Під впливом гарячого рівня ринку електромобілів,літій-іонні акумулятори, як один із основних компонентів електромобілів, було значною мірою наголошено.Люди прагнуть розробити літій-іонний акумулятор із тривалим терміном служби, високою потужністю та високою безпекою.Серед них ослабленнялітій-іонний акумуляторємність дуже варта уваги кожного, лише повне розуміння причин ослаблення літій-іонних батарей або механізму, щоб мати можливість призначити правильні ліки для вирішення проблеми, яка ємність літій-іонних батарей чому затухання?
Причини зниження ємності літій-іонних акумуляторів
1. Матеріал позитивного електрода
LiCoO2 є одним із широко використовуваних катодних матеріалів (широко використовується категорія 3C, і батареї живлення в основному містять потрійний і літієвий фосфат заліза).Зі збільшенням кількості циклів втрата активних іонів літію більше сприяє зниженню ємності.Після 200 циклів LiCoO2 не зазнав фазового переходу, а скоріше змінив пластинчасту структуру, що призвело до труднощів у видаленні Li+.
LiFePO4 має добру структурну стабільність, але Fe3+ в аноді розчиняється та відновлюється до металу Fe на графітовому аноді, що призводить до збільшення поляризації анода.Як правило, розчиненню Fe3+ запобігає покриття частинок LiFePO4 або вибір електроліту.
Потрійні матеріали NCM ① Іони перехідного металу в катодному матеріалі оксиду перехідного металу легко розчиняються при високих температурах, таким чином звільняючись в електроліті або осідаючи на негативній стороні, викликаючи ослаблення ємності;② Коли напруга перевищує 4,4 В порівняно з Li+/Li, структурна зміна потрійного матеріалу призводить до зниження ємності;③ Li-Ni змішані ряди, що призводить до блокування Li+ каналів.
Основними причинами зниження ємності літій-іонних акумуляторів на основі LiMnO4 є: 1. незворотні фазові або структурні зміни, такі як аберація Яна-Теллера;2. розчинення Mn в електроліті (наявність HF в електроліті), реакції диспропорціонування або відновлення на аноді.
2. Матеріали негативного електрода
Утворення літієвих опадів на анодній стороні графіту (частина літію стає «мертвим літієм» або генерує літієві дендрити), при низьких температурах дифузія літієвих іонів легко сповільнюється, що призводить до літієвих опадів, і літієві опади також схильні до появи коли співвідношення N/P занадто низьке.
Повторне руйнування та зростання плівки SEI на стороні анода призводить до виснаження літію та збільшення поляризації.
Повторний процес вбудовування/видалення літію в аноді на основі кремнію може легко призвести до розширення об’єму та руйнування частинок кремнію.Тому для кремнієвого анода особливо важливо знайти спосіб запобігти його об’ємне розширення.
3.Електроліт
Фактори в електроліті, які сприяють зниженню ємностілітій-іонні акумуляторивключати:
1. Розкладання розчинників і електролітів (серйозна несправність або проблеми з безпекою, такі як утворення газу), для органічних розчинників, коли потенціал окислення перевищує 5 В порівняно з Li+/Li або потенціал відновлення нижче 0,8 В (різна напруга розкладання електроліту різні), легко розкладаються.Електроліт (наприклад, LiPF6) легко розкладається при вищій температурі (понад 55 ℃) через низьку стабільність.
2. Зі збільшенням кількості циклів посилюється реакція між електролітом і позитивним і негативним електродами, що призводить до зниження масообмінної здатності.
4.Діафрагма
Діафрагма може блокувати електрони і виконувати передачу іонів.Однак здатність діафрагми транспортувати Li+ знижується, коли отвори діафрагми заблоковані продуктами розкладання електроліту тощо, або коли діафрагма стискається при високих температурах, або коли діафрагма старіє.Крім того, утворення літієвих дендритів, що пронизують діафрагму, що призводить до внутрішнього короткого замикання, є основною причиною її виходу з ладу.
5. Збір рідини
Причиною втрати потужності через колектор, як правило, є корозія колектора.Мідь використовується як негативний колектор, оскільки вона легко окислюється при високих потенціалах, тоді як алюміній використовується як позитивний колектор, оскільки легко утворити літій-алюмінієвий сплав з літієм при низьких потенціалах.Під низькою напругою (від 1,5 В і нижче, надмірний розряд) мідь окислюється до Cu2+ в електроліті та відкладається на поверхні негативного електрода, перешкоджаючи видаленню літію, що призводить до зниження ємності.І з позитивного боку, перезарядкаакумуляторвикликає пітінг алюмінієвого колектора, що призводить до збільшення внутрішнього опору та зниження ємності.
6. Фактори заряду та розряду
Надмірні коефіцієнти заряду та розряду можуть призвести до прискореного зниження ємності літій-іонних акумуляторів.Збільшення множника заряду/розряду означає, що поляризаційний опір акумулятора відповідно збільшується, що призводить до зменшення ємності.Крім того, напруга, спричинена дифузією, що виникає під час заряджання та розряджання з високою швидкістю розмноження, призводить до втрати активного матеріалу катода та прискореного старіння батареї.
У разі надмірного заряджання та надмірного розряджання акумуляторів негативний електрод схильний до осадження літію, механізм надмірного видалення літію з позитивного електрода руйнується, а окисне розкладання електроліту (утворення побічних продуктів і утворення газу) прискорюється.Коли батарея надмірно розряджена, мідна фольга має тенденцію розчинятися (перешкоджаючи видаленню літію або безпосередньо створюючи мідні дендрити), що призводить до зниження ємності або виходу батареї з ладу.
Дослідження стратегії заряджання показали, що коли гранична напруга заряджання становить 4 В, відповідне зниження напруги відсікання заряджання (наприклад, 3,95 В) може подовжити термін служби батареї.Також було показано, що швидка зарядка акумулятора до 100% SOC розпадається швидше, ніж швидка зарядка до 80% SOC.Крім того, Li et al.виявили, що хоча пульсація може підвищити ефективність заряджання, внутрішній опір батареї значно зросте, а втрата активного матеріалу негативного електрода є серйозною.
7.Температура
Вплив температури на ємністьлітій-іонні акумуляторитакож дуже важливо.Під час роботи за високих температур протягом тривалого періоду часу відбувається посилення побічних реакцій всередині батареї (наприклад, розкладання електроліту), що призводить до незворотної втрати ємності.Під час роботи за нижчих температур протягом тривалого періоду часу загальний опір батареї зростає (провідність електроліту зменшується, імпеданс SEI збільшується, а швидкість електрохімічних реакцій зменшується), і літієві осади з батареї можуть випадати.
Вищезазначене є основною причиною зниження ємності літій-іонного акумулятора. Я вважаю, що завдяки вищевказаному вступу ви зрозуміли причини зниження ємності літій-іонного акумулятора.
Час публікації: 24 липня 2023 р