Analiza e analizës së shkakut të dobësimit të kapacitetit të baterisë së litiumit

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Pārnēsājamas spēkstacijas piegādātājs

Në një bateri me jon litium, bilanci i kapacitetit shprehet si raporti i masës së elektrodës pozitive me elektrodën negative, përkatësisht:<000000>gama;= m + / m- =δXC- /δYC + formula e sipërme C i referohet kapacitetit teorik të kulonit të elektrodës,δpak,δY i referohet një matjeje kimike të joneve të litiumit të ngulitur në një elektrodë negative dhe një elektrodë pozitive. Nga formula e mësipërme mund të shihet se raporti i masës së dy poleve mbështetet në numrin e kapacitetit të kulonit dhe jonet e tij përkatëse të kthyeshme të litiumit sipas dy poleve. Në përgjithësi, raporti më i vogël i masës shkakton përdorimin jo të plotë të materialit të elektrodës negative; raporti më i madh i masës mund të ketë një rrezik sigurie për shkak të mbingarkesës së elektrodës negative.

Me pak fjalë, në raportin më të optimizuar të cilësisë, performanca e baterisë është optimale. Lidhur me sistemin ideal të baterisë Li-ION, në periudhën e ciklit të tij, sasia e përmbajtjes nuk ndryshon, dhe kapaciteti fillestar në çdo cikël është një vlerë e caktuar, por situata aktuale është shumë më e ndërlikuar. Çdo reagim anësor që mund të shfaqet ose të konsumojë jone litium ose elektrone mund të shkaktojë një ndryshim në balancën e kapacitetit të baterisë, pasi të ndodhë balanca e kapacitetit të baterisë, ky ndryshim është i pakthyeshëm dhe mund të grumbullohet nga cikle të shumta dhe performanca e baterisë ndodh.

Ndikim serioz. Përveç kësaj, përveç mbajtjes së oksidimit të jonit të litiumit, ka një numër të madh reaksionesh anësore, si analiza e elektrolitit, shpërbërja e substancës aktive, depozitimi i litiumit metalik, etj. Origjinali: mbingarkesa 1, mbingarkesë negative e grafitit: Kur bateria mbingarkohet, joni i litiumit zvogëlohet lehtësisht në sipërfaqen negative: litiumi i depozituar mbulohet me sipërfaqen negative, duke bllokuar futjen e litiumit.

Efikasiteti i shkarkimit zvogëlohet dhe humbja e kapacitetit, origjinali: 1 mund të reduktohet nga litiumi ciklik; 2 metali i depozituar litium dhe tretës ose elektrolit mbështetës për të formuar Li2CO3, LIF ose produkte të tjera; 3 litium metalik formohet zakonisht midis elektrodës negative dhe diafragmës, ndoshta poret e diafragmës bllokuese rrisin rezistencën e brendshme të baterisë;. Karikimi i shpejtë, densiteti shumë i madh i rrymës, polarizimi i rëndë negativ, depozitimi i litiumit do të jetë më i qartë. Kjo situatë është e lehtë të ndodhë në rast të elektrodës negative aktive.

Megjithatë, në rastin e shkallës së lartë të karikimit, depozitimi i litiumit metalik mund të ndodhë edhe nëse proporcioni i elektrodës pozitive dhe negative aktive është normale. 2, reagimi i saktësisë pozitive është shumë i ulët kur rezistenca aktive e elektrodës pozitive është shumë e ulët, dhe është e lehtë për t&39;u ngarkuar. Tranzicioni pozitiv bën që humbja e kapacitetit të jetë për shkak të shfaqjes së substancave inerte elektrokimike (si CO3O4, MN2O3, etj.

), e cila prish ekuilibrin e kapacitetit midis elektrodave dhe humbja e kapacitetit të saj është e pakthyeshme. (1) liycoo2liycoo2→(1-v) / 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-Reaksioni i litium manganit MnO2 ndodh në një gjendje ku oksidi i litium manganit është plotësisht i decentralizuar:λ-Mjo2→Mn2O3 + O2 (G) 3, elektroliti oksidohet kur elektroliti oksidohet kur presioni është më i lartë se 4,5 V, dhe elektroliti (p.sh.

, Li2CO3) dhe gazi oksidohet, dhe këto pazgjidhshmëri do të bllokojnë mikroporet e elektrodës. Migrimi i joneve të litiumit shkakton humbje të kapacitetit gjatë ciklit. Ndikimi në shkallën e shkallës së oksidimit: Lloji dhe madhësia e sipërfaqes së agjentit përcjellës (karboni i zi, etj.

) e shtuar nga materiali kolektor i madhësisë së sipërfaqes së materialit të elektrodës pozitive (e zezë karboni, etj.) në tretësirën elektrolitike të përdorur aktualisht, EC/DMC konsiderohet të ketë kapacitetin më të lartë të oksidimit. Procesi i oksidimit elektrokimik të tretësirës në përgjithësi shprehet si: tretësirë→Produktet e oksidimit (gazrat, tretësirat dhe substancat e ngurta) + NE-çdo oksidim tretës mund të rrisë përqendrimin e elektrolitit, qëndrueshmëria e elektrolitit ulet dhe kapaciteti i baterisë përfundimisht zvogëlohet.

Supozoni se konsumon një pjesë të vogël të elektrolitit sa herë që ngarkohet, atëherë më shumë elektrolit është në montimin e baterisë. Për kontejnerët konstantë, kjo do të thotë se ngarkohet një sasi e vogël e substancës aktive, e cila do të shkaktojë një ulje të kapacitetit fillestar. Më tej, nëse shfaqet një produkt i ngurtë, në sipërfaqen e elektrodës formohet një film pasivimi, i cili do të bëjë që bateria të rrisë tensionin e daljes së baterisë.

Origjinali 2: Elektroliti (Kthimi) I Në analizën e elektrodës 1 Reduktimi i kapacitetit të baterisë, reagimi i reduktimit të elektrolitit kundrejt kapacitetit të baterisë dhe jetëgjatësisë së qarkullimit do të ndikojë negativisht, dhe për shkak të reduktimit të gazit do të rritet bateria, duke çuar kështu në çështje sigurie. Tensioni pozitiv i analizës së elektrodës është zakonisht më i madh se 4.5 V (në lidhje me Li / Li +), kështu që ato nuk janë të lehta për t&39;u analizuar në pozitiv.

Në vend të kësaj, elektrolitet janë më të ndryshme për t&39;u analizuar. 2, elektroliti analizohet në elektrodën negative: elektroliti nuk është i lartë në grafit dhe negativë të tjerë të karbonit pitonal, dhe është e lehtë të reagohet nëse është i pakthyeshëm. Analiza e tretësirës elektrolitike në kohën e ngarkimit dhe shkarkimit primar do të formojë një film pasivimi në sipërfaqen e elektrodës, dhe filmi i pasivimit mund të parandalojë analizën e mëtejshme të elektrolitit dhe elektrodës negative të karbonit.

Kështu, qëndrueshmëria strukturore e elektrodës negative të karbonit ruhet. Në mënyrë ideale, reduktimi i elektrolitit kufizohet në fazën e formimit të filmit të pasivimit dhe procesi nuk ndodh më kur cikli është i qëndrueshëm. Reduktimi i formimit të kripës së elektrolitit të filmit të pasivimit përfshihet në formimin e filmit të pasivimit, i cili lehtëson stabilizimin e filmit të pasivimit, por materiali i tretur që reduktohet në tretës ndikohet negativisht nga produkti i reduktimit të tretësit; (2) reduktimi i kripës së elektrolitit Përqendrimi i tretësirës elektrolitike u zvogëlua, dhe më në fund shkaktoi kapacitetin e baterisë (reduktimi i LiPF6 për të gjeneruar LIF, LiXPF5-X, PF3O dhe PF3); (3) Formimi i filmit të pasivimit është për të konsumuar jonet e litiumit, të cilat mund të shkaktojnë çekuilibrim të kapacitetit polar.

E gjithë bateria është zvogëluar. (4) Nëse ka çarje në filmin e pasivimit, molekula e tretësit mund të transferohet për ta bërë filmin e pasivimit të trashet, i cili jo vetëm që konsumon më shumë litium, por është e mundur të bllokohen mikroporet në sipërfaqen e karbonit, duke rezultuar që litiumi të mos mund të futet dhe të shkarkohet duke rezultuar në humbje të pakthyeshme kapaciteti. Shtoni disa aditivë inorganikë, si CO2, N2O, CO, SO2, etj.

, inokukhawulezisa ukubunjwa kwefilimu ye-passivation, kwaye inokuthintela isimboli kunye nohlalutyo lwe-solvent, kunye nokongezwa kwesithsaba se-ether organic additive inefuthe elifanayo, apho i-12 isithsaba i-4 ether ingcono kakhulu. Izinto ezibangela ukulahlekelwa kwamandla okwenza ifilimu: (1) Uhlobo lwekhabhoni; (2) izithako ze-electrolyte; (3) izongezo kwi-electrode okanye i-electrolyte. I-BLYR ikholelwa ukuba i-ion exchange reaction iqhubela phambili ukusuka kumphezulu wezinto ezisebenzayo ukuya kumbindi wayo, isigaba esitsha esakhiweyo singcwatywa, kwaye umphezulu wamasuntswana wenza i-ion ephantsi kunye ne-electron conductivity, ngoko ke i-spinel emva kokugcinwa.

I-polarization engaphezulu kunokugcinwa. I-ZHANG ifumanisa ukuchithwa okuthelekisayo kwe-AC impedance spectrum ngaphambi nangemva kwezinto ze-electrode, kunye nenani elitsha lemijikelezo, ukuchasana komgangatho we-surface passivation kuye kwanda, kwaye i-interface capacitance iyancitshiswa. Ukubonakalisa ubuninzi bomgca we-passivation wongezwa kunye nenani lemijikelo.

Ukuchithwa kwe-manganese kunye nokuhlalutya kwe-electrolyte kubangela ukubunjwa kwefilimu ye-passivation, kunye neemeko eziphezulu zokushisa zilungele ngakumbi ezi mpendulo. Oku kuya kubangela ukuchasana okungathanga ngqo kwezinto ezisebenzayo kunye nokunyuka kwe-Li + yokufuduka kwe-migration, ngaloo ndlela kwandisa i-polarization yebhetri, kwaye intlawulo kunye nokukhutshwa akuphelelanga, kwaye umthamo uyancitshiswa. Isisombululo se-II electrolytic reductant mechanism ye-electrolyte ihlala iqulethe ukungcola okunje ngeoksijini, amanzi, ikharbon diokside, kunye neempendulo ze-oxidative zenzeka ngexesha lokutshaja kwebhetri kunye nenkqubo yokukhupha.

Indlela yokunciphisa i-electrolyte ibandakanya ukunciphisa i-solvent, ukunciphisa i-electrolyte kunye nokunciphisa ukungcola iinkalo ezintathu: i-1, ukunciphisa i-PC yokunciphisa i-solvent kunye ne-EC ibandakanya ukusabela kwe-electron kwinkqubo yokusabela kwe-elektroniki yesibini, iifom ze-electron reaction yesibini ze-Li2CO3: i-FONG, njl., Kwiyokuqala Ngexesha lenkqubo yokukhupha, amandla e-electrode asondele kwi-O.8V.

li / li +), i-PC / EC ivelisa i-electrochemical reaction kwi-graphite, ivelisa i-CH = CHCH3 (G) / CH2 = CH2 (G) kunye ne-LiCO3 (s) , Okubangela ukulahlekelwa kwamandla okungenakuguqulwa kwi-electrode yegraphite. I-Aurbach et al yeendlela ezininzi zokunciphisa i-electrolyte kunye neemveliso zayo kwi-metal lithium electrode kunye ne-carbon-based electrode, yafumanisa ukuba i-RocO2Li kunye nepropylene yenzeke kwi-electronic reaction mechanism ye-PC. I-Roco2li inochuku kakhulu ekulandeleni amanzi.

Imveliso eqinile yiLi2CO3 kunye nepropylene, kodwa akukho Li2CO3 kwimeko yokomisa. U-Ein-Eliy wabika ukuba i-electrolyte eyenziwe nge-diethyl carbonate (DEC) kunye ne-diomethymethane (DMC), i-reaction reaction iyenzeka kwibhetri, kwaye i-methyl carbonate (EMC) yenziwe, kwaye kukho ukulahleka okuthile kokulahlekelwa kwamandla. Impembelelo.

I-2, i-reaction yokunciphisa i-electrolyte yokunciphisa i-electrolyte ngokuqhelekileyo ithathwa njengebandakanyeka ekubunjweni kwendawo ye-carbon electrode, kwaye ngoko ke, iindidi kunye nokugxininiswa kwayo kuya kuchaphazela ukusebenza kwe-carbon electrode. Kwezinye iimeko, ukuncitshiswa kwe-electrolyte kunegalelo ekuzinzeni kwendawo yekhabhoni, kwaye kunokwenza umaleko ofunekayo wokudlula. Ngokuqhelekileyo kukholelwa ukuba i-electrolyte exhasayo ilula ukunciphisa kune-solvent, kunye nemveliso yokunciphisa ukufakwa kwifilimu egciniweyo ye-electrode kwaye ichaphazela amandla okunciphisa ibhetri.

Iimpendulo ezininzi zokunciphisa ezixhasa i-electrolytes zinokuthi zenzeke ngolu hlobo lulandelayo: 3, umxholo wamanzi ekunciphiseni ukungcola (1) Umxholo wamanzi kwi-electrolyte uya kuvelisa i-LiOH (S) kunye ne-Li2O yokubeka iileya, ezingenakuncedo kwi-lithium ion embedding, ebangela ukulahlekelwa kwamandla okungenakuguquleka: H2O + E→OH- + 1 / 2H2OH- + Li +→LiOH (s) LiOH + Li ++ E-→I-Li2O (S) + 1 / 2H2 ivelisa i-LiOH (S) ukuze ifake umphezulu we-electrode, yenza ifilimu enkulu yomhlaba enokumelana okukhulu, ukuthintela i-electrode ye-graphite efakwe kwi-Li +, ekhokelela ekulahlekelweni kwamandla okungenakuguqulwa. Amanzi aphakathi kwisinyibilikisi (100-300×10-6) Akukho mpembelelo ekusebenzeni kwe-graphite electrode. (2) I-CO2 kwi-solvent ingancitshiswa kwi-electrode engafanelekanga ukwenza i-CO kunye ne-LiCO3 (S): 2CO2 + 2E- + 2LI +→I-Li2CO3 + COCO iya kwandisa ibhetri kwibhetri, ngelixa i-Li2CO3 (S) ikwandisa ukuxhathisa ibhetri kwandisa ukusebenza kwebhetri.

(3) Ubukho be-oksijini kwi-solvent buye bubumba i-Li2O kuba ukuhlukana okunokwenzeka phakathi kwe-lithium yensimbi kunye nekhabhoni ye-lithium ehambelana ngokupheleleyo incinci, kwaye ukunciphisa i-electrolyte kwikhabhoni kufana nokunciphisa i-lithium. Ekuqaleni 3: Ukuzikhupha ngokwakho kuthetha ukuba ibhetri ilahlekile ngokwendalo kwimeko engasetyenziswanga. I-lithium-ion ibhetri yokuzikhupha iphumela kwiimeko ezimbini: enye ilahleko yomthamo obuyiselwayo; okwesibini kukuphulukana nomthamo ongenakuguqulwa.

Ukulahlekelwa kwamandla okubuyisela ukuguqulwa kuthetha ukuba amandla okulahleka anokubuyiswa ngexesha lokutshaja, kwaye ukulahlekelwa kwamandla okungenakukwazi ukuguqulwa, kwaye i-electrode efanelekileyo kunye ne-negative ingasetyenziselwa ukusetyenziswa kwe-micro-cell kunye ne-electrolyte kwimeko yokutshaja, kunye ne-lithium ion ifakwe kwaye ishiywe, i-positive kunye ne-negative embedding and off. I-lithium ion ifakwe kuphela ihambelana ne-lithium ion ye-electrolyte, kwaye amandla e-electrode afanelekileyo kunye ne-negative ngoko ke ayilingani. Le nxalenye yelahleko yomthamo ayinakufunyanwa kwakhona xa kutshaja.

Okunje: I-lithium manganese oxide i-electrode e-positive kunye ne-solvent inokuvelisa ukuzikhupha okubangelwa kukuzikhupha ngokwakho: iimolekyuli ezinyibilikayo (umzekelo, i-PC) zixutywe njengeeseli ze-microbial kumphezulu wezinto eziqhuba i-carbon emnyama okanye ulwelo lwangoku: okufanayo, i-electrode negative esebenzayo into Inokuthi ikhutshwe ngokwayo kwisisombululo se-electrolytic kwi-electrolyte ye-electrolyte, i-electrolyte6 (ezifana ne-LiPF6).

I-ion ye-lithium isuswe kwi-electrode engalunganga ye-microcontroller njenge-electrode engafanelekanga yemo yokutshaja: Ukuzikhupha Izinto: Inkqubo yokuvelisa izinto ezintle ze-electrode, inkqubo yokuvelisa ibhetri, iipropati ze-electrolyte, ukushisa, ixesha. Izinga lokuzikhupha lilawulwa ngokuqinileyo ngesantya se-oxidation ye-solvent, ngoko ukuzinza kwe-solvent kuchaphazela ubomi bokugcinwa kwebhetri. I-oxidation ye-solvent yenzeke kumphezulu wekhabhoni emnyama, kwaye indawo ye-carbon black surface inokulawula izinga lokuzikhupha, kodwa kwi-LIMN2O4 imathiriyeli ye-electrode esebenzayo, ukunciphisa indawo ephezulu yezinto ezisebenzayo nayo iqinile, kwaye umqokeleli wangoku ujongene nokusetyenziswa kwe-solvent oxidation ayinakuhoywa.

Ikhoyo ngoku evuzayo yi-diaphragm yebhetri inokubangela ukuzikhupha kwibhetri ye-lithium ion, kodwa inkqubo inqunyelwe ukuxhathisa kwe-diaphragm, kwizinga eliphantsi kakhulu, kwaye ayinanto yakwenza nobushushu. Ukuqwalasela ukuba izinga lokuzikhupha kwebhetri lithembele kakhulu kwiqondo lokushisa, le nkqubo ayikho indlela ebalulekileyo ekuzikhupheni. Ukuba i-electrode engalunganga ikwimeko yombane owaneleyo, iziqulatho zebhetri ziyatshatyalaliswa, okuya kubangela ukulahleka kwamandla okusisigxina.