Uchambuzi wa uchambuzi wa sababu ya kupunguza uwezo wa betri ya lithiamu

著者：Iflowpower – Provedor de central eléctrica portátil

Katika betri ya ioni ya lithiamu, uwiano wa uwezo huonyeshwa kama uwiano wa wingi wa elektrodi chanya kwa elektrodi hasi, yaani:<000000>gamma;= m +/m- =δXC- /δYC + formula ya juu C inarejelea uwezo wa kinadharia wa coulomb ya elektrodi,δkidogo,δY inarejelea upimaji wa kemikali wa ioni za lithiamu iliyopachikwa katika elektrodi hasi na elektrodi chanya. Inaweza kuonekana kutoka kwa fomula iliyo hapo juu kwamba uwiano wa wingi wa nguzo mbili unategemea idadi ya uwezo wa coulomb na ioni zake za lithiamu zinazobadilika kulingana na miti miwili. Kwa ujumla, uwiano mdogo wa molekuli husababisha matumizi yasiyo kamili ya nyenzo hasi ya electrode; uwiano mkubwa wa wingi unaweza kuwa na hatari ya usalama kutokana na electrode hasi kuwa overchaired.

Kwa kifupi, katika uwiano wa ubora ulioboreshwa zaidi, utendakazi wa betri ni bora zaidi. Kuhusiana na mfumo bora wa betri ya Li-ION, katika kipindi cha mzunguko wake, wingi wa maudhui haubadilishwa, na uwezo wa awali katika kila mzunguko ni thamani fulani, lakini hali halisi ni ngumu zaidi. Mwitikio wowote wa upande ambao unaweza kuonekana au kutumia ioni za lithiamu au elektroni unaweza kusababisha mabadiliko katika salio la uwezo wa betri, mara tu salio la uwezo wa betri linatokea, badiliko hili haliwezi kutenduliwa, na linaweza kukusanywa kwa mizunguko mingi, na utendaji wa betri hutokea.

Athari kubwa. Kwa kuongezea, isipokuwa uhifadhi wa oksidi ya ioni ya lithiamu, kuna idadi kubwa ya athari za upande, kama vile uchambuzi wa elektroliti, utengano wa dutu hai, uwekaji wa lithiamu ya chuma, n.k. Ya awali: chaji ya ziada 1, chaji hasi ya grafiti: Wakati betri imechajiwa kupita kiasi, ioni ya lithiamu hupunguzwa kwa urahisi kwenye uso hasi: lithiamu iliyowekwa hufunikwa na uso hasi, huzuia upachikaji wa lithiamu.

Ufanisi wa kutokwa hupunguzwa na kupoteza uwezo, awali: 1 inaweza kupunguzwa na lithiamu ya cyclic; 2 zilizowekwa chuma lithiamu na kutengenezea au msaada electrolyte kuunda Li2CO3, LIF au bidhaa nyingine; Lithiamu ya chuma 3 kawaida huundwa kati ya electrode hasi na diaphragm, ikiwezekana Pores ya diaphragm ya kuzuia huongeza upinzani wa ndani wa betri; Kuchaji kwa haraka, msongamano mkubwa wa sasa, ubaguzi mkali hasi, utuaji wa lithiamu itakuwa wazi zaidi. Hali hii ni rahisi kutokea katika tukio la electrode hasi hai.

Walakini, katika kesi ya kiwango cha juu cha malipo, uwekaji wa lithiamu ya chuma unaweza kutokea hata ikiwa sehemu ya elektrodi chanya na hasi hai ni ya kawaida. 2, majibu chanya usahihi ni ya chini mno wakati chanya electrode kazi upinzani ni ndogo mno, na ni rahisi kuchaji. Mpito mzuri husababisha upotezaji wa uwezo kutokana na kutokea kwa dutu za ajizi ya kielektroniki (kama vile CO3O4, MN2O3, nk.

), ambayo huharibu usawa wa uwezo kati ya electrodes, na kupoteza uwezo wake hauwezi kurekebishwa. (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-MnO2 mmenyuko wa manganese ya lithiamu hutokea katika hali ambapo oksidi ya lithiamu ya manganese ni nzuri kabisa.:λ-Mno2→Mn2O3 + O2 (G) 3, elektroliti hutiwa oksidi wakati elektroliti inapooksidishwa wakati shinikizo liko juu kuliko 4.5V, na elektroliti (km.

, Li2CO3) na gesi ni oxidized, na hizi zisizo na ufumbuzi zitazuia micropores ya electrode. Kuhama kwa ioni za lithiamu husababisha kupoteza uwezo wakati wa mzunguko. Kuathiri kasi ya kiwango cha oxidation: Aina na ukubwa wa eneo la uso wa wakala wa conductive (nyeusi ya kaboni, nk.

) iliyoongezwa na nyenzo chanya ya eneo la uso wa elektrodi ya ushuru (kaboni nyeusi, nk.) katika suluhisho la elektroliti inayotumika sasa, EC / DMC inachukuliwa kuwa na uwezo wa juu zaidi wa oxidation. Mchakato wa oxidation ya electrochemical ya suluhisho kwa ujumla huonyeshwa kama: suluhisho→Bidhaa za oxidation (gesi, suluhu na vitu vikali) + NE-oxidation yoyote ya kutengenezea inaweza kuongeza mkusanyiko wa elektroliti, utulivu wa elektroliti hupungua, na uwezo wa betri hatimaye.

Tuseme hutumia sehemu ndogo ya elektroliti kila wakati inapochajiwa, basi elektroliti zaidi iko kwenye mkusanyiko wa betri. Kwa vyombo vya mara kwa mara, hii ina maana kwamba kiasi kidogo cha dutu ya kazi ni kubeba, ambayo itasababisha kupungua kwa uwezo wa awali. Zaidi ya hayo, ikiwa bidhaa imara hutokea, filamu ya passivation inaundwa juu ya uso wa electrode, ambayo itasababisha betri kuongeza voltage ya pato la betri.

Asili 2: Electrolyte (Inayorejea) I Kwenye uchanganuzi wa elektrodi 1 Kupunguza uwezo wa betri, majibu ya kupunguza elektroliti dhidi ya uwezo wa betri na maisha ya mzunguko yataathiri vibaya, na kutokana na kupunguzwa kwa gesi ili kuongeza betri, na hivyo kusababisha masuala ya usalama. Chanya electrode uchambuzi voltage ni kawaida zaidi ya 4.5V (kuhusiana na Li / Li +), hivyo si rahisi kuchambua katika chanya.

Badala yake, elektroliti ni tofauti zaidi kuchambua. 2, elektroliti inachambuliwa kwenye elektrodi hasi: elektroliti haina grafiti nyingi na hasi zingine za kaboni za pithonal, na ni rahisi kuguswa ikiwa haiwezi kutenduliwa. Uchambuzi wa ufumbuzi wa electrolytic wakati wa malipo ya msingi na kutokwa utaunda filamu ya kupitisha kwenye uso wa electrode, na filamu ya passivation inaweza kuzuia uchambuzi zaidi wa electrolyte na electrode hasi ya kaboni.

Kwa hivyo, utulivu wa muundo wa electrode hasi ya kaboni huhifadhiwa. Kwa hakika, kupunguzwa kwa electrolyte ni mdogo kwa hatua ya malezi ya filamu ya passivation, na mchakato haufanyiki tena wakati mzunguko unaendelea. Kupunguzwa kwa uundaji wa chumvi ya electrolyte ya filamu ya passivation inahusika katika malezi ya filamu ya passivation, ambayo inawezesha uimarishaji wa filamu ya passivation, lakini nyenzo za kufutwa ambazo hupunguzwa kwa kutengenezea huathiriwa vibaya na bidhaa ya kupunguza kutengenezea; (2) Upunguzaji wa chumvi ya elektroliti Mkusanyiko wa suluhisho la elektroliti ulipunguzwa, na hatimaye kusababisha uwezo wa betri (kupunguzwa kwa LiPF6 kutoa LIF, LiXPF5-X, PF3O na PF3); (3) Uundaji wa filamu ya passivation ni kutumia ioni za lithiamu, ambayo inaweza kusababisha uwezo wa polar kuwa na usawa.

Betri nzima imepunguzwa. (4) Ikiwa kuna ufa kwenye filamu ya kupitisha, molekuli ya kutengenezea inaweza kuhamishwa ili kufanya filamu ya passivation iwe nene, ambayo sio tu hutumia lithiamu zaidi, lakini inawezekana kuzuia micropores kwenye uso wa kaboni, na kusababisha lithiamu haiwezi kupachika na kuruhusiwa Kusababisha kupoteza uwezo usioweza kurekebishwa. Ongeza viambajengo vya isokaboni, kama vile CO2, N2O, CO, SO2, n.k.

, inaweza kuharakisha uundaji wa filamu ya passivation, na inaweza kuzuia mfano na uchambuzi wa kutengenezea, na kuongeza ya taji ya etha kiongeza kikaboni ina athari sawa, ambayo 12 taji 4 etha ni bora zaidi. Mambo ya kupoteza uwezo wa kutengeneza filamu: (1) Aina ya kaboni; (2) viungo vya electrolyte; (3) livsmedelstillsatser katika electrode au electrolyte. BLYR inaamini kwamba mmenyuko wa kubadilishana ioni husonga mbele kutoka kwa uso wa nyenzo hai hadi msingi wake, awamu mpya inayoundwa huzikwa, na uso wa chembe huunda ioni ya chini na conductivity ya elektroni, hivyo spinel baada ya kuhifadhi.

Polarization zaidi kuliko uhifadhi. ZHANG hugundua mtengano wa kulinganisha wa wigo wa impedance ya AC kabla na baada ya nyenzo za electrode, na idadi mpya ya mizunguko, upinzani wa safu ya upitishaji wa uso umeongezeka, na uwezo wa interface umepunguzwa. Kuonyesha unene wa safu ya passivation huongezwa na idadi ya mizunguko.

Kufutwa kwa manganese na uchambuzi wa electrolyte husababisha kuundwa kwa filamu ya passivation, na hali ya joto ya juu inafaa zaidi kwa athari hizi. Hii itasababisha upinzani wa moja kwa moja wa chembe za nyenzo zinazofanya kazi na kuongezeka kwa upinzani wa uhamiaji wa Li +, na hivyo kuongeza polarization ya betri, na malipo na kutokwa sio kamili, na uwezo umepunguzwa. II elektroliti ya kipunguza mmumunyo wa kielektroliti mara nyingi huwa na uchafu kama vile oksijeni, maji, kaboni dioksidi, na miitikio ya oksidi hutokea wakati wa malipo ya betri na mchakato wa kutokwa.

Utaratibu wa kupunguza elektroliti ni pamoja na kupunguza kutengenezea, kupunguza elektroliti na kupunguza uchafu vipengele vitatu: 1, kupunguzwa kwa PC ya kupunguza kutengenezea na EC ni pamoja na mmenyuko wa elektroni kwa mchakato wa pili wa mmenyuko wa elektroniki, aina ya pili ya mmenyuko wa elektroni Li2CO3: FONG, nk, katika kwanza Wakati wa mchakato wa kutokwa, uwezo wa electrode ni karibu na O.8V (O.8V).

li/li +), PC / EC huzalisha mmenyuko wa electrochemical kwenye grafiti, huzalisha CH = CHCH3 (G) / CH2 = CH2 (G) na LiCO3 (s) , Kusababisha kupoteza uwezo usioweza kurekebishwa kwenye electrodes ya grafiti. Aurbach et al kwa aina mbalimbali za utaratibu wa kupunguza elektroliti na bidhaa zake kwenye elektrodi ya lithiamu ya chuma na elektrodi inayotokana na kaboni, iligundua kuwa RocO2Li na propylene zilitokea katika utaratibu wa majibu ya kielektroniki ya PC. Roco2li ni nyeti sana kwa kufuatilia maji.

Bidhaa kali ni Li2CO3 na propylene, lakini hakuna Li2CO3 katika kesi ya kukausha. Ein-Eliy aliripoti kuwa electrolyte iliyotengenezwa na diethyl carbonate (DEC) na diomethymethane (DMC), mmenyuko wa majibu hutokea kwenye betri, na methyl carbonate (EMC) huundwa, na kuna hasara fulani ya kupoteza uwezo. Athari.

2, mmenyuko wa upunguzaji wa elektroliti ya upunguzaji wa elektroliti kwa ujumla inachukuliwa kuhusika katika malezi ya uso wa elektrodi kaboni, na kwa hivyo, aina na viwango vyake vitaathiri utendaji wa elektrodi ya kaboni. Katika baadhi ya matukio, kupunguzwa kwa electrolyte huchangia utulivu wa uso wa kaboni, na inaweza kuunda safu ya passivation inayotaka. Kwa ujumla inaaminika kwamba elektroliti kusaidia ni rahisi kupunguza kuliko kutengenezea, na kupunguza bidhaa kuingizwa katika electrode hasi zilizoingia filamu na huathiri attenuation uwezo wa betri.

Athari kadhaa za upunguzaji zinazounga mkono elektroliti zinaweza kutokea kama ifuatavyo: 3, yaliyomo katika maji katika upunguzaji wa Uchafu (1) Yaliyomo kwenye maji katika elektroliti yatatoa tabaka za uwekaji za LiOH (S) na Li2O, ambazo hazifai upachikaji wa ioni za lithiamu, na kusababisha upotezaji wa uwezo usioweza kutenduliwa: H2O + E.→OH- + 1 / 2H2OH- + Li +→LiOH (s) LiOH + Li ++ E-→Li2O (S) + 1 / 2H2 hutoa LiOH (S) kuweka uso wa elektrodi, kuunda filamu kubwa ya uso yenye upinzani mkubwa, inazuia elektroni za grafiti zilizoingia za Li +, na kusababisha upotezaji wa uwezo usioweza kutenduliwa. Maji ya wastani katika kutengenezea (100-300×10-6) Hakuna athari kwenye utendaji wa electrode ya grafiti. (2) CO2 katika kutengenezea inaweza kupunguzwa kwenye electrode hasi ili kuunda CO na LiCO3 (S): 2CO2 + 2E- + 2LI +→Li2CO3 + COCO itaongeza betri kwenye betri, wakati Li2CO3 (S) huongeza upinzani wa betri huongeza utendaji wa betri.

(3) Uwepo wa oksijeni katika kutengenezea pia hutengeneza Li2O kwa sababu tofauti inayoweza kutokea kati ya lithiamu ya chuma na kaboni ya lithiamu inayofanana kabisa ni ndogo, na kupunguzwa kwa elektroliti kwenye kaboni ni sawa na kupunguzwa kwa lithiamu. Awali 3: Kujitoa kwa kujitegemea kunamaanisha kuwa betri inapotea katika hali isiyotumika. Kutokwa kwa betri ya lithiamu-ion husababisha kesi mbili: moja ni upotezaji wa uwezo unaoweza kubadilishwa; pili ni kupoteza uwezo usioweza kutenduliwa.

Upotevu wa uwezo unaoweza kurekebishwa unamaanisha kuwa uwezo wa hasara unaweza kurejeshwa wakati wa malipo, na upotezaji wa uwezo usioweza kurekebishwa hubadilishwa, na elektrodi chanya na hasi inaweza kutumika katika matumizi ya seli ndogo na elektroliti katika hali ya kuchaji, na ioni ya lithiamu imepachikwa na kuachwa, upachikaji chanya na hasi na kuzimwa. Ioni za lithiamu zilizowekwa zinahusiana tu na ioni za lithiamu za electrolyte, na uwezo mzuri na hasi wa electrode kwa hiyo hauna usawa. Sehemu hii ya upotezaji wa uwezo haiwezi kurejeshwa wakati wa kuchaji.

Kama vile: Electrodi chanya ya oksidi ya manganese na kutengenezea inaweza kutoa kutokwa kwa kibinafsi kunakosababishwa na kutokwa kwa kibinafsi: molekuli za kutengenezea (kwa mfano, PC) huoksidishwa kama seli za vijidudu kwenye uso wa nyenzo za kupitishia kaboni nyeusi au maji ya sasa: sawa, dutu hasi ya elektrodi Inaweza kujiondoa yenyewe kutoka kwa suluhisho la elektroliti hadi kwa elektroliti, na liuch ya elektroliti. (kama vile LiPF6).

Ioni ya lithiamu hutolewa kutoka kwa elektrodi hasi ya kidhibiti kidogo kama elektrodi hasi ya hali ya kuchaji: Mambo ya kutokwa kwa kibinafsi: Mchakato wa uzalishaji wa vifaa vya elektrodi chanya, mchakato wa uzalishaji wa betri, mali ya elektroliti, joto, wakati. Kiwango cha kutokwa kwa kibinafsi kinadhibitiwa kwa ukali na kiwango cha oxidation ya kutengenezea, hivyo utulivu wa kutengenezea huathiri maisha ya kuhifadhi ya betri. Oxidation ya kutengenezea hutokea kwenye uso wa kaboni nyeusi, na eneo la uso wa kaboni nyeusi linaweza kudhibiti kiwango cha kutokwa kwa kibinafsi, lakini kwa nyenzo ya LIMN2O4 chanya ya electrode, kupunguza eneo la nyenzo za kazi pia ni tightly, na uso wa mtozaji wa sasa unakabiliwa na matumizi ya oxidation ya kutengenezea haiwezi kupuuzwa.

Ya sasa iliyovuja na diaphragm ya betri inaweza pia kusababisha kutokwa kwa kibinafsi katika betri ya lithiamu ion, lakini mchakato huo umepunguzwa na upinzani wa diaphragm, kwa kiwango cha chini sana, na hauhusiani na joto. Kwa kuzingatia kwamba kiwango cha kutokwa kwa betri kinategemea sana hali ya joto, mchakato huu sio utaratibu muhimu katika kujiondoa. Ikiwa electrode hasi iko katika hali ya kutosha ya umeme, yaliyomo ya betri yanaharibiwa, ambayo itasababisha kupoteza uwezo wa kudumu.