Elektr avtomobil bozorining issiq darajasi ta'sirida,lityum-ion batareyalar, elektr transport vositalarining asosiy tarkibiy qismlaridan biri sifatida katta darajada ta'kidlangan. Odamlar uzoq umr, yuqori quvvat, yaxshi xavfsizlik lityum-ion batareyasini ishlab chiqishga sodiqdirlar. Ular orasida, ning susaytirishilityum-ion batareyasig'imi hammaning e'tiboriga loyiqdir, faqat muammoni hal qilish uchun to'g'ri dori-darmonlarni belgilash imkoniyatiga ega bo'lish uchun lityum-ion batareyalarning zaiflashishi sabablarini yoki mexanizmini to'liq tushunish, lityum-ion batareyalarning sig'imi nima uchun susaytirish?
Lityum-ion batareyalarning quvvatini pasaytirish sabablari
1.Ijobiy elektrod materiali
LiCoO2 keng tarqalgan bo'lib ishlatiladigan katod materiallaridan biridir (3C toifasi keng qo'llaniladi va quvvat batareyalari asosan uchlik va lityum temir fosfatni olib yuradi). Tsikllar soni ortishi bilan faol litiy ionlarining yo'qolishi sig'imning pasayishiga ko'proq hissa qo'shadi. 200 tsikldan so'ng, LiCoO2 fazali o'tishni boshdan kechirmadi, aksincha, qatlamli strukturaning o'zgarishi, Li + ning o'rnatilishida qiyinchiliklarga olib keldi.
LiFePO4 yaxshi strukturaviy barqarorlikka ega, ammo anoddagi Fe3+ eriydi va grafit anodida Fe metalliga kamayadi, bu esa anodning polarizatsiyasini oshiradi. Odatda Fe3+ ning erishi LiFePO4 zarralarini qoplash yoki elektrolit tanlash orqali oldini oladi.
NCM uchlik materiallari ① O'tish metall oksidi katod materialidagi o'tish metall ionlari yuqori haroratlarda oson eriydi, shuning uchun elektrolitda bo'shatiladi yoki salbiy tomonga cho'kadi, bu esa sig'imning pasayishiga olib keladi; ② Agar kuchlanish Li+/Li ga nisbatan 4,4V dan yuqori bo'lsa, uchlik materialning strukturaviy o'zgarishi sig'imning pasayishiga olib keladi; ③ Li-Ni aralash qatorlari Li+ kanallarining bloklanishiga olib keladi.
LiMnO4 asosidagi litiy-ionli akkumulyatorlarning quvvati pasayishining asosiy sabablari 1. Qaytarib bo'lmaydigan faza yoki strukturaviy o'zgarishlar, masalan, Jahn-Teller aberatsiyasi; va 2. Mn ning elektrolitda erishi (elektrolitda HF mavjudligi), nomutanosiblik reaktsiyalari yoki anodda qisqarish.
2.Salbiy elektrod materiallari
Grafitning anod tomonida lityum yog'inlarining paydo bo'lishi (litiyning bir qismi "o'lik lityum" ga aylanadi yoki lityum dendritlarni hosil qiladi), past haroratlarda lityum ionining tarqalishi sekinlashadi, bu esa lityum cho'kmasiga olib keladi va lityum yog'inlari ham paydo bo'lishiga moyildir. N/P nisbati juda past bo'lganda.
Anod tomonida SEI plyonkasining qayta-qayta yo'q qilinishi va o'sishi lityumning kamayishiga va polarizatsiyaning kuchayishiga olib keladi.
Kremniy asosidagi anodda lityumni o'rnatish / de-litiyni olib tashlashning takroriy jarayoni osongina hajmning kengayishiga va kremniy zarralarining yorilishiga olib kelishi mumkin. Shuning uchun, kremniy anod uchun uning hajmini kengaytirishni inhibe qilish yo'lini topish ayniqsa muhimdir.
3. Elektrolitlar
Imkoniyatlarning pasayishiga hissa qo'shadigan elektrolitlar omillarilityum-ion batareyalaro'z ichiga oladi:
1. Oksidlanish potentsiali Li+/Li ga nisbatan 5V dan katta yoki qaytarilish potentsiali 0,8V dan past bo'lgan organik erituvchilar uchun erituvchilar va elektrolitlarning parchalanishi (jiddiy nosozlik yoki gaz ishlab chiqarish kabi xavfsizlik muammolari) (turli elektrolitlar parchalanish kuchlanishi har xil), parchalanishi oson. Elektrolitlar uchun (masalan, LiPF6) barqarorligi pastligi sababli yuqori haroratda (55 ℃ dan yuqori) parchalanishi oson;
2. Tsikllar soni ortib borishi bilan elektrolit va musbat va manfiy elektrodlar orasidagi reaksiya kuchayadi, bu esa massa uzatish qobiliyatini zaiflashtiradi.
4.Diafragma
Diafragma elektronlarni to'sib qo'yishi va ionlarning uzatilishini bajarishi mumkin. Shu bilan birga, diafragma teshiklari elektrolitlarning parchalanish mahsulotlari va boshqalar bilan to'sib qo'yilganda yoki diafragma yuqori haroratda qisqarganda yoki diafragma qariganda, uning Li+ ni tashish qobiliyati pasayadi. Bundan tashqari, diafragmani teshib, ichki qisqa tutashuvga olib keladigan lityum dendritlarning shakllanishi uning ishdan chiqishining asosiy sababidir.
5. Suyuqlikni yig'ish
Kollektor tufayli quvvatni yo'qotish sababi odatda kollektorning korroziyasidir. Manfiy kollektor sifatida mis ishlatiladi, chunki u yuqori potentsiallarda oksidlanish oson, alyuminiy esa musbat kollektor sifatida ishlatiladi, chunki past potentsiallarda litiy bilan litiy-alyuminiy qotishmasi hosil qilish oson. Past kuchlanish ostida (1,5V gacha va undan pastroq, ortiqcha zaryadsizlanish) mis elektrolitda Cu2+ gacha oksidlanadi va salbiy elektrod yuzasida cho'kadi, bu litiyning emirilishiga to'sqinlik qiladi, natijada quvvati pasayadi. Va ijobiy tomoni, haddan tashqari zaryadlashbatareyaalyuminiy kollektorining chuqurlashishiga olib keladi, bu esa ichki qarshilikning kuchayishiga va quvvatning buzilishiga olib keladi.
6. Zaryad va zaryadsizlanish omillari
Haddan tashqari zaryadlash va tushirish ko'paytirgichlari lityum-ion batareyalarning tezlashtirilgan quvvatini pasayishiga olib kelishi mumkin. Zaryadlash / tushirish multiplikatorining ortishi batareyaning polarizatsiya empedansining mos ravishda ortib borishini anglatadi, bu esa quvvatning pasayishiga olib keladi. Bundan tashqari, yuqori ko'payish tezligida zaryadlash va tushirish natijasida hosil bo'lgan diffuziyadan kelib chiqadigan stress katodli faol materialning yo'qolishiga va batareyaning tez qarishiga olib keladi.
Batareyalarni haddan tashqari zaryadlash va zaryadsizlantirish holatlarida salbiy elektrod lityum yog'inlariga moyil bo'ladi, musbat elektrodning ortiqcha lityumni olib tashlash mexanizmi qulab tushadi va elektrolitning oksidlovchi parchalanishi (yon mahsulot va gaz hosil bo'lishining paydo bo'lishi) tezlashadi. Batareya haddan tashqari zaryadsizlanganda, mis folga erishga moyil bo'ladi (litiyning o'rnatilishiga to'sqinlik qiladi yoki to'g'ridan-to'g'ri mis dendritlarini hosil qiladi), bu esa quvvatning pasayishiga yoki batareyaning ishdan chiqishiga olib keladi.
Zaryadlash strategiyasini o'rganish shuni ko'rsatdiki, zaryadlashning to'xtash kuchlanishi 4V bo'lsa, zaryadlashning to'xtash kuchlanishini (masalan, 3,95V) mos ravishda pasaytirish batareyaning ishlash muddatini yaxshilashi mumkin. Batareyani 100% SOC ga tez zaryadlash 80% SOC ga tez zaryad qilishdan ko'ra tezroq yemirilishi ham ko'rsatildi. Bundan tashqari, Li va boshqalar. pulsatsiya zaryadlash samaradorligini oshirishi mumkin bo'lsa-da, batareyaning ichki qarshiligi sezilarli darajada oshadi va salbiy elektrod faol materialining yo'qolishi jiddiy ekanligini aniqladi.
7. Harorat
Haroratning sig'imga ta'sirilityum-ion batareyalarham juda muhim. Uzoq vaqt davomida yuqori haroratlarda ishlaganda, akkumulyator ichidagi nojo'ya reaktsiyalarning kuchayishi (masalan, elektrolitlarning parchalanishi), quvvatning qaytarilmas yo'qolishiga olib keladi. Uzoq vaqt davomida past haroratlarda ishlaganda batareyaning umumiy empedansi ortadi (elektrolitlar o'tkazuvchanligi pasayadi, SEI impedansi ortadi va elektrokimyoviy reaktsiyalar tezligi pasayadi) va batareyadan lityum yog'inlari paydo bo'lishiga moyil.
Yuqoridagilar lityum-ion batareya quvvati pasayishining asosiy sababidir, yuqoridagi kirish orqali siz lityum-ion batareya quvvati pasayishi sabablarini tushunasiz deb o'ylayman.
Xabar vaqti: 24-iyul-2023