Influenzato dal livello caldo del mercato dei veicoli elettrici,batterie agli ioni di litio, come uno dei componenti principali dei veicoli elettrici, è stato ampiamente sottolineato. Le persone si impegnano a sviluppare batterie agli ioni di litio di lunga durata, ad alta potenza e con buona sicurezza. Tra questi, l'attenuazione delbatteria agli ioni di litiola capacità è molto degna dell'attenzione di tutti, solo una piena comprensione delle ragioni dell'attenuazione delle batterie agli ioni di litio o del meccanismo, per poter prescrivere il farmaco giusto per risolvere il problema, quella capacità delle batterie agli ioni di litio perché il attenuazione?
Motivi del degrado della capacità delle batterie agli ioni di litio
1. Materiale dell'elettrodo positivo
LiCoO2 è uno dei materiali catodici comunemente utilizzati (la categoria 3C è ampiamente utilizzata e le batterie di alimentazione trasportano fondamentalmente ternario e litio ferro fosfato). All’aumentare del numero di cicli, la perdita di ioni di litio attivi contribuisce maggiormente al decadimento della capacità. Dopo 200 cicli, LiCoO2 non ha subito una transizione di fase, ma piuttosto un cambiamento nella struttura lamellare, portando a difficoltà nel de-incorporamento del Li+.
LiFePO4 ha una buona stabilità strutturale, ma il Fe3+ nell'anodo si dissolve e si riduce in Fe metallico sull'anodo di grafite, con conseguente aumento della polarizzazione dell'anodo. Generalmente la dissoluzione del Fe3+ è impedita dal rivestimento di particelle LiFePO4 o dalla scelta dell'elettrolita.
Materiali ternari NCM ① Gli ioni dei metalli di transizione nel materiale catodico dell'ossido del metallo di transizione sono facili da dissolvere alle alte temperature, liberandosi così nell'elettrolita o depositandosi sul lato negativo causando un'attenuazione della capacità; ② Quando la tensione è superiore a 4,4 V rispetto a Li+/Li, il cambiamento strutturale del materiale ternario porta al degrado della capacità; ③ File miste Li-Ni, che portano al blocco dei canali Li+.
Le principali cause di degrado della capacità nelle batterie agli ioni di litio a base di LiMnO4 sono 1. cambiamenti irreversibili di fase o strutturali, come l'aberrazione di Jahn-Teller; e 2. dissoluzione di Mn nell'elettrolita (presenza di HF nell'elettrolita), reazioni di sproporzione o riduzione all'anodo.
2.Materiali dell'elettrodo negativo
La generazione di precipitazione del litio sul lato anodico della grafite (parte del litio diventa "litio morto" o genera dendriti di litio), a basse temperature, la diffusione degli ioni di litio rallenta facilmente portando alla precipitazione del litio, ed è probabile che si verifichi anche la precipitazione del litio quando il rapporto N/P è troppo basso.
La ripetuta distruzione e crescita della pellicola SEI sul lato dell'anodo porta all'esaurimento del litio e ad un aumento della polarizzazione.
Il processo ripetuto di incorporamento/rimozione del litio nell'anodo a base di silicio può facilmente portare all'espansione del volume e alla rottura delle particelle di silicio. Pertanto, per l'anodo di silicio, è particolarmente importante trovare un modo per inibirne l'espansione di volume.
3.Elettrolita
Fattori nell'elettrolita che contribuiscono alla degradazione della capacità dell'elettrolitabatterie agli ioni di litioincludere:
1. Decomposizione di solventi ed elettroliti (gravi guasti o problemi di sicurezza come la produzione di gas), per solventi organici, quando il potenziale di ossidazione è maggiore di 5 V rispetto a Li+/Li o il potenziale di riduzione è inferiore a 0,8 V (la diversa tensione di decomposizione dell'elettrolita è diverso), facile da decomporre. L'elettrolita (ad esempio LiPF6), è facile da decomporre a temperature più elevate (oltre 55 ℃) a causa della scarsa stabilità;.
2. All'aumentare del numero di cicli, aumenta la reazione tra l'elettrolita e gli elettrodi positivo e negativo, indebolendo la capacità di trasferimento di massa.
4.Diaframma
Il diaframma può bloccare gli elettroni e compiere la trasmissione degli ioni. Tuttavia, la capacità del diaframma di trasportare Li+ viene ridotta quando i fori del diaframma sono ostruiti da prodotti di decomposizione dell'elettrolita, ecc., oppure quando il diaframma si restringe a temperature elevate o quando invecchia. Inoltre, la causa principale del suo guasto è la formazione di dendriti di litio che perforano il diaframma provocando un cortocircuito interno.
5. Raccolta del fluido
La causa della perdita di capacità dovuta al collettore è generalmente la corrosione del collettore. Il rame viene utilizzato come collettore negativo perché è facile da ossidare a potenziali elevati, mentre l'alluminio viene utilizzato come collettore positivo perché è facile formare una lega litio-alluminio con litio a bassi potenziali. A bassa tensione (fino a 1,5 V e inferiore, scarica eccessiva), il rame si ossida in Cu2+ nell'elettrolita e si deposita sulla superficie dell'elettrodo negativo, impedendo il de-incorporamento del litio, con conseguente degrado della capacità. E il lato positivo è il sovraccarico delbatteriaprovoca la vaiolatura del collettore in alluminio, che porta ad un aumento della resistenza interna e al degrado della capacità.
6. Fattori di carica e scarica
Moltiplicatori eccessivi di carica e scarica possono portare a un degrado accelerato della capacità delle batterie agli ioni di litio. Un aumento del moltiplicatore di carica/scarica significa che l'impedenza di polarizzazione della batteria aumenta di conseguenza, portando ad una diminuzione della capacità. Inoltre, lo stress indotto dalla diffusione generato dalla carica e scarica a velocità di moltiplicazione elevate porta alla perdita di materiale attivo nel catodo e all'invecchiamento accelerato della batteria.
In caso di sovraccarico e scaricamento eccessivo delle batterie, l'elettrodo negativo è soggetto a precipitazione del litio, il meccanismo di rimozione eccessiva del litio dell'elettrodo positivo collassa e la decomposizione ossidativa dell'elettrolita (la formazione di sottoprodotti e produzione di gas) viene accelerata. Quando la batteria è eccessivamente scarica, la lamina di rame tende a dissolversi (impedendo il de-incorporamento del litio o generando direttamente dendriti di rame), con conseguente degrado della capacità o guasto della batteria.
Studi sulla strategia di ricarica hanno dimostrato che quando la tensione di interruzione della carica è 4 V, abbassando opportunamente la tensione di interruzione della carica (ad esempio 3,95 V) è possibile migliorare la durata del ciclo della batteria. È stato anche dimostrato che la ricarica rapida di una batteria al 100% di SOC decade più velocemente della ricarica rapida all’80% di SOC. Inoltre, Li et al. ha scoperto che, sebbene la pulsazione possa migliorare l'efficienza di carica, la resistenza interna della batteria aumenterà in modo significativo e la perdita di materiale attivo dell'elettrodo negativo è grave.
7.Temperatura
L'effetto della temperatura sulla capacità dibatterie agli ioni di litioè anche molto importante. Quando si opera a temperature più elevate per periodi di tempo prolungati, si verifica un aumento delle reazioni collaterali all'interno della batteria (ad esempio, la decomposizione dell'elettrolito), che porta ad una perdita irreversibile di capacità. Quando si utilizza a temperature più basse per periodi di tempo prolungati, l'impedenza totale della batteria aumenta (la conduttività dell'elettrolita diminuisce, l'impedenza SEI aumenta e la velocità delle reazioni elettrochimiche diminuisce) ed è probabile che si verifichi la precipitazione del litio dalla batteria.
Quanto sopra è il motivo principale del degrado della capacità della batteria agli ioni di litio. Attraverso l'introduzione di cui sopra credo che tu abbia compreso le cause del degrado della capacità della batteria agli ioni di litio.
Orario di pubblicazione: 24 luglio 2023