Повлиян от горещата степен на пазара на електрически превозни средства,литиево-йонни батерии, като един от основните компоненти на електрическите превозни средства, бяха подчертани до голяма степен.Хората се ангажират да разработят литиево-йонна батерия с дълъг живот, висока мощност и добра безопасност.Сред тях затихването налитиево-йонна батериякапацитетът е много достоен за вниманието на всички, само пълно разбиране на причините за отслабването на литиево-йонните батерии или механизма, за да можете да предпишете правилното лекарство за решаване на проблема, този капацитет на литиево-йонните батерии защо затихване?
Причини за намаляване на капацитета на литиево-йонните батерии
1. Материал на положителния електрод
LiCoO2 е един от често използваните катодни материали (категорията 3C е широко използвана и захранващите батерии основно носят троен и литиево-железен фосфат).Тъй като броят на циклите се увеличава, загубата на активни литиеви йони допринася повече за намаляването на капацитета.След 200 цикъла LiCoO2 не претърпява фазов преход, а по-скоро промяна в ламеларната структура, което води до трудности при де-вграждането на Li+.
LiFePO4 има добра структурна стабилност, но Fe3+ в анода се разтваря и редуцира до метал Fe върху графитния анод, което води до повишена поляризация на анода.Обикновено разтварянето на Fe3+ се предотвратява чрез покритието на частиците LiFePO4 или избора на електролит.
NCM трикомпонентни материали ① Йоните на преходния метал в катодния материал от оксид на преходния метал лесно се разтварят при високи температури, като по този начин се освобождават в електролита или се отлагат върху отрицателната страна, причинявайки отслабване на капацитета;② Когато напрежението е по-високо от 4,4 V спрямо Li+/Li, структурната промяна на троичния материал води до влошаване на капацитета;③ Li-Ni смесени редове, водещи до блокиране на Li+ канали.
Основните причини за влошаване на капацитета в базирани на LiMnO4 литиево-йонни батерии са 1. необратими фазови или структурни промени, като аберацията на Ян-Телер;и 2. разтваряне на Mn в електролита (наличие на HF в електролита), реакции на диспропорциониране или редукция в анода.
2. Материали за отрицателни електроди
Генерирането на литиево утаяване от анодната страна на графита (част от лития става „мъртъв литий“ или генерира литиеви дендрити), при ниски температури дифузията на литиевите йони се забавя лесно, което води до литиево утаяване, а литиево утаяване също е склонно да се появи когато съотношението N/P е твърде ниско.
Повтарящото се разрушаване и растеж на SEI филма от страната на анода води до изчерпване на литий и повишена поляризация.
Повтарящият се процес на вграждане на литий/отстраняване на литий в анода на основата на силиций може лесно да доведе до разширяване на обема и напукване на силициевите частици.Следователно за силициевия анод е особено важно да се намери начин да се попречи на обемното му разширяване.
3.Електролит
Фактори в електролита, които допринасят за влошаване на капацитета налитиево-йонни батериивключват:
1. Разлагане на разтворители и електролити (сериозна повреда или проблеми с безопасността, като например производство на газ), за органични разтворители, когато окислителният потенциал е по-голям от 5V спрямо Li+/Li или редукционният потенциал е по-нисък от 0,8V (различно напрежение на разлагането на електролита е различен), лесен за разлагане.За електролита (напр. LiPF6), лесно се разлага при по-висока температура (над 55 ℃) поради лоша стабилност;.
2. С увеличаването на броя на циклите реакцията между електролита и положителните и отрицателните електроди се увеличава, което води до отслабване на капацитета за пренос на маса.
4.Диафрагма
Диафрагмата може да блокира електроните и да изпълнява предаването на йони.Но способността на диафрагмата да транспортира Li+ се намалява, когато отворите на диафрагмата са блокирани от продукти на разлагане на електролита и т.н., или когато диафрагмата се свива при високи температури, или когато диафрагмата старее.В допълнение, образуването на литиеви дендрити, пробиващи диафрагмата, което води до вътрешно късо съединение, е основната причина за неговата повреда.
5. Събиране на течност
Причината за загубата на капацитет поради колектора обикновено е корозията на колектора.Медта се използва като отрицателен колектор, защото лесно се окислява при високи потенциали, докато алуминият се използва като положителен колектор, тъй като е лесно да се образува литиево-алуминиева сплав с литий при ниски потенциали.При ниско напрежение (до 1,5 V и по-ниско, прекомерно разреждане) медта се окислява до Cu2+ в електролита и се отлага върху повърхността на отрицателния електрод, възпрепятствайки отделянето на литий, което води до влошаване на капацитета.И от положителната страна, презареждането набатерияпричинява питинг на алуминиевия колектор, което води до увеличаване на вътрешното съпротивление и влошаване на капацитета.
6. Коефициенти на зареждане и разреждане
Прекомерните множители на зареждане и разреждане могат да доведат до ускорено влошаване на капацитета на литиево-йонните батерии.Увеличаването на множителя на зареждане/разреждане означава, че поляризационният импеданс на батерията се увеличава съответно, което води до намаляване на капацитета.В допълнение, напрежението, предизвикано от дифузия, генерирано от зареждане и разреждане при високи скорости на умножение, води до загуба на катоден активен материал и ускорено стареене на батерията.
В случай на презареждане и презареждане на батерии, отрицателният електрод е предразположен към утаяване на литий, механизмът за отстраняване на излишния литий от положителния електрод се срива и окислителното разлагане на електролита (появата на странични продукти и производството на газ) се ускорява.Когато батерията е прекомерно разредена, медното фолио има тенденция да се разтваря (възпрепятствайки отделянето на литий или директно генерирайки медни дендрити), което води до влошаване на капацитета или повреда на батерията.
Проучванията на стратегията за зареждане показват, че когато напрежението на прекъсване на зареждането е 4 V, подходящото намаляване на напрежението на прекъсване на зареждането (напр. 3,95 V) може да подобри живота на батерията.Доказано е също, че бързото зареждане на батерия до 100% SOC се разпада по-бързо от бързото зареждане до 80% SOC.В допълнение, Li et al.установи, че въпреки че пулсирането може да подобри ефективността на зареждане, вътрешното съпротивление на батерията ще се повиши значително и загубата на активен материал на отрицателния електрод е сериозна.
7.Температура
Ефектът на температурата върху капацитета налитиево-йонни батериисъщо е много важно.Когато работите при по-високи температури за продължителни периоди от време, има увеличаване на страничните реакции в батерията (напр. разлагане на електролита), което води до необратима загуба на капацитет.Когато работите при по-ниски температури за продължителни периоди от време, общият импеданс на батерията се увеличава (проводимостта на електролита намалява, SEI импедансът се увеличава и скоростта на електрохимичните реакции намалява) и е склонна да се появи литиева утайка от батерията.
Горното е основната причина за влошаване на капацитета на литиево-йонната батерия, чрез горното въведение вярвам, че имате разбиране за причините за влошаване на капацитета на литиево-йонната батерия.
Време на публикуване: 24 юли 2023 г