لماذا تنخفض سعة بطارية الليثيوم؟

الأقطاب الكهربائية الإيجابية والسلبية والكهربائي والفاصل هي المكونات الهامة لبطارية ليثيوم أيون.تحدث تفاعلات إدراج الليثيوم واستخراجها في الأقطاب الإيجابية والسلبيةو كمية الليثيوم المضافة في كل كهرباء هي العامل الرئيسي الذي يؤثر على سعة البطاريةالحفاظ على توازن سعة الأقطاب الإيجابية والسلبية أمر ضروري لضمان أداء البطارية الأمثل.

بشكل عام ، تستخدم بطاريات ليثيوم أيون محلول إلكتروليت يتكون من محلول عضوي و إلكتروليت (ملح الليثيوم).يجب أن يمتلك هذا المحلول الكهربائي موصلة واستقرار كافية، ويكون متوافقًا مع الأقطاب الكهربائية. بالنسبة للمفصل ، فإن أدائه هو العامل الرئيسي الذي يحدد المقاومة الداخلية للبطارية وهيكل الواجهة ،يؤثر بشكل مباشر على تدهور القدرةفمن شأن جهاز فصل عالي الجودة أن يحسن بشكل كبير من سعة وأداء بطارية ليثيوم أيون بشكل عاموظيفة الفاصل هي بشكل رئيسي لفصل الأقطاب الإيجابية والسلبية، مما يمنع الدوائر القصيرة الناجمة عن الاتصال بينهما ، مع السماح أيضًا لأيونات الإلكتروليت بالمرور ، وبالتالي زيادة كفاءة البطارية إلى أقصى حد.

التفاعلات الكيميائية في بطاريات ليثيوم أيون لا تشمل فقط تفاعلات الـ ريدوكس أثناء إدراج و استخراج ليثيوم أيونولكن أيضا ردود الفعل الجانبية مثل تشكيل وتدمير فيلم SEI على سطح الكهرباء السلبية، وتحلل الإلكتروليت ، والتغيرات الهيكلية وذوبان المواد النشطة. هذه التفاعلات الجانبية كلها هي أسباب تدهور سعة بطارية ليثيوم أيون.

فقدان السعة والفقدان أثناء دورة البطارية هي ظواهر لا مفر منها. لذلك، من أجل تحسين سعة البطارية وأدائها،علماء من مختلف المجالات في الداخل والخارج قد درسوا بدقة آليات فقدان سعة بطارية الليثيومفي الوقت الحاضر، والعوامل الرئيسية التي تسبب تساقط بطارية ليثيوم أيون السعة تشمل تكوين أفلام سلبية SEI على أسطح الأقطاب الكهربائية الإيجابية والسلبية، وترسب معدن الليثيوم،حل المواد النشطة في الإلكترودات، حدوث تفاعلات ريدوكس أو تفاعلات جانبية في الأندود والكاثود، والتغيرات الهيكلية، وتغيرات المراحل.التغيرات في تساقط سعة بطارية الليثيوم أيون وأسبابها لا تزال قيد البحث المستمر.

العديد من أنواع المواد النشطة يمكن استخدامها كإلكترودات سلبية في بطاريات ليثيوم أيون، مع الكربون القائم على، القائم على السيليكون، القائم على القصدير،ومواد الكهرباء السلبية من تيتانيت الليثيوم هي المواد الرئيسيةأنواع مختلفة من مواد الكربون تظهر خصائص كهروكيميائية مختلفة.مناسبة بشكل جيد لتداخل الليثيوم وتفكيكهوبالإضافة إلى ذلك، فإن الجرافيت بأسعار معقولة ومتوفر بسهولة، مما يجعله يستخدم على نطاق واسع.

أثناء الشحن الأولي وتفريغ بطارية ليثيوم أيون، تتحلل جزيئات المذيب على سطح الجرافيت، وتشكل فيلمًا من التجاوز يسمى SEI (حقن الرواسب).هذا التفاعل يؤدي إلى فقدان غير قابل للإصلاح للقدرةأثناء الشحن الزائد ، يحدث ترسب ليتيم المعدن على سطح الكهرباء السلبية ،وخاصة عندما تكون المادة النشطة في الأقطاب الإيجابية أكثر من المادة النشطة في الأقطاب السلبيةيمكن أن يحدث ترسب المعدن الليثيوم أيضا في ظل ظروف عالية المعدل.

بشكل عام ، يتسبب تكوين معدن الليثيوم مما يؤدي إلى تساقط القدرة في بطاريات الليثيوم في المقام الأول من الآتي:

أولاًيقلل من كمية الليثيوم الدوري في البطارية

ثانياً،يتفاعل معالجة الليثيوم مع المواد الكهربائية أو المذيبات لتشكيل منتجات جانبية أخرى.
ثالثاً،يتراكم معدن الليثيوم بشكل رئيسي بين الأقطاب السلبية والفاصل، مما يسبب انسداد المسام وزيادة المقاومة الداخلية.الآلية التي تؤثر بها مواد الجرافيت المختلفة على تساقط سعة بطاريات ليثيوم أيون تختلف. الجرافيت الطبيعي له مساحة سطحية محددة أعلى؛ وبالتالي فإن تفاعلات التفريغ الذاتي ستؤدي إلى فقدان القدرة في بطاريات ليثيوم أيون.كالكترود السلبي، لديها مقاومة كهربائية كيميائية أعلى من الجرافيت الاصطناعي. بالإضافة إلى ذلك، عوامل مثل انفصال الهيكل الطبقي للكهرباء السلبية أثناء الدورة،تشتت العوامل الموصلة أثناء تصنيع الأقطاب الكهربائية، وزيادة المقاومة الكهروكيميائية أثناء التخزين كلها عوامل مهمة تسهم في فقدان القدرة في بطاريات ليثيوم أيون.

يحدث زيادة شحن الأقطاب الكهربائية الإيجابية بشكل رئيسي عندما تكون نسبة مادة الأقطاب الكهربائية الإيجابية منخفضة للغاية ،مما يؤدي إلى عدم توازن السعة بين الأقطاب الكهربائية ويتسبب في فقدان السعة لا رجعة فيه في بطاريات ليثيوم أيونعلاوة على ذلك، the coexistence and continuous accumulation of oxygen and combustible gases released from the decomposition of the positive electrode material and electrolyte may pose safety hazards to the use of lithium-ion batteries.

ACEY-BCT506-512Hاختبار تفريغ شحن البطاريةتستخدم لتشكيل البطارية وقياس السعة واختبار معايير الأداء، الخ.إنه نظام اختبار شامل للبطارية من نوع master-slave يتكون من جهاز كمبيوتر و جهاز كمبيوتر صغير ذو شريحة واحدةهيكلها متقدم، والأداء موثوق به، والتشغيل مريح، والكفاءة عالية، ولها نسبة عالية للغاية من التكلفة والأداء.إنه معدات اختبار إنتاج لا غنى عنها لمصنعي بطاريات الليثيوم، مصنعي قياسات القدرة والمؤسسات البحثية.

إذا كان الجهد شحن بطارية ليثيوم أيون مرتفعة جدا، فإنه سوف يسبب الأكسدة من الكهربائي وتوليد بعض المنتجات الجانبية، والتي سوف تسد الميكروبورات الكهرباء،يعيق هجرة أيونات الليثيوم وبالتالي يسبب تغييرات في تساقط سعة الدورة• استقرار الالكتروليت يتناسب عكسيا مع تركيزه؛ ارتفاع التركيز يؤدي إلى انخفاض الاستقرار، وبالتالي يؤثر على سعة بطارية ليثيوم أيون.أثناء الشحن، يتم استهلاك الكهربائيات ، مما يتطلب إعادة التجميع أثناء التجميع ، مما يقلل من كمية المواد النشطة ويؤثر على القدرة الأولية.

يتكون الالكتروليت من الكتروليت والمذيب والمواد المضافة، وتؤثر خصائصه على عمر البطارية والقدرة المحددة وأداء معدل الشحن / الفراغ والسلامة.تحلل الكهربائي والذيب يسبب فقدان القدرةخلال دورة الشحن / التفريغ الأولية ، فإن تشكيل فيلم SEI على سطح الكهرباء السلبية بواسطة المذيبات والمواد الأخرى يؤدي إلى فقدان سعة لا رجعة فيه ، وهو أمر لا مفر منه.وجود الشوائب مثل الماء أو فلوريد الهيدروجين في المادة الكهربائية قد يسبب تحلل المادة الكهربائية LiPF6 عند درجات حرارة أعلى،والمنتجات الناتجة تتفاعل مع مواد الأقطاب الإيجابية، مما يؤثر على سعة البطارية.

في الوقت نفسه، تتفاعل بعض المنتجات مع المذيب، مما يؤثر على استقرار فيلم SEI على سطح الكهرباء السلبية ويسبب تدهور أداء بطارية ليثيوم أيون.إذا كانت منتجات تحلل الكهربائي غير متوافقة مع الكهربائي، فإنها ستغلق منافذ الأقطاب الكهربائية الإيجابية أثناء الهجرة، مما يؤدي إلى تساقط سعة البطارية.حدوث ردود فعل جانبية بين الالكتروليت والإلكترودات الإيجابية والسلبية للبطارية، وكذلك المنتجات الجانبية الناتجة عن ذلك، هي العوامل الرئيسية التي تسبب تدهور سعة البطارية.

عادة ما تعاني بطاريات الليثيوم أيون من فقدان القدرة، وهي عملية تعرف باسم التفريغ الذاتي، والتي تنقسم إلى فقدان القدرة المعكوس وغير المعكوس.معدل أكسدة المذيب يؤثر مباشرة على معدل التفريغ الذاتيقد تتفاعل المواد النشطة في الأقطاب الإيجابية والسلبية مع المحلول أثناء الشحن ، مما يؤدي إلى هجرة أيونات الليثيوم ، وعدم توازن القدرة ، وتدهور لا رجعة فيه.تقليل مساحة سطح المادة النشطة يمكن أن يقلل من معدل فقدان القدرة، وتحلل المذيب يؤثر على عمر تخزين البطارية. يمكن أن يؤدي تسرب جهاز الفصل أيضًا إلى فقدان القدرة ، ولكن هذا أقل احتمالاً. إذا استمر التفريغ الذاتي لفترة طويلة ، فإن التفريغ الذاتي يمكن أن يؤدي إلى فقدان الطاقة.سيؤدي إلى ترسب ليتيوم معدني، مما يؤدي إلى تفكك السعة في كل من الأقطاب الإيجابية والسلبية.

أثناء الشحن ، تكون المادة النشطة في الأقطاب الكهربائية الإيجابية للبطارية غير مستقرة ، مما يتسبب في تفاعلها مع الالكتروليت ويؤثر على سعة البطارية.من بين العوامل التي تؤثر على سعة البطارية، العيوب الهيكلية في مادة الكاثود، والقدرة على الشحن عالية للغاية، ومحتوى الكربون الأسود هي العوامل الرئيسية.

الـ (سبينيل) (LiMn2O4) وفرة و غير مكلفة في بلدي، تمتلك استقرارًا حراريًا جيدًا، وهي مادة أساسية للكاثودات البطارية.تخزين الكاثودات LiMn2O4 عند درجات حرارة عالية وخلال دورات شحن وتفريغ البطارية يؤدي إلى تدهور السعة، أساسا بسبب العوامل التالية: أولا، في ظل ظروف الجهد العالي، تحدث تفاعلات الكهروكيميائية في الكهربائي، عموما فوق 4.0 فولت؛ ثانيا،يذوب Mn في LiMn2O4 في الإلكتروليت، مما يسبب تفاعل عدم التكافؤ الذي يزعزع الهيكل البلورية للمادة الكاثودية.

وبما أن الكربون الأسود هو مادة غير نشطة ولا تشارك في تفاعل التفريغ ، فإن محتوى الكربون الأسود المفرط في مادة الكاثود سيؤثر على قوته وقدرته.,يجب إضافتها بشكل مناسب. بالإضافة إلى ذلك، فإن ناقل النقل يولد مادة تحفيزية على سطح الكربون الأسود،الذي يمكن أن يعزز معدل تحلل أيونات المعادن ويعزز بشكل فعال حل المواد الفعالة.

(أيسي) الطاقة الجديدةمتخصصة في البحث والتصنيع في المعدات المتطورة لبطاريات ليثيوم أيون.اختبار سعة بطارية الليثيومرجاءً لا تتردد في الاتصال بنا في أي وقت