Под утицајем врућине тржишта електричних возила,литијум-јонске батерије, као једна од основних компоненти електричних возила, у великој мери су наглашене.Људи су посвећени развоју дуговечне, велике снаге, добре сигурносне литијум-јонске батерије.Међу њима, слабљење одлитијум јонска батеријаКапацитет је веома вредан свачије пажње, само потпуно разумевање разлога слабљења литијум-јонских батерија или механизма, како би се могао преписати прави лек за решавање проблема, тај капацитет литијум-јонских батерија зашто се слабљење?
Разлози за деградацију капацитета литијум-јонских батерија
1. Материјал позитивне електроде
ЛиЦоО2 је један од најчешће коришћених катодних материјала (категорија 3Ц се широко користи, а енергетске батерије у основи носе тернарни и литијум гвожђе фосфат).Како се број циклуса повећава, губитак активних литијум јона више доприноси опадању капацитета.Након 200 циклуса, ЛиЦоО2 није прошао фазну транзицију, већ промену у ламелној структури, што је довело до потешкоћа у уклањању Ли+.
ЛиФеПО4 има добру структурну стабилност, али Фе3+ у аноди се раствара и редукује у Фе метал на графитној аноди, што резултира повећаном поларизацијом аноде.Генерално, растварање Фе3+ се спречава премазивањем честица ЛиФеПО4 или избором електролита.
НЦМ тернарни материјали ① Јони прелазног метала у материјалу катоде оксида прелазног метала лако се растварају на високим температурама, ослобађајући се на тај начин у електролиту или таложе на негативној страни изазивајући слабљење капацитета;② Када је напон већи од 4,4В у односу на Ли+/Ли, структурна промена тернарног материјала доводи до деградације капацитета;③ Ли-Ни мешовити редови, што доводи до блокаде Ли+ канала.
Главни узроци деградације капацитета у литијум-јонским батеријама на бази ЛиМнО4 су 1. неповратне фазе или структурне промене, као што је Јан-Теллерова аберација;и 2. растварање Мн у електролиту (присуство ХФ у електролиту), реакције диспропорционисања или редукције на аноди.
2. Материјали негативних електрода
Стварање преципитације литијума на анодној страни графита (део литијума постаје "мртав литијум" или генерише литијум дендрите), на ниским температурама, дифузија литијум јона се лако успорава што доводи до таложења литијума, а такође је склона и таложењу литијума када је однос Н/П пренизак.
Поновљено уништавање и раст СЕИ филма на анодној страни доводи до исцрпљивања литијума и повећане поларизације.
Поновљени процес уградње/де-литијума уклањања литијума у аноду на бази силицијума може лако довести до проширења запремине и пуцања честица силицијума.Због тога је за силицијумску аноду посебно важно пронаћи начин да се спречи њено ширење запремине.
3.Елецтролите
Фактори у електролиту који доприносе деградацији капацитеталитијум-јонске батеријеукључују:
1. Распадање растварача и електролита (озбиљан квар или безбедносни проблеми као што је производња гаса), за органске раствараче, када је оксидациони потенцијал већи од 5В у односу на Ли+/Ли или редукциони потенцијал мањи од 0,8В (различити напон распадања електролита је различити), лако се разлажу.За електролит (нпр. ЛиПФ6), лако се разлаже на вишој температури (преко 55℃) због лоше стабилности;.
2. Како се број циклуса повећава, реакција између електролита и позитивне и негативне електроде се повећава, због чега капацитет преноса масе слаби.
4.Дијафрагма
Дијафрагма може блокирати електроне и испунити пренос јона.Међутим, способност дијафрагме да транспортује Ли+ је смањена када су отвори дијафрагме блокирани продуктима распадања електролита, итд., или када се дијафрагма скупља на високим температурама, или када дијафрагма стари.Поред тога, формирање литијумских дендрита који пробијају дијафрагму што доводи до унутрашњег кратког споја је главни разлог његовог квара.
5. Сакупљање течности
Узрок губитка капацитета због колектора је генерално корозија колектора.Бакар се користи као негативни колектор јер се лако оксидира при високим потенцијалима, док се алуминијум користи као позитивни колектор јер се лако формира литијум-алуминијумска легура са литијумом при ниским потенцијалима.Под ниским напоном (од 1,5 В и испод, прекомерно пражњење), бакар оксидира до Цу2+ у електролиту и таложи се на површини негативне електроде, ометајући уклањање литијума, што доводи до деградације капацитета.А са позитивне стране, прекомерно пуњењебатеријаизазива питтинг алуминијумског колектора, што доводи до повећања унутрашњег отпора и деградације капацитета.
6. Фактори пуњења и пражњења
Превелики множитељи пуњења и пражњења могу довести до убрзане деградације капацитета литијум-јонских батерија.Повећање множитеља пуњења/пражњења значи да се импеданса поларизације батерије у складу с тим повећава, што доводи до смањења капацитета.Поред тога, дифузијом изазван стрес који настаје пуњењем и пражњењем при високим стопама умножавања доводи до губитка активног материјала катоде и убрзаног старења батерије.
У случају прекомерног пуњења и прекомерног пражњења батерија, негативна електрода је склона таложењу литијума, механизам за уклањање прекомерног литијума позитивне електроде се урушава, а оксидативно разлагање електролита (појава нуспроизвода и стварање гаса) се убрзава.Када је батерија превише испражњена, бакарна фолија има тенденцију да се раствори (ометајући уклањање литијума или директно генерисање бакарних дендрита), што доводи до деградације капацитета или квара батерије.
Студије стратегије пуњења су показале да када је напон прекида пуњења 4В, одговарајуће смањење напона прекида пуњења (нпр. 3,95В) може побољшати животни век батерије.Такође се показало да брзо пуњење батерије до 100% СОЦ пропада брже од брзог пуњења до 80% СОЦ.Поред тога, Ли ет ал.открили су да иако пулсирање може побољшати ефикасност пуњења, унутрашњи отпор батерије ће значајно порасти, а губитак активног материјала негативне електроде је озбиљан.
7.Температуре
Утицај температуре на капацитетлитијум-јонске батеријетакође је веома важно.Када се ради на вишим температурама током дужег временског периода, долази до повећања споредних реакција унутар батерије (нпр. распадање електролита), што доводи до неповратног губитка капацитета.Када ради на нижим температурама током дужег временског периода, укупна импеданса батерије се повећава (смањује се проводљивост електролита, повећава се импеданса СЕИ, а брзина електрохемијских реакција смањује), а долази до таложења литијума из батерије.
Горе наведено је главни разлог за деградацију капацитета литијум-јонске батерије, кроз горњи увод верујем да разумете узроке деградације капацитета литијум-јонске батерије.
Време поста: 24. јул 2023