Điện cực dương và âm, chất điện phân và màng ngăn là những thành phần quan trọng của pin lithium-ion. Các phản ứng chèn và tách lithium xảy ra tại điện cực dương và âm, và lượng lithium được chèn vào mỗi điện cực là yếu tố chính ảnh hưởng đến dung lượng pin. Do đó, việc duy trì sự cân bằng dung lượng của điện cực dương và âm là điều cần thiết để đảm bảo hiệu suất pin tối ưu.
Nói chung, pin lithium-ion sử dụng dung dịch điện phân bao gồm dung môi hữu cơ và chất điện ly (muối lithium). Dung dịch điện phân này nên có độ dẫn điện và độ ổn định đủ, và tương thích với các điện cực. Đối với màng ngăn, hiệu suất của nó là yếu tố chính quyết định điện trở trong và cấu trúc giao diện của pin, ảnh hưởng trực tiếp đến sự suy giảm dung lượng. Màng ngăn chất lượng cao sẽ cải thiện đáng kể dung lượng và hiệu suất tổng thể của pin lithium-ion. Thông thường, màng ngăn chủ yếu có chức năng tách điện cực dương và âm, ngăn ngừa đoản mạch do tiếp xúc giữa chúng, đồng thời cho phép các ion điện phân đi qua, do đó tối đa hóa hiệu quả của pin.
Các phản ứng hóa học trong pin lithium-ion không chỉ bao gồm các phản ứng oxy hóa-khử trong quá trình chèn và tách ion lithium, mà còn các phản ứng phụ như sự hình thành và phá hủy màng SEI trên bề mặt điện cực âm, sự phân hủy chất điện phân, và sự thay đổi cấu trúc cũng như sự hòa tan của vật liệu hoạt tính. Tất cả các phản ứng phụ này đều là nguyên nhân gây suy giảm dung lượng pin lithium-ion.
Suy giảm dung lượng và mất mát trong quá trình chu kỳ pin là hiện tượng không thể tránh khỏi. Do đó, để cải thiện dung lượng và hiệu suất pin, các học giả từ nhiều lĩnh vực trong và ngoài nước đã nghiên cứu kỹ lưỡng cơ chế mất dung lượng pin lithium. Hiện tại, các yếu tố chính gây suy giảm dung lượng pin lithium-ion bao gồm sự hình thành các màng thụ động SEI trên bề mặt điện cực dương và âm, sự lắng đọng kim loại lithium, sự hòa tan vật liệu hoạt tính điện cực, sự xảy ra các phản ứng oxy hóa-khử hoặc phản ứng phụ tại cực âm và cực dương, sự thay đổi cấu trúc và sự thay đổi pha. Hiện tại, sự thay đổi dung lượng pin lithium-ion và nguyên nhân của chúng vẫn đang được nghiên cứu liên tục.
Nhiều loại vật liệu hoạt tính có thể được sử dụng làm điện cực âm trong pin lithium-ion, với vật liệu điện cực âm gốc carbon, gốc silicon, gốc thiếc và titanat lithium là những vật liệu chính. Các loại vật liệu carbon khác nhau thể hiện các đặc tính điện hóa khác nhau. Graphite, với độ dẫn điện cao, cấu trúc lớp tuyệt vời và độ tinh thể cao, rất phù hợp cho việc xen kẽ và tách kẽm lithium. Hơn nữa, graphite có giá cả phải chăng và dễ kiếm, làm cho nó được sử dụng rộng rãi.
Trong quá trình sạc và xả ban đầu của pin lithium-ion, các phân tử dung môi bị phân hủy trên bề mặt graphite, tạo thành một màng thụ động gọi là SEI (Sediment Injection). Phản ứng này dẫn đến mất dung lượng không thể phục hồi. Trong quá trình sạc quá mức, sự lắng đọng kim loại lithium xảy ra trên bề mặt điện cực âm, đặc biệt khi vật liệu hoạt tính điện cực dương dư thừa so với vật liệu hoạt tính điện cực âm. Sự lắng đọng kim loại lithium cũng có thể xảy ra trong điều kiện tốc độ cao.
Nói chung, sự hình thành kim loại lithium dẫn đến suy giảm dung lượng trong pin lithium chủ yếu bắt nguồn từ các lý do sau:
Thứ nhất, nó làm giảm lượng lithium tuần hoàn trong pin;
Thứ hai, kim loại lithium phản ứng với chất điện phân hoặc dung môi, tạo ra các sản phẩm phụ khác;
Thứ ba, kim loại lithium chủ yếu lắng đọng giữa điện cực âm và màng ngăn, gây tắc nghẽn lỗ xốp và tăng điện trở trong. Cơ chế mà các loại vật liệu graphite khác nhau ảnh hưởng đến sự suy giảm dung lượng của pin lithium-ion là khác nhau. Graphite tự nhiên có diện tích bề mặt riêng lớn hơn; do đó, các phản ứng tự xả sẽ dẫn đến mất dung lượng trong pin lithium-ion. Hơn nữa, graphite tự nhiên, với vai trò là điện cực âm, có điện trở điện hóa cao hơn graphite tổng hợp. Ngoài ra, các yếu tố như sự phân ly cấu trúc lớp của điện cực âm trong quá trình chu kỳ, sự phân tán của chất dẫn điện trong quá trình chế tạo điện cực và sự gia tăng điện trở điện hóa trong quá trình lưu trữ đều là những yếu tố quan trọng góp phần làm mất dung lượng trong pin lithium-ion.
Sạc quá mức điện cực dương chủ yếu xảy ra khi tỷ lệ vật liệu điện cực dương quá thấp, dẫn đến mất cân bằng dung lượng giữa các điện cực và gây mất dung lượng không thể phục hồi trong pin lithium-ion. Hơn nữa, sự tồn tại và tích tụ liên tục của oxy và khí dễ cháy thoát ra từ sự phân hủy của vật liệu điện cực dương và chất điện phân có thể gây ra nguy cơ an toàn cho việc sử dụng pin lithium-ion.
Máy kiểm tra nạp xả pin ACEY-BCT506-512H được sử dụng để hình thành pin, đo dung lượng và kiểm tra các thông số hiệu suất, v.v. Nó là một hệ thống kiểm tra toàn diện pin loại chủ-tớ bao gồm máy tính và vi điều khiển. Cấu trúc của nó tiên tiến, hiệu suất đáng tin cậy, vận hành thuận tiện, hiệu quả cao và có tỷ lệ chi phí-hiệu suất cực kỳ cao. Nó là thiết bị kiểm tra sản xuất không thể thiếu đối với các nhà sản xuất pin lithium, nhà sản xuất đo dung lượng và các viện nghiên cứu.2.3 Phản ứng chất điện phân ở điện áp cao
III. Phân hủy chất điện phân
Đồng thời, một số sản phẩm phản ứng với dung môi, ảnh hưởng đến độ ổn định của màng SEI trên bề mặt điện cực âm và gây suy giảm hiệu suất pin lithium-ion. Ngoài ra, nếu các sản phẩm phân hủy chất điện phân không tương thích với chất điện phân, chúng sẽ làm tắc nghẽn các lỗ xốp của điện cực dương trong quá trình di chuyển, dẫn đến suy giảm dung lượng pin. Nói chung, sự xảy ra các phản ứng phụ giữa chất điện phân và điện cực dương, âm của pin, cũng như các sản phẩm phụ tạo ra, là những yếu tố chính gây suy giảm dung lượng pin.
IV. Tự xả
V. Mất ổn định điện cực
5.1 Chuyển pha cấu trúc
5.2 Hàm lượng carbon đen trong vật liệu cathode
Acey New Energy
chuyên nghiên cứu và sản xuất thiết bị cao cấp cho pin lithium-ion. Nếu bạn quan tâm đếnmáy kiểm tra dung lượng pin lithium, vui lòng liên hệ với chúng tôi bất cứ lúc nào.
english
français
Deutsch
Italiano
Русский
Español
português
Nederlandse
ελληνικά
日本語
한국
العربية
हिन्दी
Türkçe
indonesia
tiếng Việt
ไทย
বাংলা
فارسی
polski