Powody dogłębnej analizy baterii litowo-jonowych

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - პორტატული ელექტროსადგურის მიმწოდებელი

Ze względu na długą żywotność akumulator litowo-jonowy jest powszechnie stosowany, jednak wraz z wydłużeniem czasu użytkowania pojawił się problem wybrzuszania, bezpieczeństwa, a tłumienie cyrkulacyjne stało się poważniejsze, co spowodowało potrzebę analizy i zaprzestania badań nad głębokością akumulatora litowego. Opierając się na doświadczeniu w zakresie badań eksperymentalnych i rozwoju, autor dzieli przyczyny pękania baterii litowych na dwie kategorie: jedną z nich jest wybrzuszenie spowodowane grubością baterii (drugą, spowodowane wybrzuszeniem wskutek utleniania elektrolitu). W różnych systemach akumulatorowych dominujące czynniki grubości akumulatora są różne.

Na przykład w akumulatorze litowo-tytanowo-litowym z elektrodą ujemną głównymi czynnikami wybrzuszenia są bęben; w układzie z elektrodą ujemną grafitową – grubość bieguna i wybrzuszenie przewodu doprowadzającego gaz. Po pierwsze, grubość bieguna elektrody ulega zmianie w przypadku baterii litowych, a grubość bieguna elektrody ulega zmianie, zwłaszcza w przypadku grafitowej elektrody ujemnej. Zgodnie z istniejącymi danymi, bateria litowa przeszła proces przechowywania i cyrkulacji w wysokiej temperaturze, co zwiększa podatność na bębnowanie, przy tempie wzrostu grubości wynoszącym około 6% do 20%, przy czym dodatni współczynnik rozszerzalności biegunowej wynosi zaledwie 4%, a ujemny współczynnik rozszerzalności wynosi 20%.

Podstawową przyczyną wybrzuszenia grubości baterii litowej jest zmiana zawartości grafitu. Grafit elektrody ujemnej tworzy LICX (LIC24, LiC12 i LIC6 itd.), a odstęp liniowy ulega zmianie, co powoduje powstawanie mikroskopijnych naprężeń wewnętrznych, skutkujących rozszerzeniem się elektrody ujemnej.

Poniższy rysunek jest schematycznym wykresem strukturalnym przedstawiającym strukturę płyty elektrody ujemnej z grafitu na miejscu oraz ładowanie i rozładowywanie. Rozszerzanie się ujemnej elektrody grafitowej jest spowodowane głównie nieefektywną ekspansją. Ta część rozbudowy dotyczy głównie struktury wielkości cząstek, środka klejącego i arkusza biegunowego.

Rozszerzanie się elektrody ujemnej powoduje deformację rdzenia, a elektroda tworzy się pomiędzy przeponą, a cząstki elektrody ujemnej tworzą mikropęknięcia. Warstwa międzyfazowa stałego elektrolitu (SEI) ulega pęknięciu i rekombinacji, co powoduje zużycie elektrolitu i pogorszenie wydajności cyrkulacji. Na bieguny elektrod ujemnych wpływa wiele czynników, a dwa najważniejsze to rodzaj kleju i parametry strukturalne warstwy polarnej. W elektrodach grafitowych ujemnych najczęściej stosowanym klejem jest SBR, który charakteryzuje się różnym modułem sprężystości, różną wytrzymałością mechaniczną i różnym wpływem na grubość płytki.

Na siłę walcowania po nałożeniu powłoki wykończeniowej ma wpływ również grubość płytki elektrody ujemnej w akumulatorze. Przy takim samym naprężeniu, im większy moduł sprężystości kleju, tym mniejsza polaryzacja fizyczna półek, podczas ładowania, ze względu na osadzanie Li+, rozszerza się sieć grafitowa; w tym samym czasie, ze względu na odkształcenie cząstek ujemnych elektrod i SBR, naprężenie wewnętrzne zostaje całkowicie uwolnione, co powoduje gwałtowny wzrost ujemnej szybkości rozszerzania, a SBR znajduje się w stadium odkształcenia plastycznego. Ta część współczynnika rozszerzalności jest związana z modułem sprężystości SBR, co oznacza, że ​​im większy moduł sprężystości i wytrzymałość SBR, tym mniejsze jest rozszerzenie nieodwracalne.

Gdy ilość SBR jest nierównomierna, ciśnienie jest różne, gdy walec biegunowy jest dociskany, a różnica ciśnień powoduje naprężenie szczątkowe wytwarzane przez biegun, im większe naprężenie szczątkowe, co prowadzi do rozszerzenia półek przedfizycznych, pełnego współczynnika rozszerzalności elektrycznej i pustej mocy; im mniejsza zawartość SBR, tym mniejsze ciśnienie toczenia, mniej półek fizycznych, współczynnika rozszerzalności przedelektryczności i pustej elektrokositis, tym mniejsza ujemna ekspansja powoduje odkształcenie rdzenia, wpływa na ujemną szybkość dyfuzji litu i Li+, co ma poważny wpływ na wydajność cyklu baterii. Po drugie, wewnętrzny wlot gazu do akumulatora spowodowany gazem akumulatorowym to kolejny ważny powód powodujący wybrzuszenie akumulatora. Może to być spowodowane cyklem temperaturowym akumulatora, cyklem wysokiej temperatury, półką o wysokiej temperaturze, która powoduje różne stopnie wybrzuszenia gazu. Zgodnie z wynikami aktualnych badań, przyczyną pęcznienia rdzenia elektrycznego jest rozkład elektrolitu.

Istnieją dwa przypadki rozkładu elektrolitu. Pierwszym jest zanieczyszczenie elektrolitu, takie jak wilgoć i zanieczyszczenia metalowe, które powodują rozkład płynu elektrolitycznego, a drugim jest zbyt niski poziom płynu elektrolitycznego, co powoduje rozkład podczas ładowania. W elektrolicie rozpuszczalniki, takie jak EC, DEC, powstają po uzyskaniu elektronów, a bezpośrednimi konsekwencjami reakcji wolnorodnikowych są węglowodory, estry, etery i CO2 itp. Po zakończeniu montażu baterii litowej, w trakcie określonego procesu powstaje niewielka ilość gazu, którego powstawanie jest nieuniknione i stanowi źródło nieodwracalnej utraty pojemności rdzenia elektrycznego. Podczas pierwszego procesu ładowania i rozładowywania elektrony docierają do roztworu elektrolitycznego za pomocą roztworu elektrolitycznego elektrody ujemnej po obwodzie zewnętrznym, tworząc gaz.

W procesie tym na powierzchni grafitowej elektrody ujemnej tworzy się SEI. Wraz ze wzrostem grubości SEI elektrony nie mogą już przenikać przez proces ciągłego utleniania elektrolitu. W miarę użytkowania akumulatora objętość gazu wewnątrz akumulatora będzie się stopniowo zwiększać z powodu zanieczyszczeń lub wilgoci w elektrolicie lub w elektrolicie. Obecność elektrolitu wymaga poważnego wykluczenia, a kontrola wilgotności nie jest ścisła.

Sam roztwór elektrolityczny nie jest ścisły, a akumulator nie jest ściśle wprowadzany do wody, powoduje to kątowe dozowanie, a nadmierne napełnienie akumulatora również przyspieszy produkcję gazu w akumulatorze. Prędkość powodująca awarię akumulatora. Ilość produkowanych baterii jest różna w różnych systemach.

W przypadku baterii z grafitową elektrodą ujemną przyczyną powstawania gazu jest głównie tworzenie się filmu SEI, przekroczenie poziomu wilgoci w baterii, nieprawidłowy przepływ chemiczny, słaba obudowa i nieprawidłowy współczynnik fluorescencji baterii w tytanianie litu. System baterii NCM powinien być poważniejszy. Oprócz zanieczyszczeń, wilgoci i procesów zachodzących w elektrolicie, inną różnicą w stosunku do grafitowej elektrody ujemnej jest to, że tytanian litu nie może działać jak grafitowa elektroda ujemna, tworząc na swojej powierzchni warstwę SEI, która hamuje reakcję elektrolitu. Podczas ładowania i rozładowywania elektrolit zawsze pozostaje w bezpośrednim kontakcie z powierzchnią Li4Ti5O12, co powoduje ciągłe zmniejszanie się powierzchni materiału Li4Ti5O12, co może być przyczyną wzdęć akumulatora Li4Ti5O12.

Głównymi składnikami gazu są H2, CO2, CO, CH4, C2H6, C2H4, C3H8, itd. Gdy tytanian litu jest oddzielnie zanurzany w elektrolicie, powstaje tylko CO2, a po przygotowaniu baterii z materiałem NCM, generowane gazy obejmują H2, CO2, CO i niewielką ilość węglowodorów gazowych, a po baterii, tylko w cyklu. Podczas ładowania i rozładowywania, powstaje H2, a w wytwarzanym gazie zawartość H2 przekracza 50%. Oznacza to, że podczas ładowania i rozładowywania będą wytwarzane gazy H2 i CO.

LIPF6 występuje w elektrolicie: PF5 to bardzo mocny kwas, który łatwo powoduje rozkład węglanu i zwiększa ilość PF5 wraz ze wzrostem temperatury. PF5 przyczynia się do rozkładu elektrolitu, w wyniku czego powstaje CO2, CO i gaz CXHY. Zgodnie z odpowiednimi badaniami, produkcja H2 następuje ze śladowych ilości wody w elektrolicie, ale zawartość wody w ogólnym elektrolicie wynosi około 20 ¡Á 10-6, co jest bardzo niską wartością w przypadku wydajności wytwarzania H2.

Eksperyment Wu Kaia z Uniwersytetu Jiaotong w Szanghaju posłużył jako bateria do grafitu / NCM111. Wniosek był taki, że źródłem H2 jest rozkład węglanu pod wpływem wysokiego napięcia. Obecnie istnieją trzy rozwiązania mające na celu wyeliminowanie baterii litowo-tytanowych.

, System rozpuszczalników; po trzecie, udoskonalenie technologii procesu produkcji baterii.