Анализ причин снижения емкости литиевых аккумуляторов

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Proveïdor de centrals portàtils

В литий-ионном аккумуляторе баланс емкости выражается как отношение массы положительного электрода к отрицательному электроду, а именно:<000000>гамма;= m + / m- =δXC- /δYC + верхняя формула C относится к теоретической кулоновской емкости электрода,δмаленький,δY относится к химическому измерению ионов лития, встроенных в отрицательный и положительный электроды. Из приведенной выше формулы видно, что соотношение масс двух полюсов зависит от числа кулоновских емкостей и соответствующих им обратимых ионов лития в соответствии с двумя полюсами. Как правило, меньшее соотношение масс приводит к неполному использованию материала отрицательного электрода; большее соотношение масс может представлять опасность из-за чрезмерного расположения отрицательного электрода.

Короче говоря, при максимально оптимизированном соотношении качества производительность аккумулятора оптимальна. Что касается идеальной системы литий-ионных аккумуляторов, то в течение ее цикла количество содержимого не меняется, а начальная емкость в каждом цикле имеет определенное значение, но реальная ситуация гораздо сложнее. Любая побочная реакция, которая может возникнуть или потребить ионы лития или электроны, может вызвать изменение баланса емкости аккумулятора; как только происходит нарушение баланса емкости аккумулятора, это изменение становится необратимым и может накапливаться в течение нескольких циклов, что приводит к ухудшению характеристик аккумулятора.

Серьёзное воздействие. Кроме того, помимо окислительного удержания ионов лития, существует большое количество побочных реакций, таких как анализ электролита, растворение активного вещества, осаждение металлического лития и т. д. Исходный: перезаряд 1, графитовый отрицательный перезаряд: Когда аккумулятор перезаряжен, ион лития легко восстанавливается на отрицательной поверхности: осажденный литий покрывается отрицательной поверхностью, блокируя внедрение лития.

Эффективность разряда снижается, а емкость теряется, исходная: 1 может быть уменьшена циклическим литием; 2 осажденным металлическим литием и растворителем или вспомогательным электролитом с образованием Li2CO3, LIF или других продуктов; 3 металлический литий обычно образуется между отрицательным электродом и диафрагмой, возможно, поры блокирующей диафрагмы увеличивают внутреннее сопротивление батареи;. Быстрая зарядка, слишком большая плотность тока, сильная отрицательная поляризация, отложение лития будет более явным. Такая ситуация легко может возникнуть в случае активности отрицательного электрода.

Однако в случае высокой скорости заряда осаждение металлического лития может происходить даже при нормальном соотношении активных частиц положительного и отрицательного электродов. 2. Положительная точность реакции слишком низкая, когда активное сопротивление положительного электрода слишком низкое, и он легко заряжается. Положительный переход приводит к потере емкости из-за появления электрохимически инертных веществ (таких как CO3O4, MN2O3 и т. д.).

), что нарушает баланс емкости между электродами, и потеря емкости становится необратимой. (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-Реакция литий-марганец MnO2 происходит в состоянии, когда оксид лития-марганца полностью децентрализован:λ-Мно2→Mn2O3 + O2 (G) 3, электролит окисляется, когда электролит окисляется, когда давление выше 4,5 В, и электролит (например,

, Li2CO3) и газ окисляются, и эти нерастворимые вещества блокируют микропоры электрода. Миграция ионов лития приводит к потере емкости во время цикла. Влияние на скорость окисления: Тип и площадь поверхности проводящего агента (сажа и т.п.)

) добавленный материалом коллектора размера площади поверхности положительного электрода (сажа и т. д.) в используемый в настоящее время электролитический раствор, считается, что EC/DMC имеет самую высокую окислительную способность. Процесс электрохимического окисления раствора обычно выражается как: раствор→Продукты окисления (газы, растворы и твердые вещества) + NE-окисление любого растворителя может повысить концентрацию электролита, стабильность электролита понизится, и в конечном итоге емкость батареи.

Предположим, что при каждой зарядке потребляется небольшая часть электролита, тогда в аккумуляторной батарее находится больше электролита. Для постоянных контейнеров это означает, что загружается небольшое количество активного вещества, что приведет к снижению начальной емкости. Далее, если образуется твердый продукт, на поверхности электрода образуется пассивирующая пленка, что приведет к увеличению выходного напряжения батареи.

Исходный 2: Электролит (возвратный) I Анализ электрода 1 Уменьшение емкости аккумулятора, реакция восстановления электролита против емкости аккумулятора и срока службы будет оказывать отрицательное влияние, а из-за уменьшения газа увеличивать аккумулятор, тем самым приводя к проблемам безопасности. Напряжение анализа положительного электрода обычно превышает 4,5 В (по отношению к Li/Li+), поэтому их нелегко анализировать в положительном направлении.

Напротив, электролиты более разнообразны для анализа. 2. Анализ электролита на отрицательном электроде: электролит не содержит большого количества графита и других питональных углеродных отрицательных элементов, и он легко вступает в реакцию, если она необратима. Анализ электролитического раствора во время первичного заряда и разряда образует пассивирующую пленку на поверхности электрода, а пассивирующая пленка может предотвратить дальнейший анализ электролита и углеродного отрицательного электрода.

Таким образом, сохраняется структурная стабильность углеродного отрицательного электрода. В идеале восстановление электролита ограничивается стадией образования пассивирующей пленки, и процесс прекращается, когда цикл становится стабильным. Уменьшение образования электролитной соли пассивирующей пленки участвует в формировании пассивирующей пленки, что способствует стабилизации пассивирующей пленки, но растворенный материал, который восстанавливается до растворителя, подвергается отрицательному воздействию продукта восстановления растворителя; (2) уменьшение электролитной соли Концентрация электролитического раствора была снижена, и в конечном итоге вызвала емкость батареи (восстановление LiPF6 с образованием LIF, LiXPF5-X, PF3O и PF3); (3) Образование пассивирующей пленки связано с потреблением ионов лития, что может привести к дисбалансу полярной емкости.

Вся батарея разряжена. (4) Если на пассивационной пленке есть трещина, молекула растворителя может быть перемещена, что приведет к утолщению пассивационной пленки, что не только приведет к большему потреблению лития, но и может заблокировать микропоры на поверхности углерода, в результате чего литий не сможет внедриться и разрядиться, что приведет к необратимой потере емкости. Добавьте некоторые неорганические добавки, такие как CO2, N2O, CO, SO2 и т. д.

, может ускорить образование пассивирующей пленки и может ингибировать символизацию и анализ растворителя, а добавление органической добавки краун-эфира имеет тот же эффект, при этом 12-краун-4-эфир является наилучшим. Факторы потери пленкообразующей способности: (1) Тип углерода; (2) Состав электролита; (3) Добавки в электрод или электролит. BLYR полагает, что реакция ионного обмена продвигается от поверхности активного материала к его ядру, образующаяся новая фаза заглубляется, а поверхность частиц образует низкую ионную и электронную проводимость, поэтому шпинель после хранения.

Больше поляризации, чем хранения. ЧЖАН обнаружил сравнительное разложение спектра импеданса переменного тока до и после материала электрода, при новом числе циклов сопротивление слоя пассивации поверхности увеличилось, а емкость интерфейса уменьшилась. Отражая толщину пассивирующего слоя, прибавляется количество циклов.

Растворение марганца и анализ электролита приводят к образованию пассивирующей пленки, а условия высокой температуры более благоприятны для этих реакций. Это приведет к косвенному сопротивлению частиц активного материала и увеличению сопротивления миграции Li+, тем самым увеличивая поляризацию аккумулятора, а заряд и разряд не будут полными, а емкость снизится. II Механизм восстановления электролитического раствора Электролит часто содержит примеси, такие как кислород, вода, углекислый газ, и в процессе заряда и разряда аккумулятора происходят окислительные реакции.

Механизм восстановления электролита включает восстановление растворителя, восстановление электролита и восстановление примесей по трем аспектам: 1. Восстановление растворителя PC и EC включает электронную реакцию во второй процесс электронной реакции, вторая электронная реакция образует Li2CO3: FONG и т. д., в первом процессе разряда потенциал электрода близок к 0,8 В (по сравнению с

li/li +), PC / EC генерирует электрохимическую реакцию на графите, в результате чего образуются CH = CHCH3(G) / CH2 = CH2(G) и LiCO3(s), что приводит к необратимой потере емкости на графитовых электродах. Аурбах и др., изучая широкий спектр механизмов восстановления электролита и его продуктов на металлическом литиевом электроде и электроде на основе углерода, обнаружили, что RocO2Li и пропилен образуются в электронном механизме реакции ПК. Roco2li очень чувствителен к следам воды.

Плотным продуктом является Li2CO3 и пропилен, но в случае сушки Li2CO3 отсутствует. Эйн-Элий сообщил, что в аккумуляторе происходит реакция электролита, состоящего из диэтилкарбоната (ДЭК) и диметилметана (ДМК), в результате которой образуется метилкарбонат (ММК), а также происходит определенная потеря емкости. Влияние.

2, реакция восстановления электролита обычно считается участвующей в формировании поверхности углеродного электрода, и, следовательно, ее типы и концентрации будут влиять на производительность углеродного электрода. В некоторых случаях восстановление электролита способствует стабильности углеродной поверхности и может сформировать желаемый пассивирующий слой. Обычно считается, что поддерживающий электролит легче восстанавливать, чем растворитель, а включение продукта восстановления в осажденную пленку отрицательного электрода влияет на снижение емкости батареи.

Несколько реакций восстановления, которые поддерживают электролиты, могут происходить следующим образом: 3, содержание воды в восстановлении примесей (1) Содержание воды в электролите приведет к образованию слоев отложений LiOH (S) и Li2O, что не способствует внедрению ионов лития, вызывая необратимую потерю емкости: H2O + E→ОН- + 1 / 2H2OH- + Li +→LiOH (т) LiOH + Li ++ E-→Li2O(S) + 1/2H2 производит LiOH(S), который осаждается на поверхности электрода, образуя большую поверхностную пленку с большим сопротивлением, препятствующую проникновению Li+ в графитовые электроды, что приводит к необратимой потере емкости. Средняя вода в растворителе (100-300×10-6) Не оказывает влияния на производительность графитового электрода. (2) CO2 в растворителе может быть восстановлен на отрицательном электроде с образованием CO и LiCO3 (S): 2CO2 + 2E- + 2LI +→Li2CO3 + COCO увеличит емкость аккумулятора, в то время как Li2CO3 (S) увеличивает сопротивление аккумулятора и увеличивает производительность аккумулятора.

(3) Присутствие кислорода в растворителе также образует Li2O, поскольку разность потенциалов между металлическим литием и углеродом полностью параллельного лития мала, а восстановление электролита на углероде аналогично восстановлению лития. Первоначально 3: Саморазряд Саморазряд означает, что батарея естественным образом теряет свои свойства в неиспользуемом состоянии. Саморазряд литий-ионных аккумуляторов происходит в двух случаях: один — обратимая потеря емкости; второй — необратимая потеря емкости.

Обратимая потеря емкости означает, что емкость потери может быть восстановлена ​​во время зарядки, а необратимая потеря емкости обратима, и положительный и отрицательный электроды могут использоваться в микроэлементах с электролитом в состоянии зарядки, а литий-ионы могут быть встроены и опустошены, положительные и отрицательные встроены и выключены. Внедренные ионы лития связаны только с ионами лития электролита, поэтому емкость положительного и отрицательного электродов не сбалансирована. Эту часть потери емкости невозможно восстановить при зарядке.

Например: Положительный электрод из оксида лития и марганца и растворитель могут генерировать саморазряд, вызванный саморазрядом: молекулы растворителя (например, ПК) окисляются, как микробные клетки на поверхности проводящего материала; технический углерод или текучая жидкость: то же самое, активное вещество отрицательного электрода Может саморазряжаться из электролитического раствора в электролит, и электролит (например, LiPF6) восстанавливается электролитом (например, LiPF6).

Ион лития удаляется из отрицательного электрода микроконтроллера в качестве отрицательного электрода состояния зарядки: саморазряд Факторы: процесс производства материалов положительного электрода, процесс производства аккумулятора, свойства электролита, температура, время. Скорость саморазряда строго контролируется скоростью окисления растворителя, поэтому стабильность растворителя влияет на срок хранения аккумулятора. Окисление растворителя происходит на поверхности сажи, и площадь поверхности сажи может контролировать скорость саморазряда, но для материала положительного электрода LIMN2O4 уменьшение площади поверхности активного материала также плотно, и поверхность токосъемника сталкивается с использованием окисления растворителя, которое нельзя игнорировать.

Ток, протекающий через мембрану аккумулятора, также может вызвать саморазряд в литий-ионном аккумуляторе, но этот процесс ограничивается сопротивлением мембраны, происходит с очень низкой скоростью и не имеет ничего общего с температурой. Учитывая, что скорость саморазряда аккумулятора сильно зависит от температуры, этот процесс не является критическим механизмом саморазряда. Если отрицательный электрод находится в состоянии достаточного электричества, содержимое батареи разрушается, что приводит к необратимой потере емкости.