Mengapa Kapasitas Baterai Litium Berkurang?

Elektrod positif dan negatif, elektrolit, dan pemisah adalah komponen penting dari baterai lithium-ion.Reaksi sisipan lithium dan ekstraksi terjadi pada elektroda positif dan negatif, dan jumlah lithium yang dimasukkan ke setiap elektroda adalah faktor utama yang mempengaruhi kapasitas baterai.menjaga keseimbangan kapasitas elektroda positif dan negatif sangat penting untuk memastikan kinerja baterai yang optimal.

Secara umum, baterai lithium-ion menggunakan larutan elektrolit yang terdiri dari pelarut organik dan elektrolit (garam lithium).Larutan elektrolit ini harus memiliki konduktivitas dan stabilitas yang cukupUntuk pemisah, kinerjanya adalah faktor utama yang menentukan resistensi internal baterai dan struktur antarmuka,yang secara langsung mempengaruhi penurunan kapasitasSeparator berkualitas tinggi akan secara signifikan meningkatkan kapasitas dan kinerja keseluruhan baterai lithium-ion.pemisah berfungsi terutama untuk memisahkan elektroda positif dan negatif, mencegah sirkuit pendek yang disebabkan oleh kontak antara mereka, sementara juga memungkinkan ion elektrolit untuk melewati, sehingga memaksimalkan efisiensi baterai.

Reaksi kimia dalam baterai lithium-ion tidak hanya mencakup reaksi redoks selama sisipan lithium-ion dan ekstraksi,tetapi juga reaksi samping seperti pembentukan dan penghancuran film SEI pada permukaan elektroda negatif, dekomposisi elektrolit, dan perubahan struktural dan larutan bahan aktif.

Kerusakan dan kehilangan kapasitas selama siklus baterai adalah fenomena yang tak terelakkan.Para sarjana dari berbagai bidang di dalam dan luar negeri telah mempelajari secara menyeluruh mekanisme kehilangan kapasitas baterai lithiumSaat ini faktor utama yang menyebabkan kerusakan kapasitas baterai lithium-ion termasuk pembentukan film pasivasi SEI pada permukaan elektroda positif dan negatif, deposisi logam lithium,larutan bahan aktif elektroda, terjadinya reaksi redoks atau reaksi sampingan pada anoda dan katoda, perubahan struktural, dan perubahan fase.perubahan dalam kerusakan kapasitas baterai lithium-ion dan penyebabnya masih dalam penelitian berkelanjutan.

Banyak jenis bahan aktif dapat digunakan sebagai elektroda negatif dalam baterai lithium-ion, dengan berbasis karbon, berbasis silikon, berbasis timah,dan lithium titanate bahan elektroda negatif yang merupakan bahan utamaBerbagai jenis bahan karbon menunjukkan sifat elektrokimia yang berbeda. Grafit, dengan konduktivitasnya yang tinggi, struktur berlapis yang sangat baik, dan kristalinitasnya yang tinggi,sangat cocok untuk lithium intercalation dan deintercalationSelain itu, grafit terjangkau dan tersedia dengan mudah, sehingga digunakan secara luas.

Selama pengisian dan pelepasan awal baterai lithium-ion, molekul pelarut terurai di permukaan grafit, membentuk film pasivasi yang disebut SEI (Sediment Injection).Reaksi ini menyebabkan kehilangan kapasitas yang tidak dapat diubah. Selama overcharging, deposit logam lithium terjadi pada permukaan elektroda negatif,terutama ketika bahan aktif elektroda positif berlebih dibandingkan dengan bahan aktif elektroda negatifLitium logam deposisi juga dapat terjadi di bawah kondisi tingkat tinggi.

Secara umum, pembentukan logam lithium yang menyebabkan kerusakan kapasitas dalam baterai lithium terutama berasal dari hal berikut:

Pertama, mengurangi jumlah lithium siklik dalam baterai;

Kedua,logam lithium bereaksi dengan elektrolit atau pelarut, membentuk produk sampingan lainnya;
Ketiga,logam lithium terutama deposit antara elektroda negatif dan pemisah, menyebabkan penyumbatan pori dan meningkatkan resistensi internal.Mekanisme di mana bahan grafit yang berbeda mempengaruhi pembusukan kapasitas baterai lithium-ion bervariasiGrafit alami memiliki luas permukaan spesifik yang lebih tinggi; oleh karena itu reaksi peluncuran diri akan menyebabkan kehilangan kapasitas dalam baterai lithium-ion.sebagai elektroda negatifSelain itu, faktor-faktor seperti disosiasi struktur berlapis elektroda negatif selama siklus,dispersi agen konduktif selama pembuatan elektroda, dan peningkatan resistensi elektrokimia selama penyimpanan adalah semua faktor penting yang berkontribusi pada kehilangan kapasitas di baterai lithium-ion.

Overcharging elektroda positif terutama terjadi ketika proporsi bahan elektroda positif terlalu rendah,menyebabkan ketidakseimbangan kapasitas antara elektroda dan menyebabkan hilangnya kapasitas yang tidak dapat dipulihkan pada baterai lithium-ionSelanjutnya, 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-BCT506-512HPenguji debit bateraidigunakan untuk pembentukan baterai, pengukuran kapasitas dan pengujian parameter kinerja, dll.Ini adalah sistem pengujian komprehensif baterai tipe master-slave yang terdiri dari komputer dan microcomputer chip tunggalStrukturnya maju, kinerjanya dapat diandalkan, pengoperasiannya nyaman, efisiensi tinggi, dan memiliki rasio biaya-kinerja yang sangat tinggi.Ini adalah peralatan pengujian produksi yang sangat diperlukan untuk produsen baterai lithium, produsen pengukuran kapasitas dan lembaga penelitian.

Jika tegangan pengisian baterai lithium-ion terlalu tinggi, itu akan menyebabkan oksidasi elektrolit dan menghasilkan beberapa produk sampingan, yang akan menyumbat mikropori elektroda,menghambat migrasi ion lithium dan dengan demikian menyebabkan perubahan dalam kerusakan kapasitas siklusStabilitas elektrolit berproporsi terbalik dengan konsentrasinya; konsentrasi yang lebih tinggi menyebabkan stabilitas yang lebih rendah, sehingga mempengaruhi kapasitas baterai lithium-ion.Selama pengisian, elektrolit dikonsumsi, yang membutuhkan pengisian ulang selama perakitan, yang mengurangi jumlah bahan aktif dan berdampak pada kapasitas awal.

Elektrolit terdiri dari elektrolit, pelarut, dan aditif, dan sifatnya mempengaruhi umur baterai, kapasitas spesifik, kinerja tingkat muatan / debit, dan keamanan.Penguraian elektrolit dan pelarut menyebabkan kehilangan kapasitasSelama siklus muatan/pengurangan awal, pembentukan film SEI pada permukaan elektroda negatif oleh pelarut dan zat lain menghasilkan kehilangan kapasitas yang tidak dapat diubah, yang tidak dapat dihindari..Kehadiran kotoran seperti air atau hidrogen fluoride dalam elektrolit dapat menyebabkan elektrolit LiPF6 terurai pada suhu yang lebih tinggi,dan produk yang dihasilkan bereaksi dengan bahan elektroda positif, mempengaruhi kapasitas baterai.

Pada saat yang sama, beberapa produk bereaksi dengan pelarut, mempengaruhi stabilitas film SEI pada permukaan elektroda negatif dan menyebabkan degradasi kinerja baterai lithium-ion.jika produk dekomposisi elektrolit tidak kompatibel dengan elektrolit, mereka akan memblokir pori-pori elektroda positif selama migrasi, menyebabkan kerusakan kapasitas baterai.terjadinya reaksi sampingan antara elektrolit dan elektroda positif dan negatif baterai, serta produk sampingan yang dihasilkan, adalah faktor utama yang menyebabkan kerusakan kapasitas baterai.

Baterai lithium-ion umumnya mengalami hilangnya kapasitas, proses yang dikenal sebagai self-discharge, yang dibagi menjadi hilangnya kapasitas yang reversibel dan irreversibel.Tingkat oksidasi pelarut secara langsung mempengaruhi tingkat pelepasan diriBahan aktif elektroda positif dan negatif dapat bereaksi dengan larutan selama pengisian, menyebabkan migrasi ion lithium, ketidakseimbangan kapasitas, dan peluruhan yang tidak dapat diubah.mengurangi luas permukaan bahan aktif dapat mengurangi tingkat kehilangan kapasitas, dan dekomposisi pelarut mempengaruhi umur penyimpanan baterai. kebocoran separator juga dapat menyebabkan kehilangan kapasitas, tetapi ini tidak mungkin terjadi.Ini akan menyebabkan deposisi logam lithium, menyebabkan kerusakan kapasitas lebih lanjut di kedua elektroda positif dan negatif.

Selama pengisian, bahan aktif elektroda positif baterai tidak stabil, menyebabkannya bereaksi dengan elektrolit dan mempengaruhi kapasitas baterai.Di antara faktor-faktor yang mempengaruhi kapasitas baterai, cacat struktural pada material katode, potensi muatan yang terlalu tinggi, dan kandungan karbon hitam adalah faktor utama.

Spinel LiMn2O4 banyak dan murah di negara saya, memiliki stabilitas termal yang baik, dan merupakan bahan utama untuk katode baterai.Penyimpanan katode LiMn2O4 pada suhu tinggi dan selama siklus pengisian-pengisian baterai menyebabkan kerusakan kapasitas, terutama karena faktor-faktor berikut: Pertama, dalam kondisi tegangan tinggi, reaksi elektrokimia terjadi di elektrolit, umumnya di atas 4,0V; kedua,Mn dalam LiMn2O4 larut dalam elektrolit, menyebabkan reaksi disproportionasi yang mengganggu struktur kristal dari bahan katode.

Karena karbon hitam adalah zat tidak aktif dan tidak berpartisipasi dalam reaksi pelepasan, kandungan karbon hitam yang berlebihan dalam bahan katode akan mempengaruhi kekuatan dan kapasitasnya.,Selain itu, pengangkut menghasilkan zat katalis pada permukaan hitam karbon,yang dapat meningkatkan laju dekomposisi ion logam dan secara efektif mempromosikan larutan zat aktif.

Acey Energi BaruBerspesialisasi dalam penelitian dan pembuatan peralatan high-end untuk baterai lithium-ion.penguji kapasitas baterai lithium, silakan hubungi kami kapan saja.