Fel cenhedlaeth newydd o dechnoleg batri eilaidd, mae batris lithiwm-ion wedi cyflawni datblygiad cyflym oherwydd eu mantais dwysedd ynni ar ôl disodli batris cadmium-nicel a hydrogen-nicel, ac wedi dangos rhagolygon cymhwysiad eang . Fodd bynnag, mae perfformiad y perfformiad hwn yn cael ei berfformio quoneck Yn archwilio mecanwaith diraddio gallu mewn batris lithiwm-ion, gyda ffocws ar ddadansoddi ffactorau dylanwadu craidd fel gor-godi, dadelfennu electrolyt, a hunan-ollwng .
Mae cysylltiad agos rhwng cymhareb màs electrodau positif a negyddol â pherfformiad batri . Pan fydd y gymhareb màs yn rhy fach, ni ellir defnyddio sylweddau gweithredol y deunydd electrod negyddol yn llawn, gan arwain at wastraff adnoddau; Pan fydd y gymhareb màs yn rhy fawr, mae'r electrod negyddol yn dueddol o godi gormod yn ystod gwefru, gan beri perygl diogelwch . Felly, dim ond pan fydd cymhareb màs electrodau positif a negyddol yn cyrraedd y gwerth gorau posibl y gellir gwneud y mwyaf o berfformiad y batri {.
Mewn system batri lithiwm-ion delfrydol, mae'r cydbwysedd capasiti yn aros yn gyson trwy gydol y cylch, ac mae capasiti cychwynnol pob cylch yn gymharol sefydlog . Fodd bynnag, mae'r gweithrediad batri gwirioneddol yn llawer mwy cymhleth na'r theori . Bydd unrhyw adwaith ochr yn cynnwys y cynhyrchiad ac yn cael ei ddistradu echds ithion ithion ithum worth noting that once this equilibrium state is destroyed, it cannot be restored spontaneously, and the impact will continue to accumulate with the increase in the number of cycles. During the operation of lithium-ion batteries, in addition to the normal lithium insertion and removal redox main reaction, there are also many side reactions such as electrolyte decomposition, active material dissolution, and metal lithium Dyddodiad . Digwyddiad parhaus yr adweithiau ochr hyn yw'r rheswm pwysig dros anghydbwysedd cydbwysedd capasiti a dirywiad perfformiad batri .
Rheswm 1: Gor -godi tâl
Pan fydd batris lithiwm-ion yn cael eu codi gormod, bydd yr adweithiau ochr rhwng yr electrodau positif a negyddol a'r electrolyt yn dwysáu'r golled capasiti yn sylweddol . Mae'r amlygiadau penodol fel a ganlyn:
1. Gor -godi gormod ar anod graffit a dyddodiad metel lithiwm .
Pan fydd y batri yn cael ei godi gormod, mae cyfradd ostwng ïonau lithiwm yn fwy na'r gyfradd ymgorffori, gan beri i fetel lithiwm (li⁰) adneuo ar wyneb yr anod . Mae'r effaith ar gapasiti yn cynnwys:
Colli lithiwm gweithredol:Mae'r lithiwm a adneuwyd yn gadael y system feicio o ymgorffori ac ail-wneud, gan leihau cyfanswm yr ïonau lithiwm symudol yn uniongyrchol;
Adweithiau ochr rhyngwyneb:Mae metel lithiwm yn adweithio â'r electrolyt (fel DMC toddydd, electrolyt lipf₆) i ffurfio cynhyrchion solet fel li₂co₃, LIF, ac ati ., gan fwyta sylweddau gweithredol a blocio pores electrod;
Cynnydd Gwrthiant Mewnol:Mae dendrites lithiwm yn tyfu ar yr electrod negyddol - rhyngwyneb gwahanydd, o bosibl yn treiddio i'r pores gwahanydd, gan gynyddu gwrthiant trosglwyddo ïon;
Defnydd electrolyt:Mae lithiwm gweithredol yn parhau i ymateb gyda'r electrolyt, gan arwain at ostyngiad mewn crynodiadau halen toddydd a lithiwm, gan leihau effeithlonrwydd dargludiad ïon .
Ffactorau dylanwadu allweddol:
Effaith polareiddio:Mae codi tâl cyflym (dwysedd cerrynt uchel) yn dwysáu polareiddiad yr anod, hyd yn oed os yw'r gymhareb sylweddau gweithredol yn yr electrodau positif a negyddol yn normal, gall sbarduno twf dendrites lithiwm;
Anghydbwysedd cymhareb:Pan fydd y sylwedd gweithredol positif yn ormodol (= m⁺/m⁻=y gwerth gorau posibl), mae capasiti lithiwm yr electrod negyddol sydd ar gael yn ddigonol, ac mae'r risg o godi gormod yn cynyddu'n sylweddol .
2. adwaith gordaliad electrod positif
Pan fydd cymhareb deunydd gweithredol electrod positif i ddeunydd gweithredol electrod negyddol yn rhy isel, mae'n debygol y bydd gor -godi gormod ar yr electrod positif yn digwydd .
Mae'r golled capasiti a achosir gan godi gormod ar yr electrod positif yn deillio'n bennaf o gynhyrchu sylweddau anadweithiol electrocemegol (megis CO3O4, MN2O3, ac ati .), sy'n tarfu ar y cydbwysedd capasiti rhwng yr electrodau ac yn wrthdroadwy .}}
3. Adwaith ocsideiddio electrolyt yn ystod gormod
Pan fydd y foltedd yn fwy na 4 . 5V, bydd yr electrolyt yn ocsideiddio ac yn cynhyrchu sylweddau anhydawdd (fel Li2Co3) a nwyon . Bydd y sylweddau anhydawdd hyn yn tagu microporau'r electrodau, yn rhwystro capio ymfudo.
Rheswm 2: Dadelfennu electrolyt (lleihau)
1. Dadelfennu ocsidiad yr electrolyt ar wyneb positif yr electrod
Pan fydd y foltedd yn fwy na 4 . 5V (vs . li/li⁺), gall yr electrolyt gael adwaith ocsideiddio ar yr electrod positif, gan gynhyrchu cynhyrchion anhydawdd fel li₂co₃ a LIF {{}} y cynhyrchion hyn, a bydd y cynhyrchion hyn yn clymu, y cynhyrchion hyn, yn clymu’r cynhyrchion hyn, ac yn rhwystro’r cynhyrchion hyn, ac yn rhwystro’r miger Diraddiad . Ar ben hynny, mae'r adwaith ocsideiddio yn cyd -fynd â rhyddhau nwyon (fel Co₂ ac O₂), gan achosi cynnydd ym mhwysedd mewnol y batri a chreu peryglon diogelwch posibl.
2. Dadelfennu gostyngiad o electrolyt ar wyneb yr electrod negyddol
Ar wyneb graffit a electrodau carbon negyddol eraill sy'n rhyng-lithiwm, mae dadelfennu lleihau'r electrolyt yn broses allweddol sy'n effeithio ar berfformiad batri:
- Ffurfiant Ffilm Cychwynnol:
Yn ystod y gwefr gyntaf, mae'r electrolyt (fel toddydd wedi'i seilio ar y CE) yn cael ei leihau ar wyneb yr electrod negyddol, gan gynhyrchu pilen rhyngwyneb electrolyt solet (pilen SEI) sy'n cynnwys li₂co₃, lioco₂li, LIF, ac ati . Mae pilen y pilen ide, sy'n galluogi i ïon, yn galluogi'r pilen Ideal ( adweithiau treiddiad a sefydlogi'r strwythur electrod negyddol;
- Colli capasiti anadferadwy:
Yn ystod y broses ffurfio ffilm, mae lithiwm gweithredol (o'r halen lithiwm electrolyt neu alltudiad lithiwm yr electrod positif) yn cael ei yfed, gan arwain at effeithlonrwydd codi tâl a rhyddhau cyntaf (effeithlonrwydd coulomb) yn is na 100%. yn nodweddiadol o 95%, y coulomb etholiad cyntaf i 95%i 95%i 95%i 95%i 95%i 95%i 95%i 95%, y couLOMICIONS cyntaf, y couLOMICTION cyntaf i 95%i 95%i 95%i 95%i 95%i 90%i 95%i 95%;
- Sefydlogrwydd Beicio:
Yn ystod beicio arferol, mae'r bilen SEI yn cynnal cydbwysedd deinamig, a dim ond mân atgyweiriadau sy'n digwydd pan fydd y bilen yn cael ei thorri oherwydd newidiadau cyfaint electrod (megis ehangu rhyngberthynas lithiwm) . Felly, rheolir y defnydd electrolyt ar lefel gymharol isel {}}}
3. Lleihau electrolytau
Credir yn gyffredinol ei fod yn ymwneud â ffurfio'r bilen ar wyneb yr electrod carbon, a bydd math a chrynodiad yr electrolyt yn effeithio ar berfformiad yr electrod carbon . mewn rhai achosion, mae lleihau'r electrolyt yn helpu i sefydlogi'r arwyneb carbon sy'n cael ei ystyried yn gyffredinol y mae 1} yn ei ystyried yn gyffredin na'r toddydd . Bydd y cynhyrchion lleihau a gymysgwyd yn y ffilm ddyddodi electrod negyddol yn effeithio ar bydredd capasiti'r batri .
Er enghraifft, mae lithiwm hexafluorophosphate, lithiwm perchlorate, a lithiwm bis (trifluoromethanesulfonylimide) wedi cefnogi electrolytau sy'n cael adweithiau gostyngiad ar wyneb yr electrod carbon . y cynhyrchion a gynhyrchir, fel y mae Tfed, fel y clo, yn cael eu cynhyrchu, fel y cynhyrchion, Ffilm . Os gall y cynhyrchion hyn ffurfio haen ffilm drwchus ac ïon-dargludol, gall atal treiddiad parhaus yr electrolyt . i'r gwrthwyneb, gall arwain at bydredd capasiti oherwydd bod y Swyddogaethau Pilen neu gyrydiad yn ôl-gynhyrchion, a thrwy'r mathau, gan y mathau, gan y mathau, gan y mathau, gan y mathau, gan y mathau, gan y mathau, gan y mathau, gan y mathau, gan y mathau}}}}}}}}}}}}. arwain y llwybr lleihau, gellir optimeiddio ansawdd y ffilm rhyngwyneb i gydbwyso'r gyfradd cadw capasiti a sefydlogrwydd rhyngwyneb .
4. Lleihau amhureddau
Pan fydd cynnwys dŵr yr electrolyt yn rhy uchel, mae moleciwlau dŵr yn cael adweithiau lleihau ar wyneb yr electrod, gan gynhyrchu haenau dyddodi lioh a li₂o . Mae'r adweithiau cysylltiedig yn cynnwys h₂o ennill electronau i ffurfio OH⁻ a H₂, oh⁻ sy'n cyfuno li⁺ solid a lih solid, a lih solid, ac yn solid lih a lih H₂ {. Mae'r cynhyrchion hyn yn ffurfio haen ffilm gwrthiant uchel ar wyneb yr electrod, gan rwystro mewnosod ïonau lithiwm yn yr electrod graffit, gan arwain at golled capasiti anadferadwy . Fodd bynnag, nid yw swm bach o ddŵr ({4}} Electrode .
Mae Co₂ yn y toddydd yn cael ei leihau ar yr electrod negyddol i ffurfio nwy CO a li₂co₃ solid . CO yn achosi cynnydd ym mhwysedd mewnol y batri, tra bod li₂co₃ yn cynyddu gwrthiant mewnol y batri . Mae presenoldeb ocsigen yn cael ei ffurfio yn y ffurflen} Lithiwm metelaidd a charbon llawn lithedig, mae ymddygiad lleihau'r electrolyt ar yr electrod carbon yn debyg i'r ymddygiad ar yr arwyneb lithiwm metelaidd . Mae'r cynhyrchion amrywiol a gynhyrchir trwy leihau amhureddau yn effeithio
Rheswm 3: Hunan-ollwng
Mae hunan-ollwng batris lithiwm-ion yn cyfeirio at y ffenomen lle mae gallu'r batri yn lleihau'n naturiol dros amser pan fydd mewn cyflwr cylched agored heb gael ei ddefnyddio . gellir rhannu'r golled capasiti a achosir gan y broses hon yn wrthgyferbyniol ac yn ganlyniad i gael eu hadfer, tra bod y cyntaf yn cael eu hadfer, y gellir ei hadfer adweithiau cemegol parhaol neu ddifrod strwythurol o fewn y batri .
Mae colli capasiti anadferadwy yn deillio yn bennaf o'r adweithiau micro-gell rhwng yr electrodau positif a negyddol a'r electrolyt yn ystod gwefru .
Er enghraifft, mae'r electrod positif ocsid lithiwm-manganîs yn adweithio gyda'r PC toddydd ar wyneb carbon du neu gasglwr cerrynt, sy'n cael adweithiau rhydocs, ac mae'r moleciwlau toddyddion yn cael eu ocsidio i gynhyrchu radicalau rhydd . ar yr un pryd, mae Deunydd Lithiwm yn cael eu desetrode, ac mae'r exterode yn cael eu desetrode, ac mae'r extione yn cael eu desetrode yn cael eu desetrota Lipf₆ ac electrolytau eraill, gyda pf₆⁻ yn dadelfennu a lithiwm yn cael ei ymgorffori a charbon yn cael ei ddesorbed a'u ocsidio . Mae'r prosesau hyn yn bwyta deunyddiau gweithredol ac yn tarfu ar y cydbwysedd capasiti rhwng yr electrodau positif a negyddol, gan atal y gallu rhag adfer yn ystod gwefru .
Mae'r gyfradd hunan-ollwng yn cael ei heffeithio gan lawer o ffactorau . Yn y broses weithgynhyrchu o'r deunydd electrod positif, bydd y gronynnau â mwy o ddiffygion arwyneb ac arwynebedd penodol mwy yn hunan-ollwng yn gyflymach {. Mae manwl gywirdeb y broses weithgynhyrchu batri yn effeithio ar y cyflenwad rhyngwyneb ac yn cymysgu {{ Rôl Arwain . Er enghraifft, mae PC yn hawdd ei ocsidio tra bod gan y CE ffurfiant ffilm sefydlog . Mae'r math o halen lithiwm yn effeithio ar y llwybr adweithio ochr . Bydd y codiad tymheredd yn cyflymu'r cineteg hunan-ddisylw yn sylweddol ar fwy na 5% 10% y mis ar dymheredd uchel . Bydd cronni amser yn gwaethygu dyddodiad sgil-gynhyrchion . er y gall y cerrynt gollyngiadau diaffram hefyd achosi hunan-ollwng, mae ei gyfradd yn isel iawn ac nid oes ganddo ddim i'w wneud â thymheredd, felly nid dyna'r prif fecanwaith {{17 17}
