Influențat de gradul fierbinte al pieței vehiculelor electrice,baterii litiu-ion, ca una dintre componentele de bază ale vehiculelor electrice, au fost subliniate în mare măsură.Oamenii se angajează să dezvolte o baterie litiu-ion cu viață lungă, de mare putere și de bună siguranță.Printre acestea, atenuarea debaterie litiu-ioncapacitatea este foarte demnă de atenția tuturor, doar o înțelegere completă a motivelor atenuării bateriilor litiu-ion sau mecanismului, pentru a putea prescrie medicamentul potrivit pentru a rezolva problema, capacitatea bateriilor litiu-ion de ce atenuare?
Motive pentru degradarea capacității bateriilor litiu-ion
1. Material electrod pozitiv
LiCoO2 este unul dintre materialele catodice utilizate în mod obișnuit (categoria 3C este utilizată pe scară largă, iar bateriile de putere poartă practic fosfat de fier ternar și litiu).Pe măsură ce numărul de cicluri crește, pierderea ionilor activi de litiu contribuie mai mult la scăderea capacității.După 200 de cicluri, LiCoO2 nu a suferit o tranziție de fază, ci mai degrabă o schimbare a structurii lamelare, ducând la dificultăți în dezintegrarea Li+.
LiFePO4 are o stabilitate structurală bună, dar Fe3+ din anod se dizolvă și se reduce la Fe metal pe anodul de grafit, rezultând o polarizare sporită a anodului.În general, dizolvarea Fe3+ este împiedicată prin acoperirea particulelor de LiFePO4 sau prin alegerea electrolitului.
Materiale ternare NCM ① Ionii de metal de tranziție din materialul catodic de oxid de metal de tranziție sunt ușor de dizolvat la temperaturi ridicate, eliberându-se astfel în electrolit sau depunându-se pe partea negativă provocând atenuarea capacității;② Când tensiunea este mai mare de 4,4 V față de Li+/Li, modificarea structurală a materialului ternar duce la degradarea capacității;③ Li-Ni rânduri mixte, ceea ce duce la blocarea canalelor Li+.
Principalele cauze ale degradării capacității bateriilor litiu-ion pe bază de LiMnO4 sunt 1. modificări ireversibile de fază sau structurale, cum ar fi aberația Jahn-Teller;și 2. dizolvarea Mn în electrolit (prezența HF în electrolit), reacții de disproporționare sau reducerea la anod.
2. Materiale pentru electrozi negativi
Generarea precipitațiilor de litiu pe partea anodică a grafitului (o parte a litiului devine „litiu mort” sau generează dendrite de litiu), la temperaturi scăzute, difuzia ionilor de litiu încetinește cu ușurință, ducând la precipitarea litiului, iar precipitarea litiului este, de asemenea, predispusă să apară când raportul N/P este prea scăzut.
Distrugerea și creșterea repetată a filmului SEI pe partea anodului duce la epuizarea litiului și polarizare crescută.
Procesul repetat de încorporare a litiului/de îndepărtare a litiului în anodul pe bază de siliciu poate duce cu ușurință la extinderea volumului și la defectarea fisurii particulelor de siliciu.Prin urmare, pentru anodul de siliciu, este deosebit de important să se găsească o modalitate de a inhiba expansiunea volumului acestuia.
3.Electrolitul
Factorii din electrolit care contribuie la degradarea capacității debaterii litiu-ioninclude:
1. Descompunerea solvenților și electroliților (defecțiuni grave sau probleme de siguranță, cum ar fi producția de gaz), pentru solvenți organici, când potențialul de oxidare este mai mare de 5V față de Li+/Li sau potențialul de reducere este mai mic de 0,8V (tensiunea diferită de descompunere a electroliților este diferit), ușor de descompus.Pentru electrolit (de exemplu LiPF6), este ușor să se descompună la temperatură mai mare (peste 55℃) din cauza stabilității slabe;.
2. Pe măsură ce numărul de cicluri crește, reacția dintre electrolit și electrozii pozitivi și negativi crește, ceea ce face ca capacitatea de transfer de masă să slăbească.
4.Diafragma
Diafragma poate bloca electronii și poate îndeplini transmisia ionilor.Cu toate acestea, capacitatea diafragmei de a transporta Li+ este redusă atunci când orificiile diafragmei sunt blocate de produșii de descompunere ai electrolitului etc., sau când diafragma se micșorează la temperaturi ridicate sau când diafragma îmbătrânește.În plus, formarea dendritelor de litiu care străpunge diafragma, ducând la scurtcircuit intern, este principalul motiv al eșecului acestuia.
5. Colectarea fluidului
Cauza pierderii de capacitate din cauza colectorului este în general coroziunea colectorului.Cuprul este folosit ca colector negativ deoarece este ușor de oxidat la potențiale înalte, în timp ce aluminiul este folosit ca colector pozitiv deoarece este ușor să se formeze un aliaj de litiu-aluminiu cu litiu la potențiale scăzute.Sub tensiune joasă (până la 1,5 V și mai jos, supradescărcare), cuprul se oxidează la Cu2+ în electrolit și se depune pe suprafața electrodului negativ, împiedicând dezintegrarea litiului, ducând la degradarea capacității.Și pe partea pozitivă, supraîncărcareabateriedetermină pitting-ul colectorului de aluminiu, ceea ce duce la o creștere a rezistenței interne și la degradarea capacității.
6. Factori de încărcare și descărcare
Multiplicatorii de încărcare și descărcare excesivi pot duce la degradarea accelerată a capacității bateriilor litiu-ion.O creștere a multiplicatorului de încărcare/descărcare înseamnă că impedanța de polarizare a bateriei crește în mod corespunzător, ducând la o scădere a capacității.În plus, stresul indus de difuzie generat de încărcare și descărcare la viteze mari de multiplicare duce la pierderea materialului activ catodic și la îmbătrânirea accelerată a bateriei.
În cazul supraîncărcării și supradescărcării bateriilor, electrodul negativ este predispus la precipitarea litiului, mecanismul de eliminare excesivă a litiului al electrodului pozitiv se prăbușește, iar descompunerea oxidativă a electrolitului (apariția produselor secundare și a producerii de gaz) este accelerată.Când bateria este prea descărcată, folia de cupru tinde să se dizolve (îngreunând dezintegrarea litiului sau generând direct dendrite de cupru), ceea ce duce la degradarea capacității sau defectarea bateriei.
Studiile privind strategia de încărcare au arătat că atunci când tensiunea de întrerupere a încărcării este de 4V, scăderea adecvată a tensiunii de întrerupere a încărcării (de exemplu, 3,95V) poate îmbunătăți durata de viață a bateriei.De asemenea, s-a demonstrat că încărcarea rapidă a bateriei la 100% SOC scade mai repede decât încărcarea rapidă la 80% SOC.În plus, Li și colab.a constatat că, deși pulsația poate îmbunătăți eficiența de încărcare, rezistența internă a bateriei va crește semnificativ, iar pierderea materialului activ al electrodului negativ este gravă.
7.Temperatura
Efectul temperaturii asupra capacității debaterii litiu-ioneste de asemenea foarte important.Când funcționează la temperaturi mai ridicate pentru perioade lungi de timp, există o creștere a reacțiilor secundare în cadrul bateriei (de exemplu, descompunerea electrolitului), ceea ce duce la o pierdere ireversibilă a capacității.Când funcționează la temperaturi mai scăzute pentru perioade lungi de timp, impedanța totală a bateriei crește (conductivitatea electrolitului scade, impedanța SEI crește și rata reacțiilor electrochimice scade) și este predispusă să apară precipitații de litiu din baterie.
Cele de mai sus sunt principalul motiv pentru degradarea capacității bateriei litiu-ion, prin introducerea de mai sus cred că înțelegeți cauzele degradării capacității bateriei litiu-ion.
Ora postării: 24-iul-2023