Influerad av den heta graden av elfordonsmarknaden,litiumjonbatterier, som en av kärnkomponenterna i elfordon, har betonats i stor utsträckning.Människor är engagerade i att utveckla ett litiumjonbatteri med lång livslängd, hög effekt och bra säkerhet.Bland dem dämpningen avlitium jon batterikapacitet är mycket värd allas uppmärksamhet, bara en fullständig förståelse för orsakerna till dämpningen av litiumjonbatterier eller mekanismen, för att kunna ordinera rätt medicin för att lösa problemet, att litiumjonbatteriernas kapacitet varför försvagning?
Orsaker till kapacitetsförsämring av litiumjonbatterier
1.Positivt elektrodmaterial
LiCoO2 är ett av de ofta använda katodmaterialen (3C-kategorin används ofta, och kraftbatterier bär i princip ternärt och litiumjärnfosfat).När antalet cykler ökar, bidrar förlusten av aktiva litiumjoner mer till kapacitetsminskningen.Efter 200 cykler genomgick LiCoO2 ingen fasövergång, utan snarare en förändring i den lamellära strukturen, vilket ledde till svårigheter med Li+-inbäddning.
LiFePO4 har god strukturell stabilitet, men Fe3+ i anoden löses upp och reduceras till Fe-metall på grafitanoden, vilket resulterar i ökad anodpolarisation.I allmänhet förhindras Fe3+-upplösningen genom beläggning av LiFePO4-partiklar eller val av elektrolyt.
NCM-ternära material ① Övergångsmetalljoner i övergångsmetalloxidkatodmaterialet är lätta att lösa upp vid höga temperaturer, vilket frigör elektrolyten eller avsätts på den negativa sidan, vilket orsakar kapacitetsdämpning;② När spänningen är högre än 4,4V jämfört med Li+/Li, leder den strukturella förändringen av det ternära materialet till kapacitetsförsämring;③ Li-Ni blandade rader, vilket leder till blockering av Li+-kanaler.
De främsta orsakerna till kapacitetsförsämring i LiMnO4-baserade litiumjonbatterier är 1. irreversibla fas- eller strukturförändringar, såsom Jahn-Teller-aberrationen;och 2. upplösning av Mn i elektrolyten (närvaro av HF i elektrolyten), disproportioneringsreaktioner eller reduktion vid anoden.
2.Negativa elektrodmaterial
Genereringen av litiumutfällning på grafitens anodsida (en del av litiumet blir "dött litium" eller genererar litiumdendriter), vid låga temperaturer saktar litiumjondiffusionen lätt ned vilket leder till litiumutfällning, och litiumutfällning är också benägen att inträffa när N/P-kvoten är för låg.
Upprepad destruktion och tillväxt av SEI-film på anodsidan leder till litiumutarmning och ökad polarisering.
Den upprepade processen med litiuminbäddning/de-litiumborttagning i den kiselbaserade anoden kan lätt leda till volymexpansion och sprickbrott i kiselpartiklarna.Därför är det för kiselanod särskilt viktigt att hitta ett sätt att förhindra dess volymexpansion.
3. Elektrolyt
Faktorer i elektrolyten som bidrar till kapacitetsförsämring avlitiumjonbatterieromfatta:
1. Nedbrytning av lösningsmedel och elektrolyter (allvarliga fel eller säkerhetsproblem som gasproduktion), för organiska lösningsmedel, när oxidationspotentialen är större än 5V kontra Li+/Li eller reduktionspotentialen är lägre än 0,8V (olika elektrolytnedbrytningsspänningar är olika), lätt att sönderdela.För elektrolyt (t.ex. LiPF6) är det lätt att sönderdelas vid högre temperatur (över 55 ℃) på grund av dålig stabilitet;.
2. När antalet cykler ökar, ökar reaktionen mellan elektrolyten och de positiva och negativa elektroderna, vilket gör att massöverföringskapaciteten försvagas.
4. Diafragma
Diafragman kan blockera elektronerna och fullgöra överföringen av joner.Membranets förmåga att transportera Li+ minskar dock när membranhålen blockeras av nedbrytningsprodukter från elektrolyten etc. eller när membranet krymper vid höga temperaturer eller när membranet åldras.Dessutom är bildandet av litiumdendriter som genomborrar membranet, vilket leder till inre kortslutning, huvudorsaken till dess misslyckande.
5. Samla upp vätska
Orsaken till kapacitetsförlusten på grund av kollektorn är i allmänhet korrosion av kollektorn.Koppar används som negativ kollektor eftersom den är lätt att oxidera vid höga potentialer, medan aluminium används som positiv kollektor eftersom det är lätt att bilda en litium-aluminiumlegering med litium vid låga potentialer.Under låg spänning (så låg som 1,5V och lägre, överurladdning) oxideras koppar till Cu2+ i elektrolyten och avsätts på ytan av den negativa elektroden, vilket hindrar inbäddningen av litium, vilket resulterar i kapacitetsförsämring.Och på den positiva sidan, överladdning avbatteriorsakar gropbildning i aluminiumkollektorn, vilket leder till en ökning av inre motstånd och kapacitetsförsämring.
6. Laddnings- och urladdningsfaktorer
Överdrivna laddnings- och urladdningsmultiplikatorer kan leda till accelererad kapacitetsförsämring av litiumjonbatterier.En ökning av laddnings-/urladdningsmultiplikatorn innebär att polarisationsimpedansen för batteriet ökar i enlighet med detta, vilket leder till en minskning av kapaciteten.Dessutom leder den diffusionsinducerade spänningen som genereras av laddning och urladdning vid höga multiplikationshastigheter till förlust av katodaktivt material och accelererad åldring av batteriet.
I fallet med överladdning och överurladdning av batterier är den negativa elektroden benägen att utfälla litium, den positiva elektrodens överdrivna litiumavlägsnande mekanism kollapsar och den oxidativa nedbrytningen av elektrolyten (förekomsten av biprodukter och gasproduktion) påskyndas.När batteriet är överurladdat, tenderar kopparfolien att lösas upp (hämmar borttagning av litium eller direkt generering av koppardendriter), vilket leder till kapacitetsförsämring eller batterifel.
Laddningsstrategistudier har visat att när laddningsgränsspänningen är 4V, kan en lämplig sänkning av laddningsgränsspänningen (t.ex. 3,95V) förbättra batteriets livslängd.Det har också visat sig att snabbladdning av ett batteri till 100 % SOC sönderfaller snabbare än snabbladdning till 80 % SOC.Dessutom har Li et al.fann att även om pulsering kan förbättra laddningseffektiviteten, kommer batteriets inre motstånd att öka avsevärt och förlusten av negativt elektrodaktivt material är allvarlig.
7. Temperatur
Temperaturens inverkan på kapaciteten avlitiumjonbatterierär också mycket viktigt.Vid drift vid högre temperaturer under långa tidsperioder finns det en ökning av sidoreaktioner i batteriet (t.ex. nedbrytning av elektrolyten), vilket leder till en oåterkallelig förlust av kapacitet.Vid drift vid lägre temperaturer under längre tidsperioder ökar batteriets totala impedans (elektrolytkonduktiviteten minskar, SEI-impedansen ökar och hastigheten för elektrokemiska reaktioner minskar), och litiumutfällning från batteriet är benägen att inträffa.
Ovanstående är huvudorsaken till försämring av litiumjonbatteriets kapacitet, genom ovanstående introduktion tror jag att du har en förståelse för orsakerna till försämring av litiumjonbatteriets kapacitet.
Posttid: 24 juli 2023