Под влијание на жешкиот степен на пазарот на електрични возила,литиум-јонски батерии, како една од основните компоненти на електричните возила, се во голема мера нагласени.Луѓето се посветени на развој на долг животен век, висока моќност и добра безбедносна литиум-јонска батерија.Меѓу нив, слабеењето налитиум-јонска батеријакапацитетот е многу достоен за сечие внимание, само целосно разбирање на причините за слабеењето на литиум-јонските батерии или механизмот, за да може да се препише вистинскиот лек за да се реши проблемот, дека литиум-јонските батерии имаат капацитет зошто слабеење?
Причини за деградација на капацитетот на литиум-јонските батерии
1.Позитивен електрода материјал
LiCoO2 е еден од најчесто користените катодни материјали (нашироко се користи категоријата 3C, а батериите за напојување во основа носат троен и литиум железо фосфат).Како што се зголемува бројот на циклуси, губењето на активните јони на литиум придонесува повеќе за распаѓање на капацитетот.По 200 циклуси, LiCoO2 не претрпе фазна транзиција, туку промена во ламеларната структура, што доведе до тешкотии во де-вградувањето на Li+.
LiFePO4 има добра структурна стабилност, но Fe3+ во анодата се раствора и се сведува на Fe метал на графитната анода, што резултира со зголемена поларизација на анодата.Генерално, растворањето на Fe3+ се спречува со обложување на честичките LiFePO4 или со изборот на електролит.
NCM тројни материјали ① јоните на преодниот метал во катодниот материјал на преодниот метал оксид лесно се раствораат на високи температури, со што се ослободуваат во електролитот или се таложат на негативната страна предизвикувајќи слабеење на капацитетот;② Кога напонот е поголем од 4,4V наспроти Li+/Li, структурната промена на тројниот материјал доведува до деградација на капацитетот;③ Li-Ni мешани редови, што доведува до блокирање на Li+ каналите.
Главните причини за деградација на капацитетот кај литиум-јонските батерии базирани на LiMnO4 се 1. неповратни фазни или структурни промени, како што е аберацијата на Jahn-Teller;и 2. растворање на Mn во електролитот (присуство на HF во електролитот), реакции на диспропорција или намалување на анодата.
2.Негативни електроди материјали
Генерирањето на врнежи од литиум на анодната страна на графитот (дел од литиумот станува „мртов литиум“ или генерира литиумски дендрити), при ниски температури, дифузијата на литиум јони лесно се забавува што доведува до врнежи на литиум, а врнежите на литиум исто така се склони да се појават кога односот N/P е премногу низок.
Повтореното уништување и раст на SEI филмот на анодната страна доведува до осиромашување на литиумот и зголемена поларизација.
Повторениот процес на вградување/отстранување на литиум во анодата базирана на силикон лесно може да доведе до проширување на волуменот и неуспех на пукнатините на силициумските честички.Затоа, за силициумската анода, особено е критично да се најде начин да се спречи нејзиното проширување на волуменот.
3.Електролит
Фактори во електролитот кои придонесуваат за деградација на капацитетот налитиум-јонски батериивклучуваат:
1. Распаѓање на растворувачи и електролити (сериозен дефект или безбедносни проблеми како што е производството на гас), за органски растворувачи, кога потенцијалот на оксидација е поголем од 5V наспроти Li+/Li или потенцијалот за намалување е помал од 0,8V (различен напон на распаѓање на електролитот е различни), лесно се распаѓаат.За електролит (на пр. LiPF6), лесно се распаѓа на повисока температура (над 55 ℃) поради лошата стабилност;.
2. Како што се зголемува бројот на циклуси, реакцијата помеѓу електролитот и позитивните и негативните електроди се зголемува, со што капацитетот за пренос на маса слабее.
4. Дијафрагма
Дијафрагмата може да ги блокира електроните и да го исполни преносот на јони.Сепак, способноста на дијафрагмата да транспортира Li+ се намалува кога дупките на дијафрагмата се блокирани од производите на распаѓање на електролитот итн., или кога дијафрагмата се собира на високи температури или кога дијафрагмата старее.Покрај тоа, формирањето на литиумски дендрити кои ја пробиваат дијафрагмата што доведува до внатрешен краток спој е главната причина за неговиот неуспех.
5. Течност за собирање
Причината за губење на капацитетот поради колекторот е генерално корозија на колекторот.Бакарот се користи како негативен колектор затоа што лесно се оксидира при високи потенцијали, додека алуминиумот се користи како позитивен колектор бидејќи е лесно да се формира легура на литиум-алуминиум со литиум при ниски потенцијали.При низок напон (низок од 1,5 V и подолу, прекумерно празнење), бакарот оксидира до Cu2+ во електролитот и се депонира на површината на негативната електрода, попречувајќи го де-вградувањето на литиумот, што резултира со деградација на капацитетот.И од позитивната страна, пренаплаќањето набатеријапредизвикува дупчење на алуминиумскиот колектор, што доведува до зголемување на внатрешниот отпор и деградација на капацитетот.
6. Фактори за полнење и празнење
Прекумерните множители на полнење и празнење може да доведат до забрзано деградирање на капацитетот на литиум-јонските батерии.Зголемувањето на мултипликаторот за полнење/празнење значи дека импедансата на поларизација на батеријата соодветно се зголемува, што доведува до намалување на капацитетот.Дополнително, стресот предизвикан од дифузијата генериран со полнење и празнење со високи стапки на множење доведува до губење на катодниот активен материјал и забрзано стареење на батеријата.
Во случај на преполнување и препразнење батерии, негативната електрода е склона кон врнежи од литиум, механизмот за прекумерно отстранување на литиум позитивната електрода колабира, а оксидативното распаѓање на електролитот (појава на нуспроизводи и производство на гас) се забрзува.Кога батеријата е премногу испразнета, бакарната фолија има тенденција да се раствора (попречува де-вградување на литиум или директно генерирање бакарни дендрити), што доведува до деградација на капацитетот или откажување на батеријата.
Студиите за стратегијата за полнење покажаа дека кога напонот за исклучување на полнење е 4V, соодветно намалувањето на напонот за исклучување на полнење (на пример, 3,95 V) може да го подобри животниот век на батеријата.Исто така, се покажа дека брзото полнење на батеријата до 100% SOC се распаѓа побрзо од брзото полнење до 80% SOC.Покрај тоа, Ли и сор.покажа дека иако пулсирањето може да ја подобри ефикасноста на полнењето, внатрешниот отпор на батеријата значително ќе се зголеми, а загубата на активниот материјал на негативните електроди е сериозна.
7. Температура
Ефектот на температурата врз капацитетот налитиум-јонски батериие исто така многу важно.Кога работите на повисоки температури подолг временски период, има зголемување на несаканите реакции во батеријата (на пр., распаѓање на електролитот), што доведува до неповратно губење на капацитетот.Кога работите на пониски температури подолг временски период, вкупната импеданса на батеријата се зголемува (спроводливоста на електролитот се намалува, импедансата на SEI се зголемува и брзината на електрохемиските реакции се намалува), а склони се да се појават врнежи од литиум од батеријата.
Горенаведеното е главната причина за деградација на капацитетот на литиум-јонската батерија, преку горенаведениот вовед верувам дека имате разбирање за причините за деградација на капацитетот на литиум-јонската батерија.
Време на објавување: 24 јули 2023 година