Analyse van de oorzaakanalyse van de capaciteitsvermindering van lithium-batterijen

著者：Iflowpower – Dodavatel přenosných elektráren

In een lithium-ionbatterij wordt de capaciteitsbalans uitgedrukt als de massaverhouding van de positieve elektrode tot de negatieve elektrode, namelijk: <000000>gamma;= m + / m- =δXC- /δYC + bovenste formule C verwijst naar de theoretische coulombcapaciteit van de elektrode,δklein,δY verwijst naar een chemische dosering van lithiumionen ingebed in een negatieve elektrode en een positieve elektrode. Uit bovenstaande formule blijkt dat de massaverhouding van de twee polen afhankelijk is van het aantal coulombcapaciteit en de bijbehorende reversibele lithiumionen volgens de twee polen. Over het algemeen zorgt de kleinere massaverhouding ervoor dat het negatieve elektrodemateriaal niet volledig wordt gebruikt. De grotere massaverhouding kan een veiligheidsrisico vormen omdat de negatieve elektrode dan te ver wordt geplaatst.

Kortom, in de meest optimale kwaliteitsverhouding zijn de batterijprestaties optimaal. Vergeleken met het ideale Li-ION-batterijsysteem verandert de inhoudshoeveelheid niet tijdens de cyclusperiode en bedraagt ​​de initiële capaciteit in elke cyclus een bepaalde waarde. De werkelijke situatie is echter veel ingewikkelder. Elke nevenreactie die kan optreden of lithiumionen of elektronen kan verbruiken, kan een verandering in de capaciteitsbalans van de batterij veroorzaken. Zodra de capaciteitsbalans van de batterij eenmaal is bereikt, is deze verandering onomkeerbaar en kan deze zich door meerdere cycli ophopen, waarna de batterijprestaties achteruitgaan.

Ernstige gevolgen. Daarnaast zijn er, naast de oxidatieretentie van het lithiumion, een groot aantal nevenreacties, zoals elektrolytanalyse, oplossen van de werkzame stof, afzetting van metaallithium, etc. Origineel: overladen 1, grafiet negatieve overlading: Wanneer de batterij overladen is, wordt het lithiumion gemakkelijk gereduceerd in het negatieve oppervlak: het afgezette lithium wordt bedekt met het negatieve oppervlak, waardoor de inbedding van lithium wordt geblokkeerd.

De ontladingsefficiëntie wordt verminderd en het capaciteitsverlies, de oorspronkelijke: 1 kan worden verminderd door cyclisch lithium; 2 afgezet metaallithium en oplosmiddel of dragerelektrolyt om Li2CO3, LIF of andere producten te vormen; 3 metaallithium wordt meestal gevormd tussen de negatieve elektrode en het membraan, mogelijk verhogen de poriën van het blokkerende membraan de interne weerstand van de batterij;. Snel opladen, te grote stroomdichtheid, sterke negatieve polarisatie, lithiumafzetting worden duidelijker. Deze situatie kan zich gemakkelijk voordoen als de negatieve elektrode actief is.

Bij een hoge laadsnelheid kan er echter lithiummetaalafzetting optreden, zelfs als de actieve verhouding van de positieve en negatieve elektrode normaal is. 2. De positieve precisiereactie is te laag wanneer de actieve weerstand van de positieve elektrode te laag is, en het is gemakkelijk op te laden. De positieve overgang zorgt ervoor dat het capaciteitsverlies te wijten is aan het optreden van elektrochemische inerte stoffen (zoals CO3O4, MN2O3, etc.).

), waardoor de capaciteitsbalans tussen de elektroden verstoord wordt en het capaciteitsverlies onomkeerbaar is. (1) liycoo2liycoo2→(1-j) / 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 lithium-mangaanreactie vindt plaats in een toestand waarin het lithium-mangaanoxide volledig gedecentreerd is:λ-Mnee2→Mn2O3 + O2 (G) 3, de elektrolyt wordt geoxideerd wanneer de elektrolyt wordt geoxideerd wanneer de druk hoger is dan 4,5 V, en de elektrolyt (bijv.

, Li2CO3) en het gas worden geoxideerd, en deze onoplosbare stoffen blokkeren de microporiën van de elektrode. De migratie van lithiumionen veroorzaakt capaciteitsverlies tijdens de cyclus. Beïnvloeden de oxidatiesnelheid: Het type en de oppervlakte van het geleidende middel (roet, enz.)

) toegevoegd door het positieve elektrodemateriaal oppervlaktegrootte collectormateriaal (roet, enz.) in de momenteel gebruikte elektrolytische oplossing, wordt EC / DMC beschouwd als het materiaal met de hoogste oxidatiecapaciteit. Het elektrochemische oxidatieproces van de oplossing wordt over het algemeen uitgedrukt als: oplossing→Oxidatieproducten (gassen, oplossingen en vaste stoffen) + NE - oxidatie van elk oplosmiddel kan de concentratie van de elektrolyt verhogen, de stabiliteit van de elektrolyt verlagen en uiteindelijk de capaciteit van de batterij verlagen.

Stel dat er bij elke oplaadbeurt een klein deel van de elektrolyt wordt verbruikt, dan bevindt zich meer elektrolyt in de batterij. Bij constante containers betekent dit dat er een kleine hoeveelheid werkzame stof wordt geladen, waardoor de initiële capaciteit afneemt. Bovendien, als er een vast product ontstaat, wordt er een passiveringsfilm gevormd op het oppervlak van de elektrode, waardoor de uitgangsspanning van de batterij wordt verhoogd.

Origineel 2: Elektrolyt (Terugkerend) I Over de elektrode-analyse 1 Door de batterijcapaciteit te verminderen, zal de elektrolytreductiereactie tegen de batterijcapaciteit en de circulerende levensduur een negatieve invloed hebben op, en als gevolg van de vermindering van het gas om de batterij te vergroten, wat leidt tot veiligheidsproblemen. De positieve elektrode-analysespanning is meestal groter dan 4,5 V (gerelateerd aan Li / Li +), waardoor ze niet gemakkelijk positief kunnen worden geanalyseerd.

Elektrolyten zijn daarentegen veel gevarieerder om te analyseren. 2. Elektrolyt wordt geanalyseerd op de negatieve elektrode: de elektrolyt bevat niet veel grafiet en andere negatieve pithonale koolstoffen en reageert gemakkelijk als het onomkeerbaar is. De analyse van de elektrolytische oplossing tijdens de primaire lading en ontlading vormt een passiveringsfilm op het oppervlak van de elektrode. De passiveringsfilm kan verdere analyse van de elektrolyt en de negatieve koolstofelektrode voorkomen.

Zo blijft de structurele stabiliteit van de negatieve koolstofelektrode behouden. In het ideale geval beperkt de reductie van de elektrolyt zich tot de vormingsfase van de passiveringsfilm en stopt het proces wanneer de cyclus stabiel is. De reductie van de vorming van het elektrolytzout van de passiveringsfilm is betrokken bij de vorming van de passiveringsfilm, wat de stabilisatie van de passiveringsfilm vergemakkelijkt, maar het opgeloste materiaal dat wordt gereduceerd tot het oplosmiddel wordt negatief beïnvloed door het oplosmiddelreductieproduct; (2) elektrolytzoutreductie De concentratie van de elektrolytische oplossing werd verlaagd en veroorzaakte uiteindelijk batterijcapaciteit (LiPF6-reductie om LIF, LiXPF5-X, PF3O en PF3 te genereren); (3) De vorming van de passiveringsfilm is het verbruiken van lithiumionen, wat ertoe kan leiden dat de polaire capaciteit uit balans raakt.

De gehele batterij wordt gereduceerd. (4) Als er een scheur in de passiveringsfilm zit, kan het oplosmiddelmolecuul worden overgebracht om de passiveringsfilm dikker te maken, wat niet alleen meer lithium verbruikt, maar ook de microporiën op het oppervlak van de koolstof kan blokkeren, waardoor lithium zich niet kan insluiten en wordt ontladen, wat resulteert in een onomkeerbaar capaciteitsverlies. Voeg wat anorganische toevoegingen toe, zoals CO2, N2O, CO, SO2, enz.

, kan de vorming van de passiveringsfilm versnellen en kan de symbolisatie en analyse van het oplosmiddel remmen, en de toevoeging van het kroonetherorganische additief heeft hetzelfde effect, waarbij 12 kroonether 4 ether het beste is. Factoren van verlies van filmvormend vermogen: (1) Type koolstof; (2) ingrediënten van de elektrolyt; (3) additieven in de elektrode of elektrolyt. BLYR is ervan overtuigd dat de ionenwisselingsreactie zich vanaf het oppervlak van het actieve materiaal naar de kern voltrekt, dat de gevormde nieuwe fase wordt begraven en dat het oppervlak van de deeltjes een lage ionen- en elektronengeleiding vormt, dus de spinel na opslag.

Meer polarisatie dan opslag. ZHANG ontdekt de vergelijkende ontleding van het AC-impedantiespectrum voor en na het elektrodemateriaal. Met het nieuwe aantal cycli is de weerstand van de oppervlaktepassiveringslaag toegenomen en is de interfacecapaciteit afgenomen. Afhankelijk van de dikte van de passiveringslaag wordt het aantal cycli opgeteld.

Door het oplossen van mangaan en de analyse van de elektrolyt ontstaat er een passiveringsfilm. De hoge temperatuuromstandigheden zijn gunstiger voor deze reacties. Dit zal een indirecte weerstand van de actieve materiaaldeeltjes veroorzaken en de Li + -migratieweerstand verhogen, waardoor de polarisatie van de batterij toeneemt, het laden en ontladen niet volledig is en de capaciteit afneemt. II elektrolytische oplossing reductiemechanisme elektrolyt bevat vaak onzuiverheden zoals zuurstof, water, koolstofdioxide en oxidatieve reacties vinden plaats tijdens het opladen en ontladen van de batterij.

Het reductiemechanisme van de elektrolyt omvat oplosmiddelreductie, elektrolytreductie en onzuiverheidsreductie, drie aspecten: 1. De reductie van de oplosmiddelreductie PC en EC omvat een elektronenreactie tot het tweede elektronenreactieproces, de tweede elektronenreactie vormt Li2CO3: FONG, enz., in de eerste Tijdens het ontladingsproces ligt het elektrodepotentiaal dicht bij 0,8 V (vs.

li/li +), PC / EC genereert een elektrochemische reactie op grafiet, waarbij CH = CHCH3 (G) / CH2 = CH2 (G) en LiCO3 (s) worden geproduceerd, wat resulteert in een onomkeerbaar capaciteitsverlies op grafietelektroden. Aurbach et al. ontdekten voor een breed scala aan elektrolytreductiemechanismen en de producten daarvan op een metalen lithiumelektrode en een koolstofgebaseerde elektrode dat RocO2Li en propyleen voorkwamen in een elektronisch reactiemechanisme van PC. Roco2li is zeer gevoelig voor sporenwater.

Het dichte product is Li2CO3 en propyleen, maar er is geen Li2CO3 in het drooggeval. Ein-Eliy meldde dat een elektrolyt gemaakt van di-ethylcarbonaat (DEC) en di-methaan (DMC), de reactiereactie plaatsvindt in de batterij, en methylcarbonaat (EMC) wordt gevormd, en er is een bepaald capaciteitsverlies. Invloed.

2. De reductiereactie van de reductie-elektrolyt van de elektrolyt wordt over het algemeen beschouwd als betrokken bij de vorming van het oppervlak van de koolstofelektrode, en daarom zullen de typen en concentraties daarvan de prestaties van de koolstofelektrode beïnvloeden. In sommige gevallen draagt ​​de reductie van de elektrolyt bij aan de stabiliteit van het koolstofoppervlak en kan de gewenste passiveringslaag worden gevormd. Algemeen wordt aangenomen dat de ondersteunende elektrolyt gemakkelijker te reduceren is dan het oplosmiddel en dat de opname van het reductieproduct in de negatieve elektrodefilm de capaciteitsvermindering van de batterij beïnvloedt.

Er kunnen verschillende reductiereacties plaatsvinden die elektrolyten ondersteunen, zoals volgt: 3. Het watergehalte in de reductie van onzuiverheden (1) Het watergehalte in de elektrolyt zal LiOH (S) en Li2O-afzettingslagen produceren, wat niet bevorderlijk is voor de inbedding van lithiumionen, wat een onomkeerbaar capaciteitsverlies veroorzaakt: H2O + E→OH- + 1 / 2H2OH- + Li +→LiOH (s) LiOH + Li ++ E-→Li2O (S) + 1 / 2H2 produceert LiOH (S) om het oppervlak van de elektrode af te zetten, een grote oppervlaktefilm met een grote weerstand te vormen, waardoor Li + ingebedde grafietelektroden worden gehinderd, wat resulteert in onomkeerbaar capaciteitsverlies. Medium water in het oplosmiddel (100-300×10-6) Er is geen effect op de prestaties van de grafietelektrode. (2) CO2 in het oplosmiddel kan op de negatieve elektrode worden gereduceerd tot CO en LiCO3 (S): 2CO2 + 2E- + 2LI +→Li2CO3 + COCO verhoogt de batterijcapaciteit in de batterij, terwijl Li2CO3 (S) de batterijweerstand verhoogt en de batterijprestaties verhoogt.

(3) De aanwezigheid van zuurstof in het oplosmiddel vormt ook Li2O omdat het potentiaalverschil tussen het metaal lithium en de koolstof van volledig parallel lithium klein is, en de reductie van de elektrolyt op koolstof vergelijkbaar is met de reductie in lithium. Oorspronkelijk 3: Zelfontlading Zelfontlading betekent dat de batterij in ongebruikte toestand op natuurlijke wijze verloren gaat. Zelfontlading van lithium-ionbatterijen kan in twee gevallen optreden: ten eerste is er sprake van omkeerbaar capaciteitsverlies en ten tweede is er sprake van onomkeerbaar capaciteitsverlies.

Het omkeerbare capaciteitsverlies betekent dat de capaciteit van het verlies tijdens het opladen kan worden hersteld en het niet-omkeerbare capaciteitsverlies wordt omgekeerd, en dat de positieve en negatieve elektrode kunnen worden gebruikt in microcelgebruik met de elektrolyt in de laadstatus, en dat lithiumion is ingesloten en verlaten, positieve en negatieve insluiting en uit. De ingebedde lithiumionen hebben alleen betrekking op de lithiumionen van de elektrolyt, waardoor de positieve en negatieve elektrodecapaciteit niet in evenwicht zijn. Dit deel van het capaciteitsverlies kan niet worden hersteld tijdens het opladen.

Zoals: Lithium-mangaanoxide positieve elektrode en oplosmiddel kunnen zelfontlading genereren veroorzaakt door zelfontlading: oplosmiddelmoleculen (bijv. PC) worden geoxideerd als microbiële cellen op het oppervlak van geleidend materiaal koolstofzwart of stroomvloeistof: dezelfde, negatieve elektrode actieve substantie Het kan zichzelf ontladen van de elektrolytische oplossing naar de elektrolyt, en de elektrolyt (zoals LiPF6) wordt gereduceerd door de elektrolyt (zoals LiPF6).

Het lithiumion wordt van de negatieve elektrode van de microcontroller verwijderd als de negatieve elektrode van de laadtoestand: zelfontlading Factoren: productieproces van positieve elektrodematerialen, batterijproductieproces, elektrolyteigenschappen, temperatuur, tijd. De zelfontladingssnelheid wordt nauwkeurig bepaald door de oxidatiesnelheid van het oplosmiddel. De stabiliteit van het oplosmiddel heeft daarom invloed op de houdbaarheid van de batterij. De oxidatie van het oplosmiddel vindt plaats op het oppervlak van het roet en het roetoppervlak kan de zelfontladingssnelheid regelen, maar voor het positieve elektrodemateriaal LIMN2O4 is het ook belangrijk om het oppervlak van het actieve materiaal te verkleinen en het oppervlak van de stroomcollector kan niet worden genegeerd.

De stroom die via het batterijmembraan lekt, kan ook zelfontlading in de lithium-ionbatterij veroorzaken, maar dit proces wordt beperkt door de membraanweerstand, is zeer laag en heeft niets te maken met de temperatuur. Aangezien de zelfontladingssnelheid van de batterij sterk afhankelijk is van de temperatuur, is dit proces geen kritisch mechanisme bij zelfontlading. Als de negatieve elektrode voldoende elektriciteit bevat, wordt de inhoud van de batterij vernietigd, wat resulteert in permanent capaciteitsverlies.