Påvirket af den varme grad af elbilmarkedet,lithium-ion batterier, som en af kernekomponenterne i elektriske køretøjer, er blevet fremhævet i høj grad. Folk er forpligtet til at udvikle et lithium-ion-batteri med lang levetid, høj effekt og god sikkerhed. Blandt dem er dæmpningen aflithium-ion batterikapacitet er meget værdig til alles opmærksomhed, kun en fuld forståelse af årsagerne til dæmpning af lithium-ion-batterier eller mekanismen, for at være i stand til at ordinere den rigtige medicin til at løse problemet, at lithium-ion-batterier kapacitet, hvorfor dæmpning?
Årsager til kapacitetsforringelse af lithium-ion-batterier
1.Positivt elektrodemateriale
LiCoO2 er et af de almindeligt anvendte katodematerialer (3C-kategorien er meget udbredt, og strømbatterier bærer stort set ternært og lithiumjernfosfat). Efterhånden som antallet af cyklusser stiger, bidrager tabet af aktive lithiumioner mere til kapacitetsnedgangen. Efter 200 cyklusser undergik LiCoO2 ikke en faseovergang, men snarere en ændring i den lamelære struktur, hvilket førte til vanskeligheder med Li+-de-indlejring.
LiFePO4 har god strukturel stabilitet, men Fe3+ i anoden opløses og reduceres til Fe-metal på grafit-anoden, hvilket resulterer i øget anodepolarisering. Generelt forhindres Fe3+-opløsningen af belægningen af LiFePO4-partikler eller valget af elektrolyt.
NCM ternære materialer ① Overgangsmetalioner i overgangsmetaloxidkatodematerialet er lette at opløse ved høje temperaturer og frigør således elektrolytten eller aflejres på den negative side, hvilket forårsager kapacitetsdæmpning; ② Når spændingen er højere end 4,4V vs. Li+/Li, fører den strukturelle ændring af det ternære materiale til kapacitetsforringelse; ③ Li-Ni blandede rækker, hvilket fører til blokering af Li+ kanaler.
Hovedårsagerne til kapacitetsforringelse i LiMnO4-baserede lithium-ion-batterier er 1. irreversible fase- eller strukturændringer, såsom Jahn-Teller-aberrationen; og 2. opløsning af Mn i elektrolytten (tilstedeværelse af HF i elektrolytten), disproportioneringsreaktioner eller reduktion ved anoden.
2.Negative elektrodematerialer
Generering af lithiumudfældning på anodesiden af grafit (en del af lithium bliver "dødt lithium" eller genererer lithiumdendritter), ved lave temperaturer sænkes lithiumion-diffusion let, hvilket fører til lithiumudfældning, og lithiumudfældning er også tilbøjelig til at forekomme når N/P-forholdet er for lavt.
Gentagen ødelæggelse og vækst af SEI-film på anodesiden fører til lithiumudtømning og øget polarisering.
Den gentagne proces med lithiumindlejring/de-lithiumfjernelse i den siliciumbaserede anode kan let føre til volumenudvidelse og revnefejl i siliciumpartiklerne. For siliciumanode er det derfor særligt vigtigt at finde en måde at hæmme dens volumenudvidelse.
3. Elektrolyt
Faktorer i elektrolytten, der bidrager til kapacitetsnedbrydning aflithium-ion batterieromfatte:
1. Nedbrydning af opløsningsmidler og elektrolytter (alvorlige fejl eller sikkerhedsproblemer såsom gasproduktion), for organiske opløsningsmidler, når oxidationspotentialet er større end 5V vs. Li+/Li eller reduktionspotentialet er lavere end 0,8V (forskellig elektrolytnedbrydningsspænding er anderledes), let at nedbryde. For elektrolyt (f.eks. LiPF6) er det let at nedbryde ved højere temperatur (over 55 ℃) på grund af dårlig stabilitet;.
2. Efterhånden som antallet af cyklusser stiger, øges reaktionen mellem elektrolytten og de positive og negative elektroder, hvilket får masseoverførselskapaciteten til at svækkes.
4. Membran
Membranen kan blokere elektronerne og opfylde transmissionen af ioner. Imidlertid reduceres membranens evne til at transportere Li+, når membranhullerne blokeres af nedbrydningsprodukter af elektrolytten osv., eller når membranen krymper ved høje temperaturer, eller når membranen ældes. Derudover er dannelsen af lithiumdendritter, der gennemborer membranen, hvilket fører til intern kortslutning, hovedårsagen til dens fejl.
5. Opsamling af væske
Årsagen til kapacitetstab på grund af solfangeren er generelt korrosion af solfangeren. Kobber bruges som den negative solfanger, fordi det er let at oxidere ved høje potentialer, mens aluminium bruges som den positive solfanger, fordi det er let at danne en lithium-aluminium-legering med lithium ved lave potentialer. Under lav spænding (så lavt som 1,5V og derunder, overafladning) oxideres kobber til Cu2+ i elektrolytten og aflejres på overfladen af den negative elektrode, hvilket forhindrer de-indlejring af lithium, hvilket resulterer i kapacitetsforringelse. Og på den positive side, overopladning afbatteriforårsager pitting af aluminiumsopsamleren, hvilket fører til en stigning i indre modstand og kapacitetsforringelse.
6. Ladnings- og afladningsfaktorer
Overdreven ladnings- og afladningsmultiplikatorer kan føre til accelereret kapacitetsforringelse af lithium-ion-batterier. En stigning i opladnings-/afladningsmultiplikatoren betyder, at batteriets polarisationsimpedans stiger tilsvarende, hvilket fører til et fald i kapaciteten. Derudover fører den diffusionsinducerede stress, der genereres af opladning og afladning ved høje multiplikationshastigheder, til tab af katodeaktivt materiale og accelereret ældning af batteriet.
I tilfælde af overopladning og overafladning af batterier er den negative elektrode tilbøjelig til lithiumudfældning, den positive elektrodes overdreven lithiumfjernelsesmekanisme kollapser, og den oxidative nedbrydning af elektrolytten (forekomsten af biprodukter og gasproduktion) accelereres. Når batteriet er overafladet, har kobberfolien en tendens til at opløses (hindrer lithium-indlejring eller direkte generering af kobberdendritter), hvilket fører til kapacitetsforringelse eller batterisvigt.
Opladningsstrategiundersøgelser har vist, at når opladningsafskæringsspændingen er 4V, kan en passende sænkning af opladningsafskæringsspændingen (f.eks. 3,95V) forbedre batteriets cykluslevetid. Det har også vist sig, at hurtig opladning af et batteri til 100 % SOC henfalder hurtigere end hurtig opladning til 80 % SOC. Derudover har Li et al. fandt ud af, at selvom pulsering kan forbedre opladningseffektiviteten, vil batteriets indre modstand stige betydeligt, og tabet af negativt elektrodeaktivt materiale er alvorligt.
7. Temperatur
Temperaturens indvirkning på kapaciteten aflithium-ion batterierer også meget vigtigt. Ved drift ved højere temperaturer i længere perioder er der en stigning i sidereaktioner i batteriet (f.eks. nedbrydning af elektrolytten), hvilket fører til et irreversibelt tab af kapacitet. Ved drift ved lavere temperaturer i længere tid, øges batteriets totale impedans (elektrolytledningsevnen falder, SEI-impedansen øges, og hastigheden af elektrokemiske reaktioner falder), og lithiumudfældning fra batteriet er tilbøjelig til at forekomme.
Ovenstående er hovedårsagen til lithium-ion-batterikapacitetsforringelse, gennem ovenstående introduktion tror jeg, at du har en forståelse af årsagerne til lithium-ion-batterikapacitetsforringelse.
Indlægstid: 24-jul-2023