Преглед на анализа на дефекти и механизам за дефекти на литиум јонска батерија

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Pārnēsājamas spēkstacijas piegādātājs

Генерирањето и растот на филмот 1SEI е во комерцијален систем на литиум-јонска батерија, а делот за губење на капацитетот на батеријата е од несаканиот ефект помеѓу графитот и органскиот електролит, а графитот лесно електрохемиски реагира со органски електролит на литиум јони, особено Растворувачот е винил карбонат (EC) и диметил карбонат (DMC). Кога литиум јонската батерија е за време на првото полнење (фаза), се појавил негативниот електролит и електролитот на литиум јонски и се појавил електролитот на литиум јонски и се формира слој од цврст електролит интерфејс (SEI) во површината на графит, што може да предизвика дел од неповратниот капацитет. Филмот SEI обезбедува пренос на јони додека ја штити реактивната супстанција и ја спречува стабилноста на работата на активниот материјал на активниот материјал на батеријата додека ја спречува активната супстанција.

Меѓутоа, за време на последователниот циклус на батеријата, бидејќи постојаното проширување и контракција на материјалот на електродата предизвикува изложување на ново активно место, тоа може да предизвика механизам за неуспех на континуирано губење, односно капацитетот на батеријата постојано се намалува. Овој механизам на дефект може да се припише на процесот на електрохемиска редукција на површината на електродата, што се изразува како континуирано зголемување на дебелината на SEI филмот. Затоа, студијата на SEI филм хемиски компоненти и морфологија може да биде подлабока, причина за капацитетот на литиум-јонската батерија и падот на моќноста.

Процес на формирање на SEI филм Во последниве години, истражувачите се обидоа да ја проучат природата на SEI мембраните преку експерименти за демонтирање на мали батериски системи. Процесот на расклопување на батеријата се изведува во кутија за ракавици со аеросолен инертен гас ( <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.

Иако многу методи на тестирање се користени за карактеризирање на филмот SEI, вистинскиот модел на филмот SEI расте во батеријата се користи за карактеризирање на понапредни и директни начини. Тешкотијата е во тоа што филмот SEI е комплициран со различни супстанции како органски и неоргански, а состојката е комплицирана и е многу кревка и лесно реагира на околината. Ако е неправилно, тешко е да се добијат вистинити информации за филмот за СЕИ.

Задебелувањето на SEI филмот е типична електрохемиска паразитска странична реакција, која има блиска врска со кинетиката на реакцијата, процесот на пренос на маса и структурната геометрија на батеријата. Сепак, промената на SEI филмот не води директно до откажување на деструктивниот дефект, а неговото распаѓање само ќе предизвика зголемување на внатрешната температура на батеријата, што пак може да предизвика распаѓање на гасот, а силната топлина ќе предизвика термичка надвор од контрола. Во FMMEA, формирањето и растот на SEI филмот се смета за механизам за губење, што може да предизвика батеријата да го намали капацитетот и да ја зголеми внатрешната импеданса.

2 Литиумските дендрити генерираат, ако батеријата брзо се наполни со густина на струја поголема од нејзината номинална струја, а негативната површина лесно се формира за да формира метален литиум дендрид. Овој дендритски кристал лесно ја пробива дијафрагмата, предизвикувајќи краток спој во внатрешноста на батеријата. Оваа ситуација може да резултира со неуспех на уништување на батеријата, и тешко е да се открие пред батеријата да биде краток спој.

Во последниве години, истражувачите ја проучуваа стапката на раст на литиум дендрид и врската помеѓу стапката на раст на литиумските дендрити и капацитетот за дифузија на литиум јони на литиумските дендрити. Експериментите покажуваат дека растот на литиум делегра е тешко да се открие или да се набљудува во целосен батериски систем, а сегашниот модел е ограничен на растот на литиумските дендрити под еден систем. Во експерименталниот систем, проѕирната батерија конструирана од кварцно стакло може да го набљудува процесот на раст на литиумските дендрити in situ.

Истражувачот Џанг Јуегоно во нанотехнологијата Сужоу и нано-бионскиот истражувачки институт во мојата земја го откри процесот на формирање на технологијата на литиум дендрити (како што е прикажано на видео) во технологијата за скенирање електронски микроскоп (SEM). Меѓутоа, во комерцијалниот систем на литиум-јонски батерии, тешко е да се постигне оригиналното набљудување на литиумските гранки. Универзалната ситуација е да се набљудуваат кристалите на неговите литиумски гранки со демонтирање на батеријата.

Меѓутоа, бидејќи активноста на литиумската гранка е многу висока, тешко е да се анализираат деталите за генерацијата. Зиер и сор. Предложено е да се извлечат електронски микрограми на електродата со боење на структурата на електродата за да се одреди положбата на дендритите.

Ако пред расклопувањето на батеријата, создавањето на кристал од литиумска гранка предизвика внатрешен краток спој внатре, тогаш овој дел од дендритичниот кристал може да биде тешко да се набљудува бидејќи огромната импулсна струја на внатрешниот краток спој може да предизвика кристализација на литиумската гранка. Локалното микропорно затворање на дијафрагмата сугерира дека можната позиција на раст на литиумските дендрити, но овие делови може делумно да се прегреат или да се предизвикани од загадувачи од метални нечистотии. Затоа, понатамошен развој на модели на неуспех за да се предвиди појавата на литиумски гранки, а во исто време, многу значајно е да се проучува животот и односот на неуспехот под различни работни услови.

3 Полизацијата на честичките од активниот материјал е нерамномерна при издавање на брзо полнење и празнење или електродна активна супстанција, активниот материјал е склон кон прашок или фрагментација. Во принцип, како што батеријата е продолжена, честичките со големина на микрон, внатрешниот стрес на јоните може да се скршат. Почетната пукнатина може да се набљудува со SEM на површината на честичките од активниот материјал.

Со постојаното вградување на јони на литиум, пукнатините постојано се прошируваат, што резултира со пукање на честички. Честичките на пукање ќе ја изложат новата активна површина, а SEI филмот се генерира на новата површина. Со истражување и анализа на стресот на вградување на литиум јони, подобар дизајн на материјалите за електрода на батериите.

Кристенсен и Њуман и сор. Развиле првичниот литиум-јонски вграден стрес модел, а други истражувачи ги прошириле различните материјали и геометриската морфологија на материјалите и материјалите. Моделот на стрес со вграден јонски стрес ќе им олесни на истражувачите да дизајнираат повеќе активни супстанции.

Сепак, губењето на капацитетот и моќта на честичките од активниот материјал е дополнително проучено, а механизмот на неуспех на фрагментација на честички е сеопфатно предвиден за да се предвиди животниот век на литиум-јонските батерии. Промената на волуменот на материјалот на електродата може да предизвика и растоварување на активната супстанција со струјниот колектор, така што овој дел од активната супстанција не е достапен. Процесот на неконтролиран литиум на активниот материјал е придружен со миграција на јони и надворешна миграција на електрони во батеријата.

Бидејќи електролитот е електронски изолиран, може да се снабдуваат само јони. Спроведувањето на електроните е важно за проводната мрежа изградена од површината на електродата од спроводниот агенс. Честите промени во волуменот на материјалот на електродата може да резултираат со делумни активни супстанции од проводната мрежа да формираат изолиран систем, кој не е достапен.

Оваа промена во структурата на електродата може да се измери со мерење на метод како што е порозност или специфична површина. Овој процес, исто така, може да се мелење со мелење на површината на електродата со помош на фокален јонски зрак (FIB), со користење на SEM за да се изврши морфолошка опсервација или тест со рендгенска томографија со помош на SEM. Материјалот на Si негативна електрода се чисти и исклучува од проводната мрежа.

Активната супстанција на позитивната електрода на активната супстанција на позитивната електрода е претежно оксид на транзиционен метал, како што е литиум кобалтат (LiMn2O4) или полианат Литиумова сол, литиум железо фосфат (LifePo4). Повеќето позитивни активни супстанции се вградени механизми за реакција, а нивните механизми на стрес и механизми за рецесија се должат најмногу на падот на гранулите и описот на активните супстанции погоре. Филмот SEI исто така се генерира и влијае на површината на позитивната електрода, но површината на позитивната електрода има висок потенцијал, а нејзиниот филм SEI е многу тенок и стабилен.

Дополнително, материјалот на позитивната електрода е исто така подложен на влијанието на внатрешното генерирање топлина, особено кога батеријата е преплавена. Во моментот на полнење, електролитот станува нестабилен под висок притисок, што резултира со електролит и позитивна електрода активна супстанција, што предизвикува внатрешната температура на батеријата да продолжи да расте, а материјалот на позитивната електрода ослободува кислород. Понатамошната надградба, што ќе резултира со термичка надвор од контрола, ќе предизвика уништување на батеријата.

Материјалот на позитивната електрода што се јавува при претходно полнење може да се анализира со гасна хроматографија за да се анализира или детектира структурата на материјалот на електродата преку структурата на материјалот на електродата за детекција на спектарот на Х-зраци. Сепак, во моментов не постои модел на дефект што може да ја предвиди внатрешноста на батеријата со преполнување на гас. Резиме: Режимот на механизмот на неуспех на материјалот на позитивните и негативните електроди на литиум-јонската батерија е важен за распаѓањето на мембраната SEI, производството на кристали од литиум делегирани или бакарни кристали, прашокот од честичките од активниот материјал и гасот за распаѓање на топлина итн.

Меѓу нив, генерирањето на деривати на литиум или бакарни делегти, гасот за распаѓање на материјалот е лесно предизвикан од термички надвор од контрола на ќелијата, предизвикувајќи согорување на батеријата, па дури и експлозија. Неуспехот на литиум-јонските батерии се анализира со избледениот режим, а механизмот е оптимизиран со оптимизирање на материјалот, структурата на батеријата и подобрување на еколошката приспособливост, доверливост и безбедност на батеријата. Затоа, постои многу важно водечки значење за производството и практичната примена на батеријата.