E ndikuar nga shkalla e nxehtë e tregut të automjeteve elektrike,bateri litium-jon, si një nga komponentët thelbësorë të automjeteve elektrike, janë theksuar në një masë të madhe.Njerëzit janë të përkushtuar për të zhvilluar një bateri litium-jon me jetë të gjatë, fuqi të lartë dhe siguri të mirë.Midis tyre, zbutja ebateri litium-jonkapaciteti është shumë i denjë për vëmendjen e të gjithëve, vetëm një kuptim i plotë i arsyeve të dobësimit të baterive litium-jon ose mekanizmi, në mënyrë që të jetë në gjendje të përshkruaj ilaçin e duhur për të zgjidhur problemin, që kapaciteti i baterive litium-jon zbutje?
Arsyet e degradimit të kapacitetit të baterive litium-jon
1.Material elektrodë pozitive
LiCoO2 është një nga materialet katodë të përdorur zakonisht (kategoria 3C përdoret gjerësisht, dhe bateritë e energjisë në thelb mbajnë fosfat hekuri tresh dhe litium).Ndërsa numri i cikleve rritet, humbja e joneve aktive të litiumit kontribuon më shumë në zvogëlimin e kapacitetit.Pas 200 cikleve, LiCoO2 nuk iu nënshtrua një tranzicioni fazor, por një ndryshimi në strukturën lamelare, duke çuar në vështirësi në heqjen e Li+.
LiFePO4 ka stabilitet të mirë strukturor, por Fe3+ në anodë shpërndahet dhe zvogëlohet në metal Fe në anodën e grafitit, duke rezultuar në rritjen e polarizimit të anodës.Në përgjithësi shpërbërja e Fe3+ parandalohet nga veshja e grimcave LiFePO4 ose zgjedhja e elektrolitit.
Materialet treshe NCM ① Jonet e metalit kalimtar në materialin katodë të oksidit të metalit në tranzicion shpërndahen lehtësisht në temperatura të larta, duke liruar kështu në elektrolit ose duke depozituar në anën negative duke shkaktuar zbutje të kapacitetit;② Kur voltazhi është më i lartë se 4.4V kundrejt Li+/Li, ndryshimi strukturor i materialit tresh çon në degradim të kapacitetit;③ Li-Ni rreshtat e përzier, duke çuar në bllokimin e kanaleve Li+.
Shkaqet kryesore të degradimit të kapacitetit në bateritë litium-jon me bazë LiMnO4 janë 1. ndryshimet e pakthyeshme fazore ose strukturore, të tilla si devijimi Jahn-Teller;dhe 2. shpërbërja e Mn në elektrolit (prania e HF në elektrolit), reaksionet e disproporcionit ose reduktimi në anodë.
2.Materialet e elektrodave negative
Gjenerimi i reshjeve të litiumit në anën e anodit të grafitit (një pjesë e litiumit bëhet "litium i vdekur" ose gjeneron dendrite litium), në temperatura të ulëta, difuzioni i joneve të litiumit ngadalësohet lehtësisht duke çuar në reshje të litiumit, dhe reshjet e litiumit janë gjithashtu të prirur të ndodhin kur raporti N/P është shumë i ulët.
Shkatërrimi dhe rritja e përsëritur e filmit SEI në anën e anodës çon në varfërim të litiumit dhe rritje të polarizimit.
Procesi i përsëritur i futjes/heqjes së litiumit në anodën me bazë silikoni mund të çojë lehtësisht në zgjerimin e vëllimit dhe dështimin e çarjes së grimcave të silikonit.Prandaj, për anodën e silikonit, është veçanërisht e rëndësishme të gjesh një mënyrë për të penguar zgjerimin e vëllimit të saj.
3.Elektrolit
Faktorët në elektrolit që kontribuojnë në degradimin e kapacitetit tëbateri litium-jonpërfshijnë:
1. Zbërthimi i tretësve dhe elektroliteve (dështim serioz ose probleme sigurie si prodhimi i gazit), për tretësit organikë, kur potenciali i oksidimit është më i madh se 5V kundrejt Li+/Li ose potenciali i reduktimit është më i ulët se 0.8V (tensioni i ndryshëm i dekompozimit të elektrolitit është të ndryshme), të lehta për t'u dekompozuar.Për elektrolitin (p.sh. LiPF6), është e lehtë të dekompozohet në temperaturë më të lartë (mbi 55℃) për shkak të stabilitetit të dobët;.
2. Me rritjen e numrit të cikleve, reaksioni ndërmjet elektrolitit dhe elektrodave pozitive dhe negative rritet, duke bërë që kapaciteti i transferimit të masës të dobësohet.
4.Diafragma
Diafragma mund të bllokojë elektronet dhe të përmbushë transmetimin e joneve.Megjithatë, aftësia e diafragmës për të transportuar Li+ zvogëlohet kur vrimat e diafragmës bllokohen nga produktet e dekompozimit të elektrolitit, etj., ose kur diafragma tkurret në temperatura të larta, ose kur diafragma plaket.Për më tepër, formimi i dendriteve të litiumit që shpojnë diafragmën që çon në qark të shkurtër të brendshëm është arsyeja kryesore e dështimit të tij.
5. Lëngu grumbullues
Shkaku i humbjes së kapacitetit për shkak të kolektorit është përgjithësisht korrozioni i kolektorit.Bakri përdoret si kolektor negativ sepse është i lehtë për t'u oksiduar në potenciale të larta, ndërsa alumini përdoret si kolektor pozitiv sepse është e lehtë të formohet një aliazh litium-alumini me litium në potenciale të ulëta.Nën tension të ulët (të ulët deri në 1,5 V dhe më poshtë, mbi-shkarkimi), bakri oksidohet në Cu2+ në elektrolit dhe depozitohet në sipërfaqen e elektrodës negative, duke penguar çrrënjosjen e litiumit, duke rezultuar në degradimin e kapacitetit.Dhe në anën pozitive, mbingarkesa ebaterishkakton gropa të kolektorit të aluminit, gjë që çon në një rritje të rezistencës së brendshme dhe degradim të kapacitetit.
6. Faktorët e ngarkesës dhe shkarkimit
Shumëzuesit e tepërt të ngarkimit dhe shkarkimit mund të çojnë në degradim të përshpejtuar të kapacitetit të baterive litium-jon.Një rritje në shumëzuesin e ngarkimit/shkarkimit do të thotë që impedanca e polarizimit të baterisë rritet në përputhje me rrethanat, duke çuar në një ulje të kapacitetit.Për më tepër, stresi i shkaktuar nga difuzioni i krijuar nga ngarkimi dhe shkarkimi me ritme të larta shumëzimi çon në humbjen e materialit aktiv të katodës dhe në plakjen e përshpejtuar të baterisë.
Në rastin e mbingarkesës dhe shkarkimit të tepërt të baterive, elektroda negative është e prirur ndaj reshjeve të litiumit, elektroda pozitive mekanizmi i heqjes së tepërt të litiumit shembet dhe dekompozimi oksidativ i elektrolitit (shfaqja e nënprodukteve dhe prodhimi i gazit) përshpejtohet.Kur bateria shkarkohet tepër, fleta e bakrit priret të shpërndahet (duke penguar heqjen e litiumit, ose gjenerimin e drejtpërdrejtë të dendriteve të bakrit), duke çuar në degradim të kapacitetit ose dështim të baterisë.
Studimet e strategjisë së karikimit kanë treguar se kur voltazhi i ndërprerjes së karikimit është 4 V, ulja e duhur e tensionit të ndërprerjes së karikimit (p.sh. 3.95 V) mund të përmirësojë jetëgjatësinë e ciklit të baterisë.Është treguar gjithashtu se karikimi i shpejtë i një baterie në 100% SOC prishet më shpejt sesa karikimi i shpejtë në 80% SOC.Përveç kësaj, Li et al.zbuloi se megjithëse pulsimi mund të përmirësojë efikasitetin e karikimit, rezistenca e brendshme e baterisë do të rritet ndjeshëm dhe humbja e materialit aktiv të elektrodës negative është serioze.
7.Temperatura
Efekti i temperaturës në kapacitetin ebateri litium-jonështë gjithashtu shumë e rëndësishme.Kur punoni në temperatura më të larta për periudha të gjata kohore, ka një rritje të reaksioneve anësore brenda baterisë (p.sh., dekompozimi i elektrolitit), duke çuar në një humbje të pakthyeshme të kapacitetit.Kur punoni në temperatura më të ulëta për periudha të gjata kohore, rezistenca totale e baterisë rritet (përçueshmëria e elektrolitit zvogëlohet, impedanca SEI rritet dhe shpejtësia e reaksioneve elektrokimike zvogëlohet) dhe reshjet e litiumit nga bateria janë të prirura të ndodhin.
Sa më sipër është arsyeja kryesore për degradimin e kapacitetit të baterisë litium-jon, përmes hyrjes së mësipërme besoj se keni një kuptim të shkaqeve të degradimit të kapacitetit të baterisë litium-jon.
Koha e postimit: 24 korrik 2023