Påvirket av den varme graden av elbilmarkedet,litium-ion-batterier, som en av kjernekomponentene i elektriske kjøretøy, har blitt vektlagt i stor grad. Folk er forpliktet til å utvikle et litium-ion-batteri med lang levetid, høy effekt og god sikkerhet. Blant dem, demping avlitium-ion batterikapasitet er svært verdig alles oppmerksomhet, bare en full forståelse av årsakene til dempningen av litium-ion-batterier eller mekanismen, for å kunne foreskrive riktig medisin for å løse problemet, at litium-ion-batterier kapasitet hvorfor demping?
Årsaker til kapasitetsdegradering av litium-ion-batterier
1.Positivt elektrodemateriale
LiCoO2 er et av de mest brukte katodematerialene (3C-kategorien er mye brukt, og strømbatterier bærer i utgangspunktet ternært og litiumjernfosfat). Ettersom antall sykluser øker, bidrar tapet av aktive litiumioner mer til kapasitetsfallet. Etter 200 sykluser gjennomgikk ikke LiCoO2 en faseovergang, men snarere en endring i den lamellære strukturen, noe som førte til vanskeligheter med Li+ de-embedding.
LiFePO4 har god strukturell stabilitet, men Fe3+ i anoden løses opp og reduseres til Fe-metall på grafittanoden, noe som resulterer i økt anodepolarisering. Vanligvis forhindres Fe3+-oppløsningen ved belegg av LiFePO4-partikler eller valg av elektrolytt.
NCM ternære materialer ① Overgangsmetallioner i overgangsmetalloksidkatodematerialet er lette å løse opp ved høye temperaturer, og frigjør dermed elektrolytten eller avsettes på den negative siden og forårsaker kapasitetsdempning; ② Når spenningen er høyere enn 4,4V vs. Li+/Li, fører den strukturelle endringen av det ternære materialet til kapasitetsdegradering; ③ Li-Ni blandede rader, som fører til blokkering av Li+-kanaler.
Hovedårsakene til kapasitetsdegradering i LiMnO4-baserte litium-ion-batterier er 1. irreversible fase- eller strukturelle endringer, slik som Jahn-Teller-aberrasjonen; og 2. oppløsning av Mn i elektrolytten (tilstedeværelse av HF i elektrolytten), disproporsjoneringsreaksjoner eller reduksjon ved anoden.
2.Negative elektrodematerialer
Generering av litiumutfelling på anodesiden av grafitt (en del av litiumet blir "dødt litium" eller genererer litiumdendritter), ved lave temperaturer bremses litiumionediffusjonen lett, noe som fører til litiumutfelling, og litiumutfelling er også utsatt for å forekomme når N/P-forholdet er for lavt.
Gjentatt ødeleggelse og vekst av SEI-film på anodesiden fører til litiumutarming og økt polarisering.
Den gjentatte prosessen med litiuminnstøping/de-litiumfjerning i den silisiumbaserte anoden kan lett føre til volumutvidelse og sprekksvikt i silisiumpartiklene. Derfor, for silisiumanode, er det spesielt viktig å finne en måte å hemme volumutvidelsen på.
3. Elektrolytt
Faktorer i elektrolytten som bidrar til kapasitetsnedbrytning avlitium-ion-batterierinkludere:
1. Dekomponering av løsemidler og elektrolytter (alvorlig feil eller sikkerhetsproblemer som gassproduksjon), for organiske løsemidler, når oksidasjonspotensialet er større enn 5V vs. Li+/Li eller reduksjonspotensialet er lavere enn 0,8V (forskjellig elektrolyttnedbrytningsspenning er annerledes), lett å dekomponere. For elektrolytt (f.eks. LiPF6) er det lett å dekomponere ved høyere temperatur (over 55 ℃) på grunn av dårlig stabilitet;.
2. Når antall sykluser øker, øker reaksjonen mellom elektrolytten og de positive og negative elektrodene, noe som gjør at masseoverføringskapasiteten svekkes.
4. Diafragma
Membranen kan blokkere elektronene og oppfylle overføringen av ioner. Imidlertid reduseres membranens evne til å transportere Li+ når membranhullene blokkeres av nedbrytningsprodukter av elektrolytten etc., eller når membranen krymper ved høye temperaturer, eller når membranen eldes. I tillegg er dannelsen av litiumdendritter som gjennomborer membranen og fører til intern kortslutning hovedårsaken til feilen.
5. Oppsamling av væske
Årsaken til kapasitetstap på grunn av solfangeren er generelt korrosjon av solfangeren. Kobber brukes som negativ kollektor fordi det er lett å oksidere ved høye potensialer, mens aluminium brukes som positiv kollektor fordi det er lett å danne en litium-aluminiumslegering med litium ved lave potensialer. Under lav spenning (så lavt som 1,5V og under, overutladning) oksiderer kobber til Cu2+ i elektrolytten og avsettes på overflaten av den negative elektroden, noe som hindrer de-embedding av litium, noe som resulterer i kapasitetsdegradering. Og på den positive siden, overlading avbatteriforårsaker gropdannelse i aluminiumsoppsamleren, noe som fører til en økning i indre motstand og kapasitetsnedbrytning.
6. Ladnings- og utladningsfaktorer
Overdreven ladnings- og utladningsmultiplikatorer kan føre til akselerert kapasitetsdegradering av litiumionbatterier. En økning i lade-/utladningsmultiplikatoren betyr at polarisasjonsimpedansen til batteriet øker tilsvarende, noe som fører til en reduksjon i kapasiteten. I tillegg fører den diffusjonsinduserte spenningen generert av lading og utlading ved høye multiplikasjonshastigheter til tap av katodeaktivt materiale og akselerert aldring av batteriet.
Ved overlading og overutlading av batterier er den negative elektroden utsatt for litiumutfelling, den positive elektrodens overdreven litiumfjerningsmekanisme kollapser, og den oksidative nedbrytningen av elektrolytten (forekomsten av biprodukter og gassproduksjon) akselereres. Når batteriet er overutladet, har kobberfolien en tendens til å oppløses (hindre litiumavleiring, eller direkte generere kobberdendritter), noe som fører til kapasitetsdegradering eller batterisvikt.
Ladestrategistudier har vist at når ladesperrespenningen er 4V, kan passende senking av ladesperrespenningen (f.eks. 3,95V) forbedre sykluslevetiden til batteriet. Det har også vist seg at hurtiglading av et batteri til 100 % SOC avbrytes raskere enn hurtiglading til 80 % SOC. I tillegg har Li et al. fant at selv om pulsering kan forbedre ladeeffektiviteten, vil den interne motstanden til batteriet stige betydelig, og tapet av negativt elektrodeaktivt materiale er alvorlig.
7. Temperatur
Effekten av temperatur på kapasiteten tillitium-ion-batterierer også veldig viktig. Ved drift ved høyere temperaturer over lengre perioder, er det en økning i bivirkninger i batteriet (f.eks. nedbrytning av elektrolytten), noe som fører til et irreversibelt tap av kapasitet. Ved drift ved lavere temperaturer over lengre perioder øker den totale impedansen til batteriet (elektrolyttledningsevnen reduseres, SEI-impedansen øker og hastigheten på elektrokjemiske reaksjoner avtar), og litiumutfelling fra batteriet er tilbøyelig til å forekomme.
Ovennevnte er hovedårsaken til forringelse av litium-ion-batterikapasiteten, gjennom introduksjonen ovenfor tror jeg at du har en forståelse av årsakene til forringelse av litium-ion-batteriets kapasitet.
Innleggstid: 24. juli 2023