Γιατί μειώνεται η χωρητικότητα της μπαταρίας λιθίου;

Τα θετικά και αρνητικά ηλεκτρόδια, ο ηλεκτρολύτης και ο διαχωριστής είναι τα σημαντικά συστατικά μιας μπαταρίας ιόντων λιθίου.Οι αντιδράσεις εισαγωγής και εξαγωγής λιθίου συμβαίνουν στα θετικά και αρνητικά ηλεκτρόδια, και η ποσότητα λιθίου που εισάγεται σε κάθε ηλεκτρόδιο είναι ο κύριος παράγοντας που επηρεάζει την χωρητικότητα της μπαταρίας.η διατήρηση της ισορροπίας χωρητικότητας των θετικών και αρνητικών ηλεκτροδίων είναι απαραίτητη για να εξασφαλιστεί η βέλτιστη απόδοση της μπαταρίας.

Γενικά, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου χρησιμοποιούν διάλυμα ηλεκτρολύτη που αποτελείται από οργανικό διαλύτη και ηλεκτρολύτη (αλάτι λιθίου).Αυτό το διάλυμα ηλεκτρολύτη πρέπει να έχει επαρκή αγωγιμότητα και σταθερότηταΓια τον διαχωριστή, η απόδοσή του είναι ο κύριος παράγοντας που καθορίζει την εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας και τη δομή της διεπαφής,που επηρεάζουν άμεσα τη μείωση της χωρητικότηταςΈνας υψηλής ποιότητας διαχωριστής θα βελτιώσει σημαντικά την ικανότητα και τη συνολική απόδοση της μπαταρίας ιόντων λιθίου.ο διαχωριστής λειτουργεί κυρίως για να διαχωρίζει τα θετικά και αρνητικά ηλεκτρόδια, αποτρέποντας βραχυκυκλώματα που προκαλούνται από επαφή μεταξύ τους, ενώ παράλληλα επιτρέπουν την διέλευση ιόντων ηλεκτρολύτη, με αποτέλεσμα τη μεγιστοποίηση της απόδοσης της μπαταρίας.

Οι χημικές αντιδράσεις στις μπαταρίες ιόντων λιθίου περιλαμβάνουν όχι μόνο τις αντιδράσεις οξειδωτικού αντιδρασμού κατά την εισαγωγή και την εξαγωγή ιόντων λιθίου,αλλά και παρενέργειες όπως το σχηματισμό και η καταστροφή του φιλμ SEI στην επιφάνεια του αρνητικού ηλεκτρόδουΑυτές οι παρενέργειες είναι όλες αιτίες της αποσύνθεσης της χωρητικότητας της μπαταρίας ιόντων λιθίου.

Η αποσύνθεση και η απώλεια χωρητικότητας κατά τη διάρκεια του κύκλου της μπαταρίας είναι αναπόφευκτα φαινόμενα.Επιστήμονες από διάφορα πεδία στο εσωτερικό και στο εξωτερικό έχουν μελετήσει διεξοδικά τους μηχανισμούς της απώλειας χωρητικότητας της μπαταρίας λιθίουΣήμερα, οι κύριοι παράγοντες που προκαλούν την αποσύνθεση της χωρητικότητας των μπαταριών ιόντων λιθίου περιλαμβάνουν το σχηματισμό ταινιών παθητικοποίησης SEI στις επιφάνειες των θετικών και αρνητικών ηλεκτροδίων, την εναπόθεση μετάλλου λιθίου, την αποσύνθεση των ηλεκτροδίων και την αποσύνθεση των ηλεκτροδίων.διάλυση ενεργών υλικών ηλεκτροδίων, η εμφάνιση οξειδωτικών αντιδράσεων ή παρενεργειών στο άνοδο και το κάθοδο, οι διαρθρωτικές αλλαγές και οι αλλαγές φάσης.Οι αλλαγές στην αποσύνθεση της χωρητικότητας των μπαταριών ιόντων λιθίου και οι αιτίες τους εξακολουθούν να βρίσκονται υπό συνεχή έρευνα..

Πολλά είδη ενεργών υλικών μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως αρνητικά ηλεκτρόδια σε μπαταρίες ιόντων λιθίου, με βάση τον άνθρακα, το πυρίτιο, το κασσίτερο,και τα υλικά των αρνητικών ηλεκτροδίων τιτανίου λιθίου αποτελούν τα κύρια υλικάΤα διάφορα είδη υλικών άνθρακα παρουσιάζουν διαφορετικές ηλεκτροχημικές ιδιότητες.είναι κατάλληλο για διασταύρωση και αποσταύρωση του λιθίουΕπιπλέον, το γραφίτη είναι προσιτό και εύκολα διαθέσιμο, καθιστώντας το ευρέως χρησιμοποιημένο.

Κατά την αρχική φόρτιση και εκφόρτιση μιας μπαταρίας ιόντων λιθίου, τα μόρια διαλύτη αποσυντίθενται στην επιφάνεια του γραφίτη, σχηματίζοντας ένα φιλμ παθητικοποίησης που ονομάζεται SEI (Ενέχυση ιόντων).Η αντίδραση αυτή οδηγεί σε μη αναστρέψιμη απώλεια ισχύοςΚατά τη διάρκεια της υπερφόρτισης, η κατάθεση του μετάλλου λιθίου συμβαίνει στην επιφάνεια του αρνητικού ηλεκτροδίου.Ειδικά όταν το ενεργό υλικό του θετικού ηλεκτρόδου υπερβαίνει το ενεργό υλικό του αρνητικού ηλεκτρόδουΗ εναπόθεση μετάλλου λιθίου μπορεί επίσης να συμβεί σε συνθήκες υψηλού ρυθμού.

Γενικά, ο σχηματισμός μετάλλου λιθίου που οδηγεί σε αποσύνθεση χωρητικότητας στις μπαταρίες λιθίου οφείλεται κυρίως στα ακόλουθα:

Πρώτος, μειώνει την ποσότητα κυκλικού λιθίου στη μπαταρία·

Δεύτερον,το μέταλλο λιθίου αντιδρά με τον ηλεκτρολύτη ή τον διαλύτη, σχηματίζοντας άλλα υποπροϊόντα·
Τρίτον,Το μέταλλο λιθίου αποθηκεύεται κυρίως μεταξύ του αρνητικού ηλεκτρόδου και του διαχωριστή, προκαλώντας απόφραξη των πόρων και αυξάνοντας την εσωτερική αντίσταση.Ο μηχανισμός με τον οποίο τα διαφορετικά υλικά γραφίτη επηρεάζουν την αποσύνθεση της χωρητικότητας των μπαταριών ιόντων λιθίου ποικίλλειΤο φυσικό γραφίτη έχει υψηλότερη ειδική επιφάνεια, επομένως οι αντιδράσεις αυτοαπολύσεως θα οδηγήσουν σε απώλεια χωρητικότητας στις μπαταρίες ιόντων λιθίου.ως αρνητικό ηλεκτρόδιοΕπιπλέον, παράγοντες όπως η διάσπαση της στρωμένης δομής του αρνητικού ηλεκτρόδου κατά τη διάρκεια του κύκλου,διάσπαση αγωγών κατά την κατασκευή ηλεκτροδίων, και η αύξηση της ηλεκτροχημικής αντίστασης κατά την αποθήκευση είναι όλοι σημαντικοί παράγοντες που συμβάλλουν στην απώλεια χωρητικότητας στις μπαταρίες ιόντων λιθίου.

Η υπερφόρτιση των θετικών ηλεκτροδίων συμβαίνει κυρίως όταν το ποσοστό του υλικού των θετικών ηλεκτροδίων είναι πολύ χαμηλό,που οδηγεί σε ανισορροπία χωρητικότητας μεταξύ ηλεκτροδίων και προκαλεί μη αναστρέψιμη απώλεια χωρητικότητας στις μπαταρίες ιόντων λιθίουΕπιπλέον, 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-BCT506-512HΔοκιμαστής εκφόρτισης μπαταρίαςχρησιμοποιείται για τη δημιουργία μπαταριών, τη μέτρηση της χωρητικότητας και τη δοκιμή παραμέτρων απόδοσης κλπ.Πρόκειται για ένα ολοκληρωμένο σύστημα δοκιμών μπαταρίας τύπου master-slave που αποτελείται από έναν υπολογιστή και έναν μικρουπολογιστή με ένα μόνο τσιπΗ δομή του είναι προηγμένη, η απόδοση είναι αξιόπιστη, η λειτουργία είναι βολική, η απόδοση είναι υψηλή και έχει εξαιρετικά υψηλή αναλογία κόστους-αποδόσεων.Είναι απαραίτητος εξοπλισμός δοκιμών παραγωγής για τους κατασκευαστές μπαταριών λιθίου., κατασκευαστές μετρήσεων χωρητικότητας και ερευνητικά ιδρύματα.

Αν η τάση φόρτισης μιας μπαταρίας ιόντων λιθίου είναι πολύ υψηλή, θα προκαλέσει οξείδωση του ηλεκτρολύτη και θα δημιουργήσει κάποια υποπροϊόντα, τα οποία θα φράξουν τα μικροπόρια των ηλεκτροδίων,παρεμποδίζοντας τη μετανάστευση ιόντων λιθίου και προκαλώντας έτσι αλλαγές στην αποσύνθεση της ικανότητας κύκλουΗ σταθερότητα του ηλεκτρολύτη είναι αντίστροφα ανάλογη με τη συγκέντρωσή του· υψηλότερες συγκεντρώσεις οδηγούν σε χαμηλότερη σταθερότητα, επηρεάζοντας έτσι την χωρητικότητα της μπαταρίας ιόντων λιθίου.Κατά την φόρτιση, καταναλώνεται ηλεκτρολύτης, ο οποίος απαιτεί αναπλήρωση κατά τη διάρκεια της συναρμολόγησης, γεγονός που μειώνει την ποσότητα του ενεργού υλικού και επηρεάζει την αρχική χωρητικότητα.

Ο ηλεκτρολύτης αποτελείται από ηλεκτρολύτη, διαλύτη και πρόσθετα και οι ιδιότητές του επηρεάζουν τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας, την ειδική χωρητικότητα, την απόδοση φόρτισης / εκφόρτισης και την ασφάλεια.Η αποσύνθεση τόσο του ηλεκτρολύτη όσο και του διαλύτη προκαλεί απώλεια ικανότηταςΚατά τη διάρκεια του αρχικού κύκλου φόρτισης/αποφόρτισης, ο σχηματισμός μιας ταινίας SEI στην επιφάνεια του αρνητικού ηλεκτρόδου από διαλύτες και άλλες ουσίες οδηγεί σε μη αναστρέψιμη απώλεια χωρητικότητας, η οποία είναι αναπόφευκτη..Η παρουσία ακαθαρσιών όπως νερό ή υδροφθοριούχο στο ηλεκτρολύτη μπορεί να προκαλέσει τη διάσπαση του ηλεκτρολύτη LiPF6 σε υψηλότερες θερμοκρασίες,και τα προερχόμενα προϊόντα αντιδρούν με το υλικό του θετικού ηλεκτρόδου, επηρεάζοντας την χωρητικότητα της μπαταρίας.

Ταυτόχρονα, ορισμένα προϊόντα αντιδρούν με τον διαλύτη, επηρεάζοντας τη σταθερότητα του φιλμ SEI στην επιφάνεια του αρνητικού ηλεκτρόδου και προκαλώντας υποβάθμιση της απόδοσης της μπαταρίας ιόντων λιθίου.εάν τα προϊόντα της αποσύνθεσης των ηλεκτρολυτών είναι ασυμβίβαστα με το ηλεκτρολύτη, θα μπλοκάρουν τους πόρους των θετικών ηλεκτροδίων κατά τη διάρκεια της μετανάστευσης, οδηγώντας σε αποσύνθεση της χωρητικότητας της μπαταρίας.η εμφάνιση παρενεργειών μεταξύ του ηλεκτρολύτη και των θετικών και αρνητικών ηλεκτροδίων της μπαταρίας, καθώς και τα παραπροϊόντα που προκύπτουν, είναι οι κύριοι παράγοντες που προκαλούν την αποσύνθεση της χωρητικότητας της μπαταρίας.

Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου υποφέρουν γενικά από απώλεια χωρητικότητας, μια διαδικασία γνωστή ως αυτοαποφόρτιση, η οποία χωρίζεται σε αναστρέψιμη και μη αναστρέψιμη απώλεια χωρητικότητας.Ο ρυθμός οξείδωσης του διαλύτη επηρεάζει άμεσα τον ρυθμό αυτοαπολύσεωςΤα ενεργά υλικά των θετικών και αρνητικών ηλεκτροδίων μπορεί να αντιδράσουν με το διαλυμένο κατά τη διάρκεια της φόρτισης, οδηγώντας σε μετανάστευση ιόντων λιθίου, ανισορροπία χωρητικότητας και μη αναστρέψιμη αποσύνθεση.η μείωση της επιφάνειας του δραστικού υλικού μπορεί να μειώσει το ποσοστό απώλειας χωρητικότηταςΗ διαρροή του διαχωριστή μπορεί επίσης να προκαλέσει απώλεια χωρητικότητας, αλλά αυτό είναι λιγότερο πιθανό.Θα οδηγήσει σε αποθέματα μετάλλου λιθίου., προκαλώντας περαιτέρω αποσύνθεση χωρητικότητας τόσο στα θετικά όσο και στα αρνητικά ηλεκτρόδια.

Κατά την φόρτιση, το ενεργό υλικό του θετικού ηλεκτρόδου της μπαταρίας είναι ασταθές, προκαλώντας αντίδραση με τον ηλεκτρολύτη και επηρεάζοντας την χωρητικότητα της μπαταρίας.Μεταξύ των παραγόντων που επηρεάζουν την χωρητικότητα της μπαταρίαςΟι κύριοι παράγοντες είναι τα δομικά ελαττώματα του υλικού της κάθοδος, το υπερβολικά υψηλό δυναμικό φόρτισης και η περιεκτικότητα σε μαύρο άνθρακα.

Το σπινέλ LiMn2O4 είναι άφθονο και φθηνό στη χώρα μου, διαθέτει καλή θερμική σταθερότητα και είναι το κύριο υλικό για τους καθοδούς μπαταριών.Η αποθήκευση των καθοδών LiMn2O4 σε υψηλές θερμοκρασίες και κατά τη διάρκεια των κύκλων φόρτισης-αφόρτισης της μπαταρίας οδηγεί σε αποσύνθεση της χωρητικότητας, κυρίως λόγω των ακόλουθων παραγόντων: πρώτον, υπό συνθήκες υψηλής τάσης, λαμβάνουν χώρα ηλεκτροχημικές αντιδράσεις στο ηλεκτρολύτη, γενικά πάνω από 4,0 V.Το Mn στο LiMn2O4 διαλύεται στον ηλεκτρολύτη, προκαλώντας μια αντίδραση δυσανάλογης διαταραχής της κρυσταλλικής δομής του υλικού της καθοδικής.

Δεδομένου ότι το μαύρο άνθρακα είναι μια ανενεργή ουσία και δεν συμμετέχει στην αντίδραση εκφόρτισης, η υπερβολική περιεκτικότητα σε μαύρο άνθρακα στο υλικό της καθοδικής πόρτας θα επηρεάσει την αντοχή και την ικανότητά του.,Επιπλέον, ο μεταφορέας παράγει μια καταλυτική ουσία στην επιφάνεια του μαύρου άνθρακα,που μπορεί να ενισχύσει τον ρυθμό αποσύνθεσης των ιόντων μετάλλων και να προωθήσει αποτελεσματικά τη διάλυση των δραστικών ουσιών.

Νέα ΕνέργειαΕιδικεύεται στην έρευνα και κατασκευή εξοπλισμού υψηλής τεχνολογίας για μπαταρίες ιόντων λιθίου.δοκιμαστής χωρητικότητας μπαταρίας λιθίουΠαρακαλώ, μη διστάσετε να επικοινωνήσετε μαζί μας οποιαδήποτε στιγμή.