Pagsusuri ng sanhi ng pagsusuri ng pagpapalambing ng kapasidad ng baterya ng lithium

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Proveïdor de centrals portàtils

Sa isang baterya ng lithium ion, ang balanse ng kapasidad ay ipinahayag bilang mass ratio ng positibong elektrod sa negatibong elektrod, ibig sabihin:<000000>gamma;= m + / m- =δXC- /δAng YC + upper formula C ay tumutukoy sa teoretikal na kapasidad ng coulomb ng elektrod,δmaliit,δAng Y ay tumutukoy sa isang kemikal na pagsukat ng mga lithium ions na naka-embed sa isang negatibong elektrod at isang positibong elektrod. Makikita mula sa pormula sa itaas na ang mass ratio ng dalawang pole ay umaasa sa bilang ng kapasidad ng coulomb at ang kani-kanilang nababaligtad na lithium ions ayon sa dalawang pole. Sa pangkalahatan, ang mas maliit na mass ratio ay nagiging sanhi ng hindi kumpletong paggamit ng negatibong materyal na elektrod; ang mas malaking ratio ng masa ay maaaring magkaroon ng panganib sa kaligtasan dahil sa negatibong electrode na na-overchair.

Sa madaling salita, sa pinakana-optimize na ratio ng kalidad, ang pagganap ng baterya ay pinakamainam. May kaugnayan sa perpektong sistema ng baterya ng Li-ION, sa panahon ng pag-ikot nito, ang dami ng nilalaman ay hindi nagbabago, at ang paunang kapasidad sa bawat pag-ikot ay isang tiyak na halaga, ngunit ang aktwal na sitwasyon ay mas kumplikado. Anumang side reaction na maaaring lumitaw o kumonsumo ng mga lithium ions o electron ay maaaring magdulot ng pagbabago sa balanse ng kapasidad ng baterya, kapag nangyari ang balanse ng kapasidad ng baterya, hindi na mababawi ang pagbabagong ito, at maaaring maipon ng maraming cycle, at nangyayari ang pagganap ng baterya.

Grabe ang impact. Bilang karagdagan, maliban sa oxidation retentment ng lithium ion, mayroong isang malaking bilang ng mga side reaction, tulad ng electrolyte analysis, aktibong substance dissolution, metal lithium deposition, atbp. Original one: overcharge 1, graphite negative overcharge: Kapag ang baterya ay na-overcharge, ang lithium ion ay madaling nababawasan sa negatibong surface: ang nakadeposito na lithium ay natatakpan ng negatibong surface, na humaharang sa lithium embedding.

Ang discharge kahusayan ay nabawasan at kapasidad pagkawala, ang orihinal na: 1 ay maaaring mabawasan ng cyclic lithium; 2 idineposito ang metal lithium at solvent o sumusuporta sa electrolyte upang bumuo ng Li2CO3, LIF o iba pang mga produkto; 3 metal lithium ay karaniwang nabuo sa pagitan ng negatibong elektrod at ang dayapragm, posibleng Ang mga pores ng nakaharang na dayapragm ay nagpapataas ng panloob na resistensya ng baterya;. Mabilis na singilin, masyadong malaki ang kasalukuyang density, malubhang negatibong polariseysyon, lithium deposition ay magiging mas malinaw. Ang sitwasyong ito ay madaling mangyari sa isang okasyon na aktibo ang negatibong elektrod.

Gayunpaman, sa kaso ng mataas na rate ng pagsingil, ang pagtitiwalag ng metal lithium ay maaaring mangyari kahit na ang proporsyon ng positibo at negatibong electrode na aktibo ay normal. 2, ang positibong reaksyon ng katumpakan ay masyadong mababa kapag ang positibong elektrod aktibong pagtutol ay masyadong mababa, at ito ay madaling singilin. Ang positibong paglipat ay nagiging sanhi ng pagkawala ng kapasidad dahil sa paglitaw ng mga electrochemical inert substance (tulad ng CO3O4, MN2O3, atbp.

), na nakakagambala sa balanse ng kapasidad sa pagitan ng mga electrodes, at ang pagkawala ng kapasidad nito ay hindi maibabalik. (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 lithium manganese reaksyon ay nangyayari sa isang estado kung saan ang lithium manganese oxide ay ganap na decentr:λ-Mno2→Mn2O3 + O2 (G) 3, ang electrolyte ay na-oxidized kapag ang electrolyte ay na-oxidized kapag ang presyon ay mas mataas kaysa sa 4.5V, at ang electrolyte (hal.

, Li2CO3) at ang gas ay na-oxidized, at ang mga insolublement na ito ay hahadlang sa micropores ng electrode. Ang paglipat ng mga lithium ions ay nagdudulot ng pagkawala ng kapasidad sa panahon ng pag-ikot. Nakakaapekto sa rate ng oxidation rate: Ang uri at laki ng surface area ng conductive agent (carbon black, atbp.

) na idinagdag ng positibong electrode material surface area size collector material (carbon black, etc.) sa kasalukuyang ginagamit na electrolytic solution, ang EC / DMC ay itinuturing na may pinakamataas na kapasidad ng oksihenasyon . Ang proseso ng electrochemical oxidation ng solusyon ay karaniwang ipinahayag bilang: solusyon→Mga produkto ng oksihenasyon (mga gas, solusyon at solidong sangkap) + NE-anumang solvent na oksihenasyon ay maaaring tumaas ang konsentrasyon ng electrolyte, ang katatagan ng electrolyte ay binabaan, at ang kapasidad ng baterya ay sa wakas.

Ipagpalagay na kumonsumo ng isang maliit na bahagi ng electrolyte sa tuwing ito ay sinisingil, kung gayon mas maraming electrolyte ang nasa pagpupulong ng baterya. Para sa patuloy na mga lalagyan, nangangahulugan ito na ang isang maliit na halaga ng aktibong sangkap ay na-load, na magiging sanhi ng pagbaba sa paunang kapasidad. Dagdag pa, kung ang isang solidong produkto ay nangyari, ang isang passivation film ay nabuo sa ibabaw ng elektrod, na magiging sanhi ng baterya upang mapataas ang output boltahe ng baterya.

Original 2: Electrolyte (Reverting) I Sa electrode analysis 1 Pagbabawas ng kapasidad ng baterya, ang electrolyte reduction reaction laban sa kapasidad ng baterya at circulating life ay makakaapekto nang masama, at dahil sa pagbabawas ng gas para tumaas ang baterya, na humahantong sa mga isyu sa kaligtasan. Ang positibong electrode analysis boltahe ay karaniwang mas malaki kaysa sa 4.5V (na may kaugnayan sa Li / Li +), kaya hindi sila madaling pag-aralan sa positibo.

Sa halip, ang mga electrolyte ay mas iba-iba upang pag-aralan. 2, ang electrolyte ay nasuri sa negatibong elektrod: ang electrolyte ay hindi mataas sa grapayt at iba pang pithonal carbon negatibo, at ito ay madaling reaksyon kung ito ay hindi maibabalik. Ang pagsusuri ng electrolytic solution sa oras ng pangunahing pagsingil at paglabas ay bubuo ng isang passivation film sa ibabaw ng electrode, at ang passivation film ay maaaring maiwasan ang karagdagang pagsusuri ng electrolyte at carbon negative electrode.

Kaya, ang katatagan ng istruktura ng carbon negative electrode ay pinananatili. Sa isip, ang pagbawas ng electrolyte ay limitado sa yugto ng pagbuo ng passivation film, at ang proseso ay hindi na nangyayari kapag ang cycle ay matatag. Ang pagbawas ng pagbuo ng electrolyte salt ng passivation film ay kasangkot sa pagbuo ng passivation film, na nagpapadali sa pagpapapanatag ng passivation film, ngunit ang natunaw na materyal na nabawasan sa solvent ay masamang apektado ng produkto ng pagbabawas ng solvent; (2) pagbawas ng electrolyte salt Ang konsentrasyon ng electrolytic solution ay nabawasan, at sa wakas ay nagdulot ng kapasidad ng baterya (pagbawas ng LiPF6 upang makabuo ng LIF, LiXPF5-X, PF3O at PF3); (3) Ang pagbuo ng passivation film ay upang ubusin ang mga lithium ions, na maaaring maging sanhi ng hindi balanseng kapasidad ng polar.

Ang buong baterya ay nabawasan. (4) Kung may crack sa passivation film, maaaring ilipat ang solvent molecule para lumapot ang passivation film, na hindi lamang kumonsumo ng mas maraming lithium, ngunit posibleng harangan ang micropores sa ibabaw ng carbon, na nagreresulta sa lithium na hindi ma-embed at ma-discharge Magreresulta sa hindi maibabalik na pagkawala ng kapasidad. Magdagdag ng ilang inorganic na additives, tulad ng CO2, N2O, CO, SO2, atbp.

, ay maaaring mapabilis ang pagbuo ng passivation film, at maaaring pigilan ang simbolisasyon at pagsusuri ng solvent, at ang pagdaragdag ng crown ether organic additive ay may parehong epekto, kung saan ang 12 crown 4 ether ay pinakamainam. Mga salik ng pagkawala ng kapasidad sa pagbuo ng pelikula: (1) Uri ng carbon; (2) mga sangkap ng electrolyte; (3) mga additives sa electrode o electrolyte. Naniniwala ang BLYR na ang reaksyon ng pagpapalitan ng ion ay umuusad mula sa ibabaw ng aktibong materyal hanggang sa core nito, ang nabuong bagong yugto ay inililibing, at ang ibabaw ng mga particle ay bumubuo ng mababang kondaktibiti ng ion at elektron, kaya ang spinel pagkatapos ng imbakan.

Higit pang polarisasyon kaysa sa imbakan. Natuklasan ng ZHANG ang comparative decomposition ng AC impedance spectrum bago at pagkatapos ng electrode material, kasama ang bagong bilang ng mga cycle, ang resistensya ng surface passivation layer ay tumaas, at ang interface capacitance ay nabawasan. Sinasalamin ang kapal ng passivation layer ay idinagdag sa bilang ng mga cycle.

Ang paglusaw ng mangganeso at ang pagsusuri ng electrolyte ay nagreresulta sa pagbuo ng passivation film, at ang mga kondisyon ng mataas na temperatura ay mas nakakatulong sa mga reaksyong ito. Magiging sanhi ito ng hindi direktang pagtutol ng mga particle ng aktibong materyal at pagtaas ng resistensya ng Li + sa paglipat, sa gayon ay tumataas ang polariseysyon ng baterya, at hindi kumpleto ang singil at paglabas, at nababawasan ang kapasidad. II electrolytic solution reductant mechanism electrolyte ay madalas na naglalaman ng mga impurities tulad ng oxygen, tubig, carbon dioxide, at oxidative reactions na nagaganap sa panahon ng proseso ng pag-charge at discharge ng baterya.

Ang mekanismo ng pagbabawas ng electrolyte ay kinabibilangan ng solvent reduction, electrolyte reduction at impurity reduction tatlong aspeto: 1, ang pagbabawas ng solvent reduction PC at EC ay may kasamang electron reaction sa ikalawang proseso ng electronic reaction, ang pangalawang electron reaction forms Li2CO3: FONG, etc., sa una Sa panahon ng proseso ng paglabas, ang electrode potential ay malapit sa O.8V (vs.8V.

li/li +), PC / EC ay bumubuo ng electrochemical reaction sa graphite, na gumagawa ng CH = CHCH3 (G) / CH2 = CH2 (G) at LiCO3 (s) , Nagreresulta sa hindi maibabalik na pagkawala ng kapasidad sa mga graphite electrodes. Aurbach et al para sa isang malawak na uri ng mekanismo ng pagbabawas ng electrolyte at ang mga produkto nito sa isang metal lithium electrode at carbon-based na electrode, ay natagpuan na ang RocO2Li at propylene ay naganap sa isang elektronikong mekanismo ng reaksyon ng PC. Ang Roco2li ay napaka-sensitibo sa trace water.

Ang masikip na produkto ay Li2CO3 at propylene, ngunit walang Li2CO3 sa drying case. Iniulat ni Ein-Eliy na ang isang electrolyte na gawa sa diethyl carbonate (DEC) at diomethymethane (DMC), ang reaksyon ng reaksyon ay nangyayari sa baterya, at ang methyl carbonate (EMC) ay nabuo, at mayroong isang tiyak na pagkawala ng pagkawala ng kapasidad. Epekto.

2, ang pagbabawas ng reaksyon ng pagbabawas ng electrolyte ng electrolyte ay karaniwang itinuturing na kasangkot sa pagbuo ng ibabaw ng carbon electrode, at samakatuwid, ang mga uri at konsentrasyon nito ay makakaapekto sa pagganap ng carbon electrode. Sa ilang mga kaso, ang pagbawas ng electrolyte ay nag-aambag sa katatagan ng ibabaw ng carbon, at maaaring bumuo ng nais na layer ng passivation. Ito ay karaniwang pinaniniwalaan na ang pagsuporta sa electrolyte ay mas madaling bawasan kaysa sa solvent, at ang pagbabawas ng produkto pagsasama sa negatibong elektrod idineposito film at nakakaapekto sa kapasidad attenuation ng baterya.

Maraming reduction reactions na sumusuporta sa electrolytes ay maaaring mangyari tulad ng sumusunod: 3, ang nilalaman ng tubig sa Impurity reduction (1) Ang nilalaman ng tubig sa electrolyte ay gagawa ng LiOH (S) at Li2O deposition layer, na hindi nakakatulong sa lithium ion embedding, na nagiging sanhi ng hindi maibabalik na pagkawala ng kapasidad: H2O + E→OH- + 1 / 2H2OH- + Li +→LiOH (s) LiOH + Li ++ E-→Ang Li2O (S) + 1 / 2H2 ay gumagawa ng LiOH (S) upang ideposito ang ibabaw ng elektrod, bumuo ng isang malaking film sa ibabaw na may malaking pagtutol, na humahadlang sa Li + na naka-embed na graphite electrodes, na nagreresulta sa hindi maibabalik na pagkawala ng kapasidad. Katamtamang tubig sa solvent (100-300×10-6) Walang epekto sa pagganap ng graphite electrode. (2) Ang CO2 sa solvent ay maaaring bawasan sa negatibong elektrod upang mabuo ang CO at LiCO3 (S): 2CO2 + 2E- + 2LI +→Papataasin ng Li2CO3 + COCO ang baterya sa baterya, habang pinapataas ng Li2CO3 (S) ang resistensya ng baterya, pinatataas ang pagganap ng baterya.

(3) Ang pagkakaroon ng oxygen sa solvent ay bumubuo rin ng Li2O dahil ang potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng metal lithium at ang carbon ng ganap na parallel lithium ay maliit, at ang pagbawas ng electrolyte sa carbon ay katulad ng pagbawas sa lithium. Orihinal na 3: Ang self-discharge na self-discharge ay nangangahulugan na ang baterya ay natural na nawawala sa hindi nagamit na estado. Ang self-discharge ng baterya ng Lithium-ion ay nagreresulta sa dalawang kaso: ang isa ay nababaligtad na pagkawala ng kapasidad; ang pangalawa ay ang pagkawala ng hindi maibabalik na kapasidad.

Ang nababaligtad na pagkawala ng kapasidad ay nangangahulugan na ang kapasidad ng pagkawala ay maaaring mabawi habang nagcha-charge, at ang hindi nababalik na pagkawala ng kapasidad ay nababaligtad, at ang positibo at negatibong electrode ay maaaring gamitin sa micro-cell na paggamit kasama ang electrolyte sa estado ng pagsingil, at ang lithium ion ay naka-embed at desyerto, positibo at negatibong pag-embed at patayin. Ang mga lithium ions na naka-embed ay nauugnay lamang sa mga lithium ions ng electrolyte, at ang positibo at negatibong kapasidad ng electrode ay samakatuwid ay hindi balanse. Ang bahaging ito ng pagkawala ng kapasidad ay hindi na mababawi kapag nagcha-charge.

Gaya ng: Lithium manganese oxide positive electrode at solvent ay maaaring makabuo ng self-discharge na dulot ng self-discharge: ang mga solvent molecule (hal., PC) ay na-oxidized bilang microbial cells sa ibabaw ng conductive material carbon black o current fluid: pareho, negatibong electrode active substance Maaaring ito ay self-discharged mula sa electrolytic solution papunta sa electrolyte, at ang electrolyte (mga electrolyte) ay binabawasan ang electrolyte (s) LiPF6).

Ang lithium ion ay tinanggal mula sa negatibong elektrod ng microcontroller bilang negatibong elektrod ng estado ng pagsingil: self-discharge Mga Salik: Proseso ng produksyon ng mga positibong materyales sa elektrod, proseso ng paggawa ng baterya, mga katangian ng electrolyte, temperatura, oras. Ang self-discharge rate ay mahigpit na kinokontrol ng solvent oxidation rate, kaya ang katatagan ng solvent ay nakakaapekto sa buhay ng imbakan ng baterya. Ang oksihenasyon ng solvent ay nangyayari sa ibabaw ng carbon black, at ang carbon black surface area ay maaaring kontrolin ang self-discharge rate, ngunit para sa LIMN2O4 positive electrode material, bawasan din ang surface area ng active material, at ang kasalukuyang collector surface ay nakaharap sa paggamit ng solvent oxidation ay hindi maaaring balewalain.

Ang kasalukuyang na-leak ng diaphragm ng baterya ay maaari ding maging sanhi ng self-discharge sa baterya ng lithium ion, ngunit ang proseso ay limitado ng resistensya ng diaphragm, sa napakababang rate, at walang kinalaman sa temperatura. Isinasaalang-alang na ang self-discharge rate ng baterya ay malakas na umaasa sa temperatura, ang prosesong ito ay hindi isang kritikal na mekanismo sa self-discharge. Kung ang negatibong elektrod ay nasa estado ng sapat na kuryente, ang mga nilalaman ng baterya ay nawasak, na magreresulta sa permanenteng pagkawala ng kapasidad.