Elektrikli araç pazarındaki sıcak derecenin etkisiyle,lityum iyon pillerElektrikli araçların temel bileşenlerinden biri olduğu konusuna büyük ölçüde vurgu yapıldı.İnsanlar kendilerini uzun ömürlü, yüksek güçlü, iyi güvenlikli bir lityum iyon pil geliştirmeye adamıştır.Bunlar arasında zayıflamaLityum iyon bataryaKapasite herkesin dikkatini çok hak ediyor, sorunu çözmek için doğru ilacı reçete edebilmek için lityum iyon pillerin zayıflamasının nedenlerinin veya mekanizmasının tam olarak anlaşılması, lityum iyon pillerin kapasitesinin neden zayıflama?
Lityum iyon pillerin kapasitesinin düşmesinin nedenleri
1.Pozitif elektrot malzemesi
LiCoO2 yaygın olarak kullanılan katot malzemelerinden biridir (3C kategorisi yaygın olarak kullanılır ve güç pilleri temel olarak üçlü ve lityum demir fosfat taşır).Döngü sayısı arttıkça aktif lityum iyonlarının kaybı kapasite azalmasına daha fazla katkıda bulunur.200 döngüden sonra, LiCoO2 bir faz geçişine uğramadı, bunun yerine katmanlı yapıda bir değişikliğe uğradı, bu da Li+'nın ayrıştırılmasında zorluklara yol açtı.
LiFePO4 iyi bir yapısal stabiliteye sahiptir, ancak anottaki Fe3+ çözünür ve grafit anotta Fe metaline indirgenir, bu da anot polarizasyonunun artmasına neden olur.Genellikle Fe3+ çözünmesi LiFePO4 parçacıklarının kaplanması veya elektrolit seçimi ile önlenir.
NCM üçlü malzemeleri ① Geçiş metali oksit katot malzemesindeki geçiş metali iyonlarının yüksek sıcaklıklarda çözülmesi kolaydır, dolayısıyla elektrolitte serbest kalır veya negatif tarafta birikerek kapasite zayıflamasına neden olur;② Gerilim, Li+/Li'ye karşı 4,4V'tan yüksek olduğunda, üçlü malzemenin yapısal değişikliği kapasite bozulmasına yol açar;③ Li-Ni karışık sıralar, Li+ kanallarının tıkanmasına yol açar.
LiMnO4 bazlı lityum iyon pillerdeki kapasite kaybının ana nedenleri şunlardır: 1. Jahn-Teller sapması gibi geri dönüşü olmayan faz veya yapısal değişiklikler;ve 2. Mn'nin elektrolitte çözünmesi (elektrolitte HF'nin varlığı), orantısızlık reaksiyonları veya anotta indirgeme.
2. Negatif elektrot malzemeleri
Grafitin anot tarafında lityum çökelmesinin oluşması (lityumun bir kısmı "ölü lityum" haline gelir veya lityum dendritleri oluşturur), düşük sıcaklıklarda lityum iyon difüzyonu kolayca yavaşlayarak lityum çökelmesine neden olur ve lityum çökelmesi de oluşmaya eğilimlidir. N/P oranı çok düşük olduğunda.
Anot tarafındaki SEI filminin tekrarlanan yıkımı ve büyümesi, lityum tükenmesine ve polarizasyonun artmasına neden olur.
Silikon bazlı anotta tekrarlanan lityum yerleştirme/de-lityum çıkarma işlemi, kolayca hacim genişlemesine ve silikon parçacıklarının çatlama arızasına yol açabilir.Bu nedenle silikon anot için hacim genişlemesini engellemenin bir yolunu bulmak özellikle kritik öneme sahiptir.
3.Elektrolit
Elektrolitteki kapasite bozulmasına katkıda bulunan faktörlerlityum iyon pillerkatmak:
1. Organik çözücüler için, oksidasyon potansiyeli Li+/Li'ye karşı 5V'tan büyük olduğunda veya indirgeme potansiyeli 0,8V'den düşük olduğunda (farklı elektrolit ayrışma voltajı farklı), ayrıştırılması kolaydır.Elektrolit (örn. LiPF6) için, zayıf stabilite nedeniyle daha yüksek sıcaklıklarda (55°C'nin üzerinde) ayrışması kolaydır;
2. Döngü sayısı arttıkça elektrolit ile pozitif ve negatif elektrotlar arasındaki reaksiyon artarak kütle aktarım kapasitesinin zayıflamasına neden olur.
4.Diyafram
Diyafram elektronları bloke edebilir ve iyonların iletimini gerçekleştirebilir.Bununla birlikte, diyafram delikleri elektrolitin ayrışma ürünleri vb. nedeniyle tıkandığında veya diyafram yüksek sıcaklıklarda büzüldüğünde veya diyafram eskidiğinde diyaframın Li+ taşıma yeteneği azalır.Ayrıca diyaframı delerek dahili kısa devreye yol açan lityum dendritlerin oluşması arızanın ana nedenidir.
5. Sıvının toplanması
Kollektörden kaynaklanan kapasite kaybının nedeni genellikle kollektörün korozyonudur.Bakır, yüksek potansiyellerde oksitlenmesi kolay olduğundan negatif toplayıcı olarak kullanılırken, düşük potansiyellerde lityum ile lityum-alüminyum alaşımı oluşturmanın kolay olması nedeniyle pozitif toplayıcı olarak alüminyum kullanılır.Düşük voltaj altında (1,5V ve altı kadar düşük, aşırı deşarj), bakır elektrolitte Cu2+'ye oksitlenir ve negatif elektrotun yüzeyinde birikerek lityumun gömülmesini engelleyerek kapasitenin düşmesine neden olur.Ve olumlu tarafı, aşırı şarj edilmesipilAlüminyum toplayıcının çukurlaşmasına neden olur, bu da iç direncin artmasına ve kapasitenin düşmesine neden olur.
6. Şarj ve deşarj faktörleri
Aşırı şarj ve deşarj çarpanları, lityum iyon pillerin kapasitesinin daha hızlı bozulmasına yol açabilir.Şarj/deşarj çarpanındaki bir artış, pilin polarizasyon empedansının buna uygun olarak artması ve kapasitenin azalmasına yol açması anlamına gelir.Ayrıca yüksek çarpma hızlarında şarj ve deşarjın oluşturduğu difüzyon kaynaklı stres, katot aktif malzemesinin kaybına ve pilin daha hızlı yaşlanmasına neden olur.
Pillerin aşırı şarj edilmesi ve aşırı deşarj edilmesi durumunda, negatif elektrot lityum çökelmesine eğilimlidir, pozitif elektrot aşırı lityum giderme mekanizması çöker ve elektrolitin oksidatif ayrışması (yan ürünlerin oluşumu ve gaz üretimi) hızlanır.Pil aşırı boşaldığında, bakır folyo çözünme eğilimi gösterir (lityumun ayrıştırılmasını engeller veya doğrudan bakır dendritleri oluşturur), bu da kapasitenin düşmesine veya pil arızasına yol açar.
Şarj stratejisi çalışmaları, şarj kesme voltajı 4V olduğunda, şarj kesme voltajının (örneğin 3,95V) uygun şekilde düşürülmesinin pilin çevrim ömrünü iyileştirebileceğini göstermiştir.Ayrıca bir pili %100 SOC'ye hızlı şarj etmenin, %80 SOC'ye hızlı şarj etmekten daha hızlı bozulduğu da gösterilmiştir.Ayrıca Li ve ark.Darbenin şarj verimliliğini artırabilmesine rağmen, pilin iç direncinin önemli ölçüde artacağını ve negatif elektrot aktif malzeme kaybının ciddi olduğunu buldu.
7. Sıcaklık
Sıcaklığın kapasiteye etkisilityum iyon pilleraynı zamanda çok önemlidir.Uzun süre yüksek sıcaklıklarda çalıştırıldığında akü içindeki yan reaksiyonlarda artış olur (örn. elektrolitin ayrışması), bu da geri dönüşü olmayan kapasite kaybına yol açar.Düşük sıcaklıklarda uzun süre çalıştırıldığında pilin toplam empedansı artar (elektrolit iletkenliği azalır, SEI empedansı artar ve elektrokimyasal reaksiyonların hızı azalır) ve pilden lityum çökelmesi meydana gelebilir.
Yukarıdakiler, lityum iyon pil kapasitesindeki bozulmanın ana nedenidir; yukarıdaki giriş sayesinde, lityum iyon pil kapasitesindeki bozulmanın nedenlerini anladığınıza inanıyorum.
Gönderim zamanı: Temmuz-24-2023