bloķēt mikroporas uz oglekļa virsmas, kā rezultātā litijs nevar iestrādāties un izplūst, kā rezultātā rodas neatgriezenisks jaudas zudums. Pievienojiet dažas neorganiskas piedevas, piemēram, CO2, N2O, CO, SO2 utt.

, var paātrināt pasivācijas plēves veidošanos un kavēt šķīdinātāja simbolizēšanu un analīzi, un kroņa ētera organiskās piedevas pievienošanai ir tāda pati ietekme, kur vislabākais ir 12 kronu 4 ēteris. Plēves veidošanās jaudas zuduma faktori: (1) Oglekļa veids; (2) elektrolītu sastāvdaļas; (3) piedevas elektrodā vai elektrolītā. BLYR uzskata, ka jonu apmaiņas reakcija virzās no aktīvā materiāla virsmas uz tā kodolu, izveidotā jaunā fāze tiek aprakta, un daļiņu virsma veido zemu jonu un elektronu vadītspēju, tāpēc spinelis pēc uzglabāšanas.

Vairāk polarizācijas nekā uzglabāšana. ZHANG atklāj maiņstrāvas pretestības spektra salīdzinošo sadalīšanos pirms un pēc elektroda materiāla, ar jauno ciklu skaitu ir palielinājusies virsmas pasivācijas slāņa pretestība un samazināta saskarnes kapacitāte. Atspoguļojot pasivācijas slāņa biezumu, tiek pievienots ciklu skaits.

Mangāna šķīšanas un elektrolīta analīzes rezultātā veidojas pasivācijas plēve, un augstās temperatūras apstākļi ir labvēlīgāki šīm reakcijām. Tas izraisīs aktīvā materiāla daļiņu netiešu pretestību un Li + migrācijas pretestības palielināšanos, tādējādi palielinot akumulatora polarizāciju, un uzlāde un izlāde nav pabeigta, kā arī samazinās jauda. II elektrolītiskā šķīduma reducējošā mehānisma elektrolīts bieži satur piemaisījumus, piemēram, skābekli, ūdeni, oglekļa dioksīdu, un akumulatora uzlādes un izlādes procesā notiek oksidatīvas reakcijas.

Elektrolīta reducēšanas mehānisms ietver šķīdinātāja reducēšanu, elektrolītu reducēšanu un piemaisījumu samazināšanu trīs aspektos: 1, šķīdinātāja reducēšanas PC un EC reducēšana ietver elektronu reakciju uz otro elektroniskās reakcijas procesu, otrajā elektronu reakcijā veidojas Li2CO3: FONG utt., Pirmajā Izlādes procesa laikā elektroda potenciāls ir tuvu O.8V (salīdzinājumā ar.

li/li +), PC/EC ģenerē elektroķīmisku reakciju uz grafīta, radot CH = CHCH3 (G) / CH2 = CH2 (G) un LiCO3 (s), kā rezultātā rodas neatgriezenisks grafīta elektrodu jaudas zudums. Aurbach et al par dažādiem elektrolītu samazināšanas mehānismiem un tā produktiem uz metāla litija elektroda un oglekļa elektroda atklāja, ka RocO2Li un propilēns radās PC elektroniskajā reakcijas mehānismā. Roco2li ir ļoti jutīgs pret ūdens pēdām.

Stingrs produkts ir Li2CO3 un propilēns, bet žāvēšanas korpusā nav Li2CO3. Ein-Eliy ziņoja, ka elektrolīts, kas izgatavots no dietilkarbonāta (DEC) un diometimetāna (DMC), reakcijas reakcija notiek akumulatorā, un veidojas metilkarbonāts (EMC), un ir zināms jaudas zudums. Ietekme.

2, parasti tiek uzskatīts, ka elektrolīta reducējošā elektrolīta reducēšanas reakcija ir iesaistīta oglekļa elektroda virsmas veidošanā, un tāpēc tās veidi un koncentrācija ietekmēs oglekļa elektroda darbību. Dažos gadījumos elektrolīta samazināšana veicina oglekļa virsmas stabilitāti un var veidot vēlamo pasivācijas slāni. Parasti tiek uzskatīts, ka atbalsta elektrolītu ir vieglāk samazināt nekā šķīdinātāju, un reducēšanas produkta iekļaušana negatīvā elektroda nogulsnētā plēvē un ietekmē akumulatora jaudas vājināšanos.

Var notikt vairākas reducēšanas reakcijas, kas atbalsta elektrolītus: 3, ūdens saturs piemaisījumu samazināšanā (1) ūdens saturs elektrolītā veidos LiOH (S) un Li2O nogulsnēšanās slāņus, kas neveicina litija jonu iegulšanu, izraisot neatgriezenisku kapacitātes zudumu: H2O + E→OH- + 1 / 2H2OH- + Li +→LiOH (s) LiOH + Li ++ E-→Li2O (S) + 1 / 2H2 rada LiOH (S), lai nogulsnētu elektroda virsmu, veidotu lielu virsmas plēvi ar lielu pretestību, kavējot Li + iegultos grafīta elektrodus, kā rezultātā rodas neatgriezenisks jaudas zudums. Vidējs ūdens šķīdinātājā (100-300×10-6) Nav ietekmes uz grafīta elektrodu darbību. (2) CO2 šķīdinātājā var samazināt uz negatīvā elektroda, veidojot CO un LiCO3 (S): 2CO2 + 2E- + 2LI +→Li2CO3 + COCO palielinās akumulatora uzlādes līmeni akumulatorā, savukārt Li2CO3 (S) palielina akumulatora pretestību palielina akumulatora veiktspēju.

(3) Skābekļa klātbūtne šķīdinātājā veido arī Li2O, jo potenciālu atšķirība starp metālu litiju un pilnīgi paralēla litija oglekli ir maza, un elektrolīta reducēšana uz oglekli ir līdzīga litija samazinājumam. Sākotnēji 3: Pašizlāde pašizlāde nozīmē, ka akumulators ir dabiski zaudēts neizmantotā stāvoklī. Litija jonu akumulatora pašizlāde izraisa divus gadījumus: viens ir atgriezenisks jaudas zudums; otrs ir neatgriezeniskas kapacitātes zudums.

Atgriezeniskais jaudas zudums nozīmē, ka lādēšanas laikā zaudēto kapacitāti var atgūt, un neatgriezeniskais jaudas zudums tiek apgriezts, un pozitīvo un negatīvo elektrodu var izmantot mikroelementu lietošanā, kad elektrolīts ir uzlādes stāvoklī, un litija jons ir iestrādāts un dezertēts, pozitīva un negatīva iegulšana un izslēgta. Iegultie litija joni ir saistīti tikai ar elektrolīta litija joniem, un tāpēc pozitīvā un negatīvā elektroda kapacitāte nav līdzsvarota. Šo jaudas zuduma daļu nevar atgūt uzlādes laikā.

Piemēram: Litija mangāna oksīda pozitīvais elektrods un šķīdinātājs var radīt pašizlādi, ko izraisa pašizlāde: šķīdinātāja molekulas (piem., PC) oksidējas kā mikrobu šūnas uz vadoša materiāla virsmas ogle vai strāvas šķidrums: tā pati, negatīvā elektroda aktīvā viela Tas var pašizlādēties no elektrolīta šķīduma uz reducēto elektrolītu (tāds kā elektrolīts) (piemēram, LiPF6).

Litija jons tiek noņemts no mikrokontrollera negatīvā elektroda kā uzlādes stāvokļa negatīvais elektrods: pašizlādes faktori: Pozitīvo elektrodu materiālu ražošanas process, bateriju ražošanas process, elektrolīta īpašības, temperatūra, laiks. Pašizlādes ātrumu stingri kontrolē šķīdinātāja oksidācijas ātrums, tāpēc šķīdinātāja stabilitāte ietekmē akumulatora glabāšanas laiku. Šķīdinātāja oksidēšana notiek ogļu virsmā, un ogļu virsmas laukums var kontrolēt pašizlādes ātrumu, bet LIMN2O4 pozitīvajam elektroda materiālam arī aktīvā materiāla virsmas laukums ir cieši jāsamazina, un strāvas kolektora virsma ir vērsta uz šķīdinātāja oksidācijas izmantošanu.

Akumulatora membrānas noplūdes strāva var izraisīt arī litija jonu akumulatora pašizlādi, taču procesu ierobežo diafragmas pretestība ļoti zemā ātrumā, un tam nav nekāda sakara ar temperatūru. Ņemot vērā, ka akumulatora pašizlādes ātrums ir ļoti atkarīgs no temperatūras, šis process nav kritisks pašizlādes mehānisms. Ja negatīvais elektrods ir pietiekami elektrības stāvoklī, akumulatora saturs tiek iznīcināts, kā rezultātā tiks neatgriezeniski zaudēta jauda.