Lityum pil kapasite zayıflamasının neden analizinin analizi

著者：Iflowpower – Dodavatel přenosných elektráren

Bir lityum iyon pilinde, kapasite dengesi pozitif elektrotun negatif elektrota kütle oranı olarak ifade edilir, yani:<000000>gamma;= m + / m- =δXC- /δYC + üst formül C, elektrodun teorik coulomb kapasitesini ifade eder,δbiraz,δY, negatif ve pozitif elektrotlara yerleştirilen lityum iyonlarının kimyasal ölçümüne atıfta bulunmaktadır. Yukarıdaki formülden görüleceği üzere, iki kutbun kütle oranı, coulomb kapasite sayısına ve iki kutba göre karşılık gelen geri dönüşümlü lityum iyon sayısına bağlıdır. Genellikle kütle oranının küçük olması negatif elektrot malzemesinin eksik kullanılmasına neden olur; kütle oranının büyük olması ise negatif elektrotun aşırı yüklenmesi nedeniyle güvenlik tehlikesi yaratabilir.

Kısacası en optimize kalite oranında pil performansı optimumdur. İdeal Li-ION pil sistemine göre, çevrim süresi boyunca içerik miktarı değişmez ve her çevrimdeki başlangıç ​​kapasitesi belirli bir değerdedir, ancak gerçek durum çok daha karmaşıktır. Lityum iyon veya elektronların tüketilmesi veya ortaya çıkabilecek herhangi bir yan reaksiyon, pil kapasite dengesinde bir değişikliğe neden olabilir, pilin kapasite dengesi oluştuğunda bu değişiklik geri döndürülemez ve birden fazla döngü ile biriktirilebilir ve pil performansı ortaya çıkar.

Ciddi etki. Ayrıca lityum iyonunun oksidasyon tutulumu dışında elektrolit ayrışması, aktif madde çözünmesi, metal lityum birikimi vb. gibi çok sayıda yan reaksiyon da meydana gelmektedir. Orijinali: aşırı şarj 1, grafit negatif aşırı şarj: Pil aşırı şarj edildiğinde, lityum iyon negatif yüzeyde kolayca azalır: biriken lityum negatif yüzeyle örtülür ve lityumun gömülmesi engellenir.

Deşarj verimliliği azalır ve kapasite kaybı, orijinal: 1 döngüsel lityum ile azaltılabilir; 2 Li2CO3, LIF veya diğer ürünleri oluşturmak için biriken metal lityum ve çözücü veya destek elektroliti; 3 Metal lityum genellikle negatif elektrot ile diyafram arasında oluşur, muhtemelen Blokaj diyaframının gözenekleri pilin iç direncini artırır;. Hızlı şarj, çok büyük akım yoğunluğu, şiddetli negatif polarizasyon, lityum birikimi daha belirgin olacaktır. Bu durum negatif elektrodun aktif olduğu bir durumda kolaylıkla meydana gelebilir.

Ancak yüksek şarj oranı durumunda, pozitif ve negatif elektrot aktif oranı normal olsa bile metal lityum birikimi meydana gelebilir. 2, pozitif elektrot aktif direnci çok düşük olduğunda pozitif hassas reaksiyon çok düşüktür ve şarj edilmesi kolaydır. Pozitif geçiş, elektrokimyasal olarak inert maddelerin (CO3O4, MN2O3 vb.) oluşumundan dolayı kapasite kaybının oluşmasına neden olur.

), elektrotlar arasındaki kapasite dengesini bozar ve kapasite kaybı geri döndürülemez. (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 lityum manganez reaksiyonu, lityum manganez oksidin tamamen dağıldığı bir durumda meydana gelir:λ-Mno2→Mn2O3 + O2 (G) 3, elektrolit basınç 4,5V&39;tan yüksek olduğunda oksitlendiğinde ve elektrolit (örn.

, Li2CO3) ve gaz oksitlenir ve bu çözünmeyen maddeler elektrodun mikro gözeneklerini tıkayacaktır. Lityum iyonlarının göçü çevrim sırasında kapasite kaybına neden olur. Oksidasyon hızını etkileyen faktörler: İletken maddenin türü ve yüzey alanı büyüklüğü (karbon siyahı vb.)

) Pozitif elektrot malzemesinin yüzey alanı büyüklüğüne göre eklenen toplayıcı malzeme (karbon siyahı vb.) ile günümüzde kullanılan elektrolitik çözeltilerde en yüksek oksidasyon kapasitesine sahip olduğu düşünülmektedir. Çözeltinin elektrokimyasal oksidasyon süreci genellikle şu şekilde ifade edilir: çözelti→Oksidasyon ürünleri (gazlar, çözeltiler ve katı maddeler) + NE-herhangi bir çözücü oksidasyonu, elektrolit konsantrasyonunu artırabilir, elektrolit stabilitesi düşer ve sonunda pilin kapasitesi düşer.

Her şarjda az miktarda elektrolit tükettiğini varsayalım, o zaman akü grubunda daha fazla elektrolit var demektir. Sabit kaplar için bu, az miktarda etkin madde yüklenmesi anlamına gelir ve bu da başlangıç ​​kapasitesinde bir azalmaya neden olur. Ayrıca katı bir ürün oluşması durumunda elektrot yüzeyinde bir pasifleştirme filmi oluşacak ve bu da pilin çıkış voltajının artmasına neden olacaktır.

Orijinal 2: Elektrolit (Geri Dönüşüm) I Elektrot analizinde 1 Akü kapasitesinin azaltılması, elektrolitin akü kapasitesine ve dolaşım ömrüne karşı verdiği tepkimeyi olumsuz yönde etkileyecek ve gazın azalması nedeniyle aküyü artırarak güvenlik sorunlarına yol açacaktır. Pozitif elektrot analiz voltajı genellikle 4,5V&39;tan büyüktür (Li/Li+ ile ilgilidir), bu nedenle pozitifte analiz yapmak kolay değildir.

Bunun yerine elektrolitlerin analiz edilmesi daha çeşitlidir. 2, elektrolit negatif elektrotta analiz edilir: elektrolit, grafit ve diğer pithonal karbon negatifleri açısından yüksek değildir ve geri dönüşümsüz ise reaksiyona girmesi kolaydır. Birincil şarj ve deşarj sırasında elektrolitik çözelti analizi, elektrot yüzeyinde bir pasifleştirme filmi oluşturacaktır ve bu pasifleştirme filmi, elektrolit ve karbon negatif elektrotun daha fazla analiz edilmesini önleyebilir.

Böylece karbon negatif elektrodun yapısal kararlılığı korunmuş olur. İdeal olarak, elektrolitin indirgenmesi pasifleştirme filminin oluşum aşamasıyla sınırlıdır ve çevrim kararlı hale geldiğinde işlem artık gerçekleşmez. Pasivasyon filminin elektrolit tuzunun oluşumunun azaltılması, pasivasyon filminin stabilizasyonunu kolaylaştıran pasivasyon filminin oluşumunda yer alır, ancak çözücüye indirgenen çözünmüş malzeme çözücü indirgeme ürünü tarafından olumsuz etkilenir; (2) elektrolit tuzu indirgemesi Elektrolitik çözeltinin konsantrasyonu azaldı ve sonunda pil kapasitesi azaldı (LIF, LiXPF5-X, PF3O ve PF3 üretmek için LiPF6 indirgemesi); (3) Pasivasyon filminin oluşumu, kutup kapasitesinin dengesizliğine neden olabilecek lityum iyonlarını tüketmektir.

Tüm pil küçüldü. (4) Pasivasyon filminde çatlak varsa, çözücü molekülü pasifleştirme filminin kalınlaşması için transfer edilebilir, bu sadece daha fazla lityum tüketmekle kalmaz, aynı zamanda karbon yüzeyindeki mikro gözenekleri tıkayabilir, bu da lityumun gömülmesini ve boşaltılmasını engelleyerek geri döndürülemez kapasite kaybına neden olur. CO2, N2O, CO, SO2 vb. gibi bazı inorganik katkı maddeleri ekleyin.

, pasifleştirme filminin oluşumunu hızlandırabilir ve çözücünün sembolizasyonunu ve analizini engelleyebilir ve taç eter organik katkı maddesinin eklenmesi aynı etkiye sahiptir, burada 12 taç 4 eter en iyisidir. Film oluşturma kapasitesi kaybının faktörleri: (1) Karbon türü; (2) elektrolit bileşenleri; (3) elektrot veya elektrolit içindeki katkı maddeleri. BLYR, iyon değişim reaksiyonunun aktif malzemenin yüzeyinden çekirdeğine doğru ilerlediğini, oluşan yeni fazın gömüldüğünü ve parçacıkların yüzeyinde düşük iyon ve elektron iletkenliği oluştuğunu, dolayısıyla depolama sonrasında spinel oluştuğunu düşünmektedir.

Depolama yerine daha çok kutuplaşma var. ZHANG, elektrot malzemesinden önce ve sonra AC empedans spektrumunun karşılaştırmalı ayrışmasını, yeni çevrim sayısıyla yüzey pasifleştirme tabakasının direncinin arttığını ve arayüz kapasitansının azaldığını keşfetti. Pasivasyon tabakasının kalınlığını yansıtan çevrim sayısı eklenir.

Manganın çözünmesi ve elektrolitin analizi sonucunda pasifleşme filmi oluşur ve yüksek sıcaklık koşulları bu reaksiyonlar için daha elverişlidir. Bu durum aktif madde parçacıklarının dolaylı direncine ve Li+ göç direncinin artmasına neden olacak, dolayısıyla pilin polarizasyonu artacak ve şarj ve deşarj tamamlanmayacak, kapasite düşecektir. II elektrolitik çözelti indirgeyici mekanizma elektroliti genellikle oksijen, su, karbondioksit gibi safsızlıklar içerir ve oksidatif reaksiyonlar akü şarj ve deşarj işlemi sırasında meydana gelir.

Elektrolitin indirgeme mekanizması, çözücü indirgemesi, elektrolit indirgemesi ve safsızlık indirgemesi olmak üzere üç yönü içerir: 1, çözücü indirgemesi PC ve EC&39;nin indirgemesi, ikinci elektronik reaksiyon sürecine bir elektron reaksiyonu içerir, ikinci elektron reaksiyonu Li2CO3 oluşturur: FONG, vb., ilkinde Deşarj işlemi sırasında, elektrot potansiyeli O.8V&39;a yakındır (karşılaştırıldığında

li/li+), PC/EC, grafit üzerinde elektrokimyasal reaksiyon oluşturarak CH = CHCH3 (G) / CH2 = CH2 (G) ve LiCO3 (k) üretir ve bu da grafit elektrotlarda geri döndürülemez kapasite kaybına neden olur. Aurbach ve arkadaşları, metal lityum elektrot ve karbon esaslı elektrot üzerinde çok çeşitli elektrolit indirgeme mekanizması ve ürünleri için, RocO2Li ve propilenin PC&39;nin elektronik reaksiyon mekanizmasında meydana geldiğini buldular. Roco2li eser miktardaki suya karşı çok hassastır.

Sıkı ürün Li2CO3 ve propilen&39;dir, ancak kurutma kabında Li2CO3 yoktur. Ein-Eliy, dietil karbonat (DEC) ve diometimetandan (DMC) oluşan bir elektrolitin, bataryada reaksiyona girerek metil karbonat (EMC) oluşturduğunu ve belirli bir kapasite kaybının meydana geldiğini bildirdi. Darbe.

2, elektrolitin indirgenme reaksiyonunun genellikle karbon elektrot yüzeyinin oluşumunda rol oynadığı kabul edilir ve bu nedenle, bunların türleri ve konsantrasyonları karbon elektrotun performansını etkileyecektir. Bazı durumlarda elektrolitin indirgenmesi karbon yüzeyinin stabilitesine katkıda bulunur ve istenilen pasifleştirme tabakasını oluşturabilir. Destekleyici elektrolitin çözücüden daha kolay indirgendiği ve negatif elektrotta biriken filmde indirgenme ürününün bulunmasının, akünün kapasite zayıflamasını etkilediği genel olarak kabul edilmektedir.

Elektrolitleri destekleyen çeşitli indirgeme reaksiyonları aşağıdaki gibi meydana gelebilir: 3, Kirlilik indirgemesindeki su içeriği (1) Elektrolitteki su içeriği, lityum iyon gömülmesine elverişli olmayan ve geri döndürülemez kapasite kaybına neden olan LiOH (S) ve Li2O biriktirme katmanları üretecektir: H2O + E→OH- + 1 / 2H2OH- + Li +→LiOH (s) LiOH + Li ++ E-→Li2O(S)+1/2H2, elektrot yüzeyine LiOH(S) çökelterek, büyük bir dirence sahip geniş bir yüzey filmi oluşturur ve Li+ gömülü grafit elektrotların geçişini engelleyerek geri dönüşümsüz kapasite kaybına neden olur. Çözücüde orta su (100-300×10-6) Grafit elektrot performansı üzerinde bir etkisi yoktur. (2) Çözücüdeki CO2, negatif elektrotta CO ve LiCO3 (S) oluşturmak üzere indirgenebilir: 2CO2 + 2E- + 2LI +→Li2CO3 + COCO aküdeki pil ömrünü uzatırken, Li2CO3 (S) ise akü direncini arttırarak akü performansını yükseltir.

(3) Çözücüde oksijenin varlığı da Li2O oluşturur, çünkü metal lityum ile tamamen paralel lityumun karbonu arasındaki potansiyel farkı küçüktür ve elektrolitin karbon üzerindeki indirgenmesi lityumdaki indirgenmeye benzerdir. Orijinal 3: Kendiliğinden deşarj Kendiliğinden deşarj, pilin kullanılmadığı durumda doğal olarak kaybolması anlamına gelir. Lityum-iyon pillerin kendi kendine deşarj olması iki durumda ortaya çıkar: Birincisi geri dönüşümlü kapasite kaybıdır; ikincisi ise geri dönüşümsüz kapasite kaybıdır.

Geri dönüşümlü kapasite kaybı, şarj sırasında kayıp kapasitesinin geri kazanılabileceği anlamına gelir ve geri dönüşümsüz kapasite kaybı tersine çevrilir ve pozitif ve negatif elektrot, şarj durumunda elektrolit ile mikro hücre kullanımında kullanılabilir ve lityum iyon gömülü ve boş, pozitif ve negatif gömülü ve kapalıdır. Gömülü lityum iyonları sadece elektrolitin lityum iyonlarıyla ilişkilidir ve dolayısıyla pozitif ve negatif elektrot kapasitesi dengesizdir. Kapasite kaybının bu kısmı şarj sırasında telafi edilemez.

Örneğin: Lityum manganez oksit pozitif elektrot ve çözücü, kendi kendine deşarjdan kaynaklanan kendi kendine deşarj üretebilir: çözücü molekülleri (örneğin, PC) iletken malzeme karbon siyahı veya akım sıvısının yüzeyindeki mikrobiyal hücreler olarak oksitlenir: aynı, negatif elektrot aktif madde Elektrolitik çözeltiden elektrolite kendi kendine deşarj olabilir ve elektrolit (örneğin LiPF6) elektrolit (örneğin LiPF6) tarafından indirgenir.

Lityum iyon, şarj durumunun negatif elektrodu olarak mikrodenetleyicinin negatif elektrodundan çıkarılır: kendi kendine deşarj Etkenler: Pozitif elektrot malzemelerinin üretim süreci, pil üretim süreci, elektrolit özellikleri, sıcaklık, zaman. Kendiliğinden deşarj oranı, çözücünün oksidasyon hızı tarafından sıkı bir şekilde kontrol edilir, bu nedenle çözücünün kararlılığı, pilin depolama ömrünü etkiler. Çözücünün oksidasyonu karbon siyahının yüzeyinde meydana gelir ve karbon siyahı yüzey alanı kendi kendine deşarj oranını kontrol edebilir, ancak LIMN2O4 pozitif elektrot malzemesi için, aktif malzemenin yüzey alanını da sıkıca azaltır ve akım toplayıcı yüzeyi çözücü oksidasyonunun kullanımına karşı karşıyadır, bu göz ardı edilemez.

Pil diyaframından sızan akım da lityum iyon pilde kendi kendine deşarja neden olabilir, ancak bu süreç diyafram direnciyle sınırlıdır ve çok düşük bir oranda gerçekleşir, sıcaklıkla ilgisi yoktur. Pilin kendi kendine deşarj hızının büyük oranda sıcaklığa bağlı olduğu düşünüldüğünde, bu süreç kendi kendine deşarjda kritik bir mekanizma değildir. Eğer negatif elektrot yeterli elektrik durumunda ise, pilin içindekiler imha olur ve bu da kalıcı kapasite kaybına neden olur.