Analýza príčin analýzy útlmu kapacity lítiovej batérie

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - პორტატული ელექტროსადგურის მიმწოდებელი

V lítium-iónovej batérii je kapacitná rovnováha vyjadrená ako hmotnostný pomer kladnej elektródy k zápornej elektróde, konkrétne:<000000>gama;= m + / m- =δXC- /δYC + horný vzorec C označuje teoretickú coulombovu kapacitu elektródy,δmálo,δY sa týka chemického merania lítiových iónov zabudovaných do zápornej elektródy a kladnej elektródy. Z vyššie uvedeného vzorca je možné vidieť, že hmotnostný pomer dvoch pólov závisí od počtu coulombovej kapacity a jej príslušných reverzibilných lítiových iónov podľa dvoch pólov. Vo všeobecnosti menší hmotnostný pomer spôsobuje neúplné použitie materiálu zápornej elektródy; väčší hmotnostný pomer môže predstavovať bezpečnostné riziko v dôsledku prekrytia zápornej elektródy.

Stručne povedané, v maximálne optimalizovanom pomere kvality je výkon batérie optimálny. V súvislosti s ideálnym systémom Li-ION batérií sa počas cyklu nemení množstvo obsahu a počiatočná kapacita v každom cykle je určitá hodnota, ale skutočná situácia je oveľa komplikovanejšia. Akákoľvek vedľajšia reakcia, ktorá sa môže objaviť alebo spotrebovať lítiové ióny alebo elektróny, môže spôsobiť zmenu v rovnováhe kapacity batérie, akonáhle dôjde k rovnováhe kapacity batérie, táto zmena je nevratná a môže sa nahromadiť vo viacerých cykloch a dôjde k výkonu batérie.

Vážny dopad. Okrem toho, s výnimkou oxidačného zadržania lítiového iónu, existuje veľké množstvo vedľajších reakcií, ako je analýza elektrolytov, rozpúšťanie účinnej látky, ukladanie kovového lítia atď. Pôvodný: prebitie 1, grafitové negatívne prebitie: Keď je batéria prebitá, lítium-ión sa na negatívnom povrchu ľahko redukuje: usadené lítium je pokryté negatívnym povrchom, čím sa blokuje vkladanie lítia.

Účinnosť vybíjania je znížená a strata kapacity, pôvodná: 1 môže byť znížená cyklickým lítiom; 2 nanesené kovové lítium a rozpúšťadlo alebo nosný elektrolyt za vzniku Li2CO3, LIF alebo iných produktov; 3 kovové lítium sa zvyčajne tvorí medzi zápornou elektródou a membránou, prípadne Póry blokovacej membrány zvyšujú vnútorný odpor batérie;. Rýchle nabíjanie, príliš veľká prúdová hustota, výrazná negatívna polarizácia, ukladanie lítia bude jasnejšie. Táto situácia sa ľahko môže vyskytnúť v prípade aktívnej zápornej elektródy.

Avšak v prípade vysokej rýchlosti nabíjania môže dôjsť k usadzovaniu kovového lítia, aj keď je podiel kladnej a zápornej elektródy aktívny. 2, pozitívna presná reakcia je príliš nízka, keď je aktívny odpor kladnej elektródy príliš nízky a je ľahké ju nabíjať. Pozitívny prechod spôsobuje, že strata kapacity je spôsobená výskytom elektrochemických inertných látok (ako sú CO3O4, MN2O3 atď.

), čo narúša rovnováhu kapacity medzi elektródami a jej strata kapacity je nezvratná. (1) liycoo2liycoo2→(1-y)/3 [C0304 + 02 (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 lítium-mangánová reakcia prebieha v stave, kedy je oxid lítium-mangánový úplne decentný:λ-Mno2→Mn2O3 + O2 (G) 3, elektrolyt sa oxiduje pri oxidácii elektrolytu pri tlaku vyššom ako 4,5V a elektrolyt (napr.

, Li2CO3) a plyn sú oxidované a tieto nerozpustné látky blokujú mikropóry elektródy. Migrácia lítiových iónov spôsobuje stratu kapacity počas cyklu. Ovplyvnenie rýchlosti oxidácie: Typ a veľkosť povrchu vodivého činidla (sadze atď.

) pridaný materiálom kladnej elektródy s veľkosťou plochy povrchu kolektorového materiálu (sadze, atď.) v aktuálne používanom elektrolytickom roztoku, EC/DMC sa považuje za ten, ktorý má najvyššiu oxidačnú kapacitu. Proces elektrochemickej oxidácie roztoku sa vo všeobecnosti vyjadruje ako: roztok→Oxidačné produkty (plyny, roztoky a pevné látky) + NE-akákoľvek oxidácia rozpúšťadla môže zvýšiť koncentráciu elektrolytu, znížiť stabilitu elektrolytu a nakoniec kapacitu batérie.

Predpokladajme, že pri každom nabití spotrebuje malú časť elektrolytu, potom je v zostave batérie viac elektrolytu. Pre konštantné zásobníky to znamená, že sa naloží malé množstvo účinnej látky, čo spôsobí zníženie počiatočnej kapacity. Ďalej, ak sa vyskytne pevný produkt, na povrchu elektródy sa vytvorí pasivačný film, ktorý spôsobí, že batéria zvýši výstupné napätie batérie.

Originál 2: Elektrolyt (Reverting) I Pri analýze elektródy 1 Zníženie kapacity batérie, reakcia redukcie elektrolytu na kapacitu batérie a životnosť batérie nepriaznivo ovplyvní a v dôsledku zníženia plynu zvýši batériu, čo povedie k problémom s bezpečnosťou. Napätie analýzy kladnej elektródy je zvyčajne väčšie ako 4,5 V (vzťahujúce sa na Li / Li +), takže nie je ľahké ich analyzovať v kladnom stave.

Namiesto toho sú elektrolyty na analýzu rôznorodejšie. 2, elektrolyt sa analyzuje na zápornej elektróde: elektrolyt nemá vysoký obsah grafitu a iných negatívnych prvkov pithonálneho uhlíka a je ľahké reagovať, ak je to nezvratné. Analýza elektrolytického roztoku v čase primárneho nabitia a vybitia vytvorí pasivačný film na povrchu elektródy a pasivačný film môže zabrániť ďalšej analýze elektrolytovej a uhlíkovej negatívnej elektródy.

Takto je zachovaná štrukturálna stabilita uhlíkovej negatívnej elektródy. V ideálnom prípade je redukcia elektrolytu obmedzená na fázu tvorby pasivačného filmu a proces už nenastáva, keď je cyklus stabilný. Zníženie tvorby soli elektrolytu pasivačného filmu sa podieľa na tvorbe pasivačného filmu, čo uľahčuje stabilizáciu pasivačného filmu, ale rozpustený materiál, ktorý sa redukuje na rozpúšťadlo, je nepriaznivo ovplyvnený produktom redukcie rozpúšťadla; (2) redukcia soli elektrolytu Koncentrácia elektrolytického roztoku bola znížená a nakoniec spôsobila kapacitu batérie (zníženie LiPF6 na generovanie LIF, LiXPF5-X, PF3O a PF3); (3) Pri tvorbe pasivačného filmu sa spotrebujú ióny lítia, čo môže spôsobiť nerovnováhu polárnej kapacity.

Celá batéria je znížená. (4) Ak je na pasivačnom filme prasklina, molekula rozpúšťadla sa môže preniesť, aby sa pasivačný film zahustil, čo nielenže spotrebuje viac lítia, ale je možné zablokovať mikropóry na povrchu uhlíka, čo vedie k tomu, že lítium sa nemôže vložiť a vybiť, čo vedie k nevratnej strate kapacity. Pridajte niektoré anorganické prísady, ako napríklad CO2, N2O, CO, SO2 atď.

, môže urýchliť tvorbu pasivačného filmu a môže inhibovať symbolizáciu a analýzu rozpúšťadla a pridanie organickej prísady korunového éteru má rovnaký účinok, pričom najlepšie je 12 korunový éter. Faktory straty kapacity pri vytváraní filmu: (1) Typ uhlíka; (2) zložky elektrolytu; (3) prísady do elektródy alebo elektrolytu. BLYR verí, že iónová výmenná reakcia postupuje z povrchu aktívneho materiálu k jeho jadru, vytvorená nová fáza je pochovaná a povrch častíc tvorí nízku iónovú a elektrónovú vodivosť, takže spinel po skladovaní.

Viac polarizácie ako úložiska. ZHANG objavuje porovnávací rozklad spektra impedancie striedavého prúdu pred a za materiálom elektródy, s novým počtom cyklov sa zvýšil odpor povrchovej pasivačnej vrstvy a znížila sa kapacita rozhrania. Odrážanie hrúbky pasivačnej vrstvy sa pridáva k počtu cyklov.

Rozpúšťanie mangánu a analýza elektrolytu vedú k vytvoreniu pasivačného filmu a podmienky vysokej teploty sú pre tieto reakcie vhodnejšie. To spôsobí nepriamy odpor častíc aktívneho materiálu a zvýšenie migračného odporu Li +, čím sa zvýši polarizácia batérie a nabíjanie a vybíjanie nie je úplné a kapacita sa znižuje. II elektrolytický roztok redukčný mechanizmus elektrolyt často obsahuje nečistoty, ako je kyslík, voda, oxid uhličitý, a počas procesu nabíjania a vybíjania batérie dochádza k oxidačným reakciám.

Mechanizmus redukcie elektrolytu zahŕňa redukciu rozpúšťadla, redukciu elektrolytu a redukciu nečistôt z troch aspektov: 1, redukcia redukcie rozpúšťadla PC a EC zahŕňa elektrónovú reakciu na druhý elektronický reakčný proces, druhá elektrónová reakcia tvorí Li2CO3: FONG atď., v prvom Počas procesu vybíjania je elektródový potenciál blízky 0,8 V (vs.

li/li +), PC / EC generuje elektrochemickú reakciu na grafite, čím vzniká CH = CHCH3 (G) / CH2 = CH2 (G) a LiCO3 (s), čo vedie k nevratnej strate kapacity grafitových elektród. Aurbach et al pre širokú škálu mechanizmov redukcie elektrolytov a ich produktov na kovovej lítiovej elektróde a elektróde na báze uhlíka zistili, že RocO2Li a propylén sa vyskytli v elektronickom reakčnom mechanizme PC. Roco2li je veľmi citlivý na stopovú vodu.

Tesný produkt je Li2CO3 a propylén, ale v sušiarni nie je Li2CO3. Ein-Eliy oznámil, že elektrolyt vyrobený z dietylkarbonátu (DEC) a dimetylmetánu (DMC), reakčná reakcia prebieha v batérii a vytvára sa metylkarbonát (EMC) a dochádza k určitej strate kapacity. Vplyv.

2, redukčná reakcia redukčného elektrolytu elektrolytu sa všeobecne považuje za zapojenú do tvorby povrchu uhlíkovej elektródy, a preto jej typy a koncentrácie ovplyvnia výkon uhlíkovej elektródy. V niektorých prípadoch redukcia elektrolytu prispieva k stabilite uhlíkového povrchu a môže vytvárať požadovanú pasivačnú vrstvu. Všeobecne sa predpokladá, že podporný elektrolyt sa redukuje ľahšie ako rozpúšťadlo a že sa redukčný produkt začlení do filmu naneseného zápornou elektródou a ovplyvňuje útlm kapacity batérie.

Môže dôjsť k niekoľkým redukčným reakciám, ktoré podporujú elektrolyty, a to nasledovne: 3, obsah vody v redukcii nečistôt (1) Obsah vody v elektrolyte vytvorí vrstvy usadzovania LiOH (S) a Li2O, čo neprispieva k ukladaniu lítnych iónov, čo spôsobuje nevratnú stratu kapacity: H2O + E→OH-+ 1/2H2OH- + Li+→LiOH (s) LiOH + Li ++ E-→Li2O (S) + 1 / 2H2 produkuje LiOH (S), aby sa usadil na povrchu elektródy, vytvoril sa veľký povrchový film s veľkým odporom, ktorý bráni grafitovým elektródam uloženým v Li +, čo vedie k nevratnej strate kapacity. Stredná voda v rozpúšťadle (100-300×10-6) Nemá to žiadny vplyv na výkon grafitovej elektródy. (2) CO2 v rozpúšťadle sa môže redukovať na zápornej elektróde za vzniku CO a LiCO3 (S): 2CO2 + 2E- + 2LI +→Li2CO3 + COCO zvýši kapacitu batérie v batérii, zatiaľ čo Li2CO3 (S) zvýši odpor batérie a zvýši výkon batérie.

(3) Prítomnosť kyslíka v rozpúšťadle tiež tvorí Li2O, pretože potenciálny rozdiel medzi kovovým lítiom a uhlíkom úplne paralelného lítia je malý a redukcia elektrolytu na uhlíku je podobná redukcii lítia. Pôvodne 3: Samovybíjanie Samovybíjanie znamená, že sa batéria prirodzene stratí v nepoužívanom stave. Samovybíjanie lítium-iónovej batérie má za následok dva prípady: jedným je reverzibilná strata kapacity; druhým je strata nezvratnej kapacity.

Reverzibilná strata kapacity znamená, že kapacita straty môže byť obnovená počas nabíjania a nevratná strata kapacity je obrátená a pozitívna a negatívna elektróda sa môže použiť pri použití mikročlánkov s elektrolytom v stave nabíjania a lítium-ión je vložený a opustený, kladné a záporné vkladanie a vypnuté. Vložené lítiové ióny súvisia iba s lítiovými iónmi elektrolytu, a preto je kapacita kladnej a zápornej elektródy nevyvážená. Túto časť straty kapacity nie je možné obnoviť pri nabíjaní.

Ako napríklad: Pozitívna elektróda s oxidom lítno-mangánovým a rozpúšťadlo môžu generovať samovybíjanie spôsobené samovybíjaním: molekuly rozpúšťadla (napr. PC) sa oxidujú ako mikrobiálne články na povrchu vodivého materiálu sadze alebo prúd tekutiny: rovnaká aktívna látka zápornej elektródy Môže sa samovybíjať z elektrolytického roztoku do elektrolytu a elektrolyt (ako je LiPF6) sa redukuje (napríklad LiPF6).

Lítiový ión sa odstraňuje zo zápornej elektródy mikrokontroléra ako záporná elektróda nabíjacieho stavu: samovybíjanie Faktory: Výrobný proces materiálov kladných elektród, proces výroby batérie, vlastnosti elektrolytu, teplota, čas. Rýchlosť samovybíjania je prísne kontrolovaná rýchlosťou oxidácie rozpúšťadla, takže stabilita rozpúšťadla ovplyvňuje životnosť batérie. Oxidácia rozpúšťadla sa vyskytuje na povrchu sadzí a povrchová plocha sadzí môže kontrolovať rýchlosť samovybíjania, ale pre materiál kladnej elektródy LIMN2O4 je zníženie povrchovej plochy aktívneho materiálu tiež tesne a povrch kolektora prúdu čelí použitiu oxidácie rozpúšťadla.

Prúd unikajúci membránou batérie môže tiež spôsobiť samovybíjanie v lítium-iónovej batérii, ale proces je obmedzený odporom membrány pri veľmi nízkej rýchlosti a nemá nič spoločné s teplotou. Vzhľadom na to, že rýchlosť samovybíjania batérie silne závisí od teploty, tento proces nie je kritickým mechanizmom samovybíjania. Ak je záporná elektróda v stave dostatočnej elektriny, obsah batérie sa zničí, čo bude mať za následok trvalú stratu kapacity.