Analiza cauzei atenuării capacității bateriei cu litiu

Awdur: Iflowpower - Proveedor de centrales eléctricas portátiles

Într-o baterie litiu-ion, echilibrul de capacitate este exprimat ca raportul de masă dintre electrodul pozitiv și electrodul negativ, și anume:<000000>gamma;= m + / m- =δXC- /δYC + formula superioară C se referă la capacitatea teoretică de coulomb a electrodului,δpuţin,δY se referă la o măsurare chimică a ionilor de litiu încorporați într-un electrod negativ și un electrod pozitiv. Din formula de mai sus se poate observa că raportul de masă al celor doi poli se bazează pe numărul capacității coulomb și pe ionii săi de litiu reversibili în funcție de cei doi poli. În general, raportul de masă mai mic determină utilizarea incompletă a materialului electrodului negativ; raportul de masă mai mare poate prezenta un pericol de siguranță din cauza electrodului negativ care este suprascăunat.

Pe scurt, în cel mai optimizat raport de calitate, performanța bateriei este optimă. Legat de sistemul ideal de baterii Li-ION, în perioada sa de ciclu, cantitatea de conținut nu este modificată, iar capacitatea inițială în fiecare ciclu este o anumită valoare, dar situația reală este mult mai complicată. Orice reacție secundară care poate apărea sau consuma ioni de litiu sau electroni poate provoca o modificare a echilibrului capacității bateriei, odată ce are loc echilibrul capacității bateriei, această modificare este ireversibilă și poate fi acumulată prin mai multe cicluri, iar performanța bateriei are loc.

Impact grav. În plus, cu excepția reținerii de oxidare a ionului de litiu, există un număr mare de reacții secundare, cum ar fi analiza electroliților, dizolvarea substanței active, depunerea de metal litiu etc. Original: supraîncărcare 1, supraîncărcare negativă grafit: Când bateria este supraîncărcată, ionul de litiu este ușor redus în suprafața negativă: litiul depus este acoperit cu suprafața negativă, blocând încorporarea litiului.

Eficiența de descărcare este redusă și pierderea capacității, originalul: 1 poate fi redus cu litiu ciclic; 2 litiu metalic depus și solvent sau electrolit suport pentru a forma Li2CO3, LIF sau alte produse; 3 litiu metalic se formează de obicei între electrodul negativ și diafragmă, eventual Porii diafragmei de blocare măresc rezistența internă a bateriei;. Încărcarea rapidă, densitatea de curent prea mare, polarizarea negativă severă, depunerea de litiu va fi mai clară. Această situație este ușor să apară în cazul în care electrodul negativ este activ.

Cu toate acestea, în cazul unei rate de încărcare ridicate, depunerea de litiu metalic poate apărea chiar dacă proporția dintre electrodul pozitiv și negativ activ este normală. 2, reacția de precizie pozitivă este prea scăzută atunci când rezistența activă a electrodului pozitiv este prea scăzută și este ușor de încărcat. Tranziția pozitivă face ca pierderea capacității să se datoreze apariției unor substanțe electrochimice inerte (cum ar fi CO3O4, MN2O3 etc.

), care perturbă echilibrul capacității dintre electrozi, iar pierderea de capacitate a acestuia este ireversibilă. (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-Reacția MnO2 litiu mangan are loc într-o stare în care oxidul de litiu mangan este complet decentr:λ-Mno2→Mn2O3 + O2 (G) 3, electrolitul este oxidat când electrolitul este oxidat când presiunea este mai mare de 4,5 V, iar electrolitul (de ex.

, Li2CO3) și gazul sunt oxidați, iar aceste substanțe insolubile vor bloca microporii electrodului. Migrarea ionilor de litiu determină pierderea capacității în timpul ciclului. Afectarea vitezei de oxidare: tipul și dimensiunea suprafeței agentului conductor (negru de fum etc.

) adăugat de materialul electrodului pozitiv dimensiunea suprafeței materialului colector (negru de fum etc.) în soluția electrolitică utilizată în prezent, se consideră că EC / DMC are cea mai mare capacitate de oxidare. Procesul de oxidare electrochimică a soluţiei se exprimă în general ca: soluţie→Produse de oxidare (gaze, soluții și substanțe solide) + NE-orice solvent oxidare poate crește concentrația electrolitului, stabilitatea electrolitului este scăzută, iar capacitatea bateriei este în sfârșit.

Să presupunem că consumă o mică parte din electrolit de fiecare dată când este încărcat, atunci mai mult electrolit este în ansamblul bateriei. Pentru containerele constante, aceasta înseamnă că este încărcată o cantitate mică de substanță activă, ceea ce va determina o scădere a capacității inițiale. În plus, dacă apare un produs solid, pe suprafața electrodului se formează o peliculă de pasivare, ceea ce va face ca bateria să crească tensiunea de ieșire a bateriei.

Original 2: Electrolit (reversibil) I La analiza electrodului 1 Reducerea capacității bateriei, reacția de reducere a electrolitului împotriva capacității bateriei și a duratei de viață în circulație va afecta negativ și, datorită reducerii gazului, crește bateria, ceea ce duce la probleme de siguranță. Tensiunea de analiză a electrodului pozitiv este de obicei mai mare de 4,5 V (referitor la Li / Li +), deci nu sunt ușor de analizat în pozitiv.

În schimb, electroliții sunt mai diferiți de analizat. 2, electrolitul este analizat pe electrodul negativ: electrolitul nu este bogat în grafit și alte negative de carbon pitonale și este ușor să reacționeze dacă este ireversibil. Analiza soluției electrolitice în momentul încărcării și descărcării primare va forma o peliculă de pasivare pe suprafața electrodului, iar filmul de pasivare poate împiedica analiza ulterioară a electrolitului și a electrodului carbon negativ.

Astfel, stabilitatea structurală a electrodului carbon negativ este menținută. În mod ideal, reducerea electrolitului este limitată la etapa de formare a peliculei de pasivare, iar procesul nu mai are loc atunci când ciclul este stabil. Reducerea formării sării electrolit a filmului de pasivare este implicată în formarea filmului de pasivare, ceea ce facilitează stabilizarea filmului de pasivare, dar materialul dizolvat care este redus la solvent este afectat negativ de produsul de reducere a solventului; (2) reducerea sării electrolitului Concentrația soluției electrolitice a fost redusă și, în final, a determinat capacitatea bateriei (reducerea LiPF6 pentru a genera LIF, LiXPF5-X, PF3O și PF3); (3) Formarea peliculei de pasivare este de a consuma ioni de litiu, ceea ce poate cauza dezechilibrarea capacității polare.

Întreaga baterie este redusă. (4) Dacă există o fisură pe filmul de pasivare, molecula de solvent poate fi transferată pentru a face filmul de pasivare să se îngroașă, ceea ce nu numai că consumă mai mult litiu, dar este posibil să se blocheze microporii de pe suprafața carbonului, ceea ce duce la imposibilitatea de încorporare și descărcare a litiului, rezultând o pierdere ireversibilă a capacității. Adăugați câțiva aditivi anorganici, cum ar fi CO2, N2O, CO, SO2 etc.

, poate accelera formarea peliculei de pasivare și poate inhiba simbolizarea și analiza solventului, iar adăugarea de aditiv organic eter coroană are același efect, în care eterul 12 coroană 4 este cel mai bun. Factori de pierdere a capacității de formare a peliculei: (1) Tipul de carbon; (2) ingrediente electrolitice; (3) aditivi în electrod sau electrolit. BLYR consideră că reacția de schimb ionic avansează de la suprafața materialului activ la miezul său, noua fază formată este îngropată, iar suprafața particulelor formează o conductivitate ionică și electronică scăzută, deci spinelul după depozitare.

Mai multă polarizare decât stocare. ZHANG descoperă descompunerea comparativă a spectrului de impedanță AC înainte și după materialul electrodului, cu noul număr de cicluri, rezistența stratului de pasivare a suprafeței a crescut, iar capacitatea interfeței este redusă. Reflectarea grosimii stratului de pasivare se adaugă cu numărul de cicluri.

Dizolvarea manganului și analiza electrolitului duc la formarea peliculei de pasivare, iar condițiile de temperatură ridicată sunt mai favorabile acestor reacții. Acest lucru va provoca o rezistență indirectă a particulelor de material activ și o creștere a rezistenței la migrare Li +, crescând astfel polarizarea bateriei, iar încărcarea și descărcarea nu sunt complete, iar capacitatea este redusă. Mecanismul de reducere a soluției electrolitice II electrolitul conține adesea impurități precum oxigen, apă, dioxid de carbon, iar reacțiile oxidative apar în timpul procesului de încărcare și descărcare a bateriei.

Mecanismul de reducere a electrolitului include reducerea solventului, reducerea electroliților și reducerea impurităților trei aspecte: 1, reducerea reducerii solventului PC și EC include o reacție electronică la al doilea proces de reacție electronică, a doua reacție electronică formează Li2CO3: FONG etc., în primul În timpul procesului de descărcare, potențialul electrodului este aproape de O8V (vs.

li/li +), PC/EC generează o reacție electrochimică pe grafit, producând CH = CHCH3 (G) / CH2 = CH2 (G) și LiCO3 (s), rezultând o pierdere ireversibilă a capacității electrozilor de grafit. Aurbach și colab. pentru o mare varietate de mecanisme de reducere a electroliților și a produselor sale pe un electrod metalic de litiu și un electrod pe bază de carbon, au descoperit că RocO2Li și propilena au apărut într-un mecanism de reacție electronică al PC-ului. Roco2li este foarte sensibil la urme de apă.

Produsul etanș este Li2CO3 și propilenă, dar nu există Li2CO3 în cazul de uscare. Ein-Eliy a raportat că un electrolit format din carbonat de dietil (DEC) și diometiletan (DMC), reacția de reacție are loc în baterie și se formează carbonat de metil (EMC) și există o anumită pierdere a capacității. Impact.

2, reacția de reducere a electrolitului de reducere al electrolitului este în general considerată a fi implicată în formarea suprafeței electrodului de carbon și, prin urmare, tipurile și concentrațiile acestora vor afecta performanța electrodului de carbon. În unele cazuri, reducerea electrolitului contribuie la stabilitatea suprafeței de carbon și poate forma stratul de pasivare dorit. În general, se crede că electrolitul de sprijin este mai ușor de redus decât solventul, iar includerea produsului de reducere în filmul depus cu electrodul negativ și afectează atenuarea capacității bateriei.

Mai multe reacții de reducere care susțin electroliții pot apărea, după cum urmează: 3, conținutul de apă în Reducerea impurităților (1) Conținutul de apă din electrolit va produce straturi de depunere LiOH (S) și Li2O, care nu favorizează înglobarea ionilor de litiu, provocând pierderi ireversibile de capacitate: H2O + E→OH- + 1/2H2OH- + Li+→LiOH (s) LiOH + Li ++ E-→Li2O (S) + 1 / 2H2 produce LiOH (S) pentru a depune suprafața electrodului, pentru a forma o peliculă de suprafață mare având o rezistență mare, împiedicând electrozii de grafit încorporați Li +, rezultând o pierdere ireversibilă a capacității. Apă medie în solvent (100-300×10-6) Nu există niciun efect asupra performanței electrodului de grafit. (2) CO2 din solvent poate fi redus pe electrodul negativ pentru a forma CO și LiCO3 (S): 2CO2 + 2E- + 2LI +→Li2CO3 + COCO va crește bateria din baterie, în timp ce Li2CO3 (S) crește rezistența bateriei crește performanța bateriei.

(3) Prezența oxigenului în solvent formează, de asemenea, Li2O, deoarece diferența de potențial dintre metalul litiu și carbonul litiului complet paralel este mică, iar reducerea electrolitului pe carbon este similară cu reducerea litiului. Inițial 3: Descărcare automată Descărcare automată înseamnă că bateria se pierde în mod natural în stare nefolosită. Descărcarea automată a bateriei litiu-ion are ca rezultat două cazuri: unul este pierderea reversibilă a capacității; a doua este pierderea capacităţii ireversibile.

Pierderea reversibilă a capacității înseamnă că capacitatea pierderii poate fi recuperată în timpul încărcării, iar pierderea ireversibilă a capacității este inversată, iar electrodul pozitiv și negativ poate fi utilizat în utilizarea micro-celule cu electrolitul în starea de încărcare, iar ionul de litiu este încorporat și pustiu, încorporat pozitiv și negativ și oprit. Ionii de litiu încorporați sunt legați doar de ionii de litiu ai electrolitului și, prin urmare, capacitatea electrodului pozitiv și negativ este dezechilibrata. Această parte din pierderea capacității nu poate fi recuperată la încărcare.

Cum ar fi: Electrodul pozitiv și solventul cu oxid de mangan de litiu pot genera autodescărcare cauzată de autodescărcare: moleculele de solvent (de exemplu, PC) sunt oxidate ca celule microbiene pe suprafața materialului conductor negru de fum sau fluid curent: aceeași substanță activă cu electrod negativ Poate fi autodescărcat din soluția electrolitică în electrolit, iar electrolitul este redus ca electroliți LiPF6).

Ionul de litiu este îndepărtat din electrodul negativ al microcontrolerului ca electrod negativ al stării de încărcare: Factori de autodescărcare: Procesul de producție a materialelor electrozilor pozitivi, procesul de producție a bateriei, proprietățile electrolitului, temperatură, timp. Rata de auto-descărcare este controlată strâns de rata de oxidare a solventului, astfel încât stabilitatea solventului afectează durata de viață a bateriei. Oxidarea solventului are loc pe suprafața negrului de fum, iar suprafața negrului de fum poate controla rata de autodescărcare, dar pentru materialul electrodului pozitiv LIMN2O4, reducerea suprafeței materialului activ este, de asemenea, strâns, iar suprafața colectorului curent se confruntă cu utilizarea oxidării solventului nu poate fi ignorată.

Curentul scurs de diafragma bateriei poate provoca, de asemenea, autodescărcare în bateria litiu-ion, dar procesul este limitat de rezistența diafragmei, la o rată foarte scăzută, și nu are nimic de-a face cu temperatura. Având în vedere că rata de auto-descărcare a bateriei se bazează puternic pe temperatură, acest proces nu este un mecanism critic în auto-descărcare. Dacă electrodul negativ este în stare de energie electrică suficientă, conținutul bateriei este distrus, ceea ce va duce la pierderea permanentă a capacității.