چرا باتری لیتیوم شما با گذشت زمان از دوام کمتری می شود؟

به عنوان نسل جدیدی از فناوری باتری ثانویه ، باتری های لیتیوم یون به دلیل مزیت چگالی انرژی خود پس از جایگزینی باتری های کادمیوم-نیکل و هیدروژن-نیکل ، به پیشرفت سریع دست یافته اند ، و چشم اندازهای گسترده ای را نشان داده اند .} با این حال ، ثبات ضعیف از شارژ آنها به عنوان یک بطری کلیدی در این زمینه از این طریق تبدیل شده است. باتری های لیتیوم یون ، با تمرکز بر تجزیه و تحلیل هسته های مؤثر بر عوامل مؤثر مانند شارژ بیش از حد ، تجزیه الکترولیت و تخلیه خود {7}

نسبت جرم الکترودهای مثبت و منفی نزدیک به عملکرد باتری . هنگامی که نسبت جرم خیلی کوچک است ، از مواد فعال مواد الکترود منفی به طور کامل استفاده نمی شود و در نتیجه هدر دادن منابع نیست. هنگامی که نسبت جرم خیلی بزرگ است ، الکترود منفی مستعد شارژ بیش از حد در هنگام شارژ است ، با ایجاد یک خطر ایمنی. بنابراین ، فقط وقتی که نسبت جرم الکترودهای مثبت و منفی به مقدار بهینه برسد ، می تواند عملکرد باتری را به حداکثر برساند.

در یک سیستم باتری لیتیوم یون ایده آل ، تعادل ظرفیت در طول چرخه ثابت باقی می ماند ، و ظرفیت اولیه هر چرخه نسبتاً پایدار است.} با این حال ، عملکرد باتری واقعی بسیار پیچیده تر از تئوری است .}}} en هیچ واکنش جانبی مربوط به تولید و مصرف لیتیوم یا الکترون ها باعث می شود که این ارزش را از بین ببرد که ارزش آن را به ارزش نمی گذارد.}} {3 {3 {3 {3 {3 {3 {3 {3 {3 {3 {3 {{3 {3 {3 {3 {3 {3 {3 {3 {3 {3 {3 {3 {3 {3 {3 {3 {3 {3 {3 {3 {3 {3 {3 {3 {3 {3 {{3 {{3 {3 {3 {3} به طور خودجوش ترمیم شده ، و تأثیر آن با افزایش تعداد چرخه ها ادامه خواهد یافت.} در حین کار باتری های لیتیوم یون ، علاوه بر درج لیتیوم و واکنش اصلی Redox Istox ، همچنین واکنش های جانبی زیادی مانند تجزیه الکترولیت ، انحلال مواد فعال و واکنش آشکار لیتیوم است. عدم تعادل تعادل ظرفیت و کاهش عملکرد باتری {7 {}

دلیل 1: شارژ بیش از حد

هنگامی که باتری های لیتیوم یون بیش از حد شارژ می شوند ، واکنش های جانبی بین الکترودهای مثبت و منفی و الکترولیت به طور قابل توجهی از بین رفتن ظرفیت.}}} تظاهرات خاص به شرح زیر است:

1. شارژ بیش از حد آند گرافیت و رسوب فلزی لیتیوم .

هنگامی که باتری بیش از حد شارژ شود ، میزان کاهش یون های لیتیوم از میزان تعبیه فراتر می رود و باعث می شود که فلز لیتیوم (Li⁰) روی سطح آند . تأثیر بر ظرفیت قرار گیرد:

از دست دادن لیتیوم فعال:لیتیوم سپرده شده سیستم دوچرخه سواری تعبیه و مجدداً تعبیه شده را ترک می کند و به طور مستقیم میزان کل یون های لیتیوم موبایل را کاهش می دهد.

واکنشهای جانبی رابط:فلز لیتیوم با الکترولیت (مانند DMC حلال ، الکترولیت لیپف) واکنش نشان می دهد تا محصولات جامد مانند Li₂co₃ ، LIF و غیره را تشکیل دهد ، . ، مصرف مواد فعال و مسدود کردن منافذ الکترود.

مقاومت داخلی افزایش می یابد:دندریت های لیتیوم در رابط الکترود منفی رشد می کنند - جداکننده ، احتمالاً به منافذ جداکننده نفوذ می کنند و مقاومت انتقال یون را افزایش می دهند.

مصرف الکترولیت:لیتیوم فعال همچنان با الکترولیت واکنش نشان می دهد و در نتیجه کاهش غلظت نمک حلال و لیتیوم باعث کاهش کارایی هدایت یونی .}

عوامل مؤثر در کلیدی:

اثر قطبی سازی:شارژ سریع (چگالی جریان بالا) قطبش آند را تشدید می کند ، حتی اگر نسبت مواد فعال در الکترودهای مثبت و منفی طبیعی باشد ، ممکن است باعث رشد دندریت های لیتیوم شود.

عدم تعادل نسبت:هنگامی که ماده فعال مثبت بیش از حد باشد (= m⁺/m⁻= بهینه مقدار) ، ظرفیت لیتیوم موجود از الکترود منفی کافی نیست ، و خطر شارژ بیش از حد به طور قابل توجهی افزایش می یابد {2.

2. واکنش بیش از حد الکترود مثبت

هنگامی که نسبت ماده فعال الکترود مثبت به ماده فعال الکترود منفی خیلی کم است ، شارژ بیش از حد الکترود مثبت احتمالاً رخ می دهد .

از دست دادن ظرفیت ناشی از شارژ بیش از حد الکترود مثبت ، عمدتا ناشی از تولید مواد بی حسی الکتروشیمیایی (مانند CO3O4 ، MN2O3 و غیره.) است که باعث اختلال در تعادل ظرفیت بین الکترودها می شود و {5.}}}}}}}

3. واکنش اکسیداسیون الکترولیت در حین شارژ بیش از حد

هنگامی که ولتاژ بیش از 4. 5 ولت باشد ، الکترولیت مواد نامحلول (مانند Li2CO3) و گازها.}}} این مواد نامحلول را مسدود می کند و میکروپورهای الکترودها را مسدود می کند و مانع مهاجرت از ضرر لیتیوم در طی روند تغییر می شود.

دلیل 2: تجزیه الکترولیت (کاهش)

1. تجزیه اکسیداسیون الکترولیت بر روی سطح الکترود مثبت

When the voltage exceeds 4.5V (vs. Li/Li⁺), the electrolyte may undergo an oxidation reaction on the positive electrode, generating insoluble products such as Li₂CO₃ and LiF. These products will clog the electrode pores, hinder the migration of lithium ions, and lead to capacity degradation. علاوه بر این ، واکنش اکسیداسیون با انتشار گازها (مانند Co₂ و O₂) همراه است و باعث افزایش فشار داخلی باتری و ایجاد خطرات ایمنی بالقوه می شود.

2. تجزیه الکترولیت بر روی سطح الکترود منفی

در سطح گرافیت و سایر الکترودهای منفی کربن با لیتیوم دخالت ، کاهش تجزیه الکترولیت یک فرآیند کلیدی است که بر عملکرد باتری تأثیر می گذارد:

• شکل گیری اولیه فیلم:

در اولین شارژ ، الکترولیت (مانند حلال مبتنی بر EC) بر روی سطح الکترود منفی کاهش می یابد ، تولید یک غشای رابط الکترولیت جامد (غشای SEI) متشکل از li₂co₃ ، lioco₂li ، lif ، و غیره.}}}}}}}}}}}} غشای SEI ایده آل است که باعث می شود که اکتشافی یون را از بین ببرد و انسجام را از بین می برد و باعث می شود که انسجام را از بین ببرد و انصراف را از بین ببرد و از طریق آن استفاده می کند. ساختار الکترود ؛

• از دست دادن ظرفیت برگشت ناپذیر:

در طی فرآیند شکل گیری فیلم ، لیتیوم فعال (از نمک لیتیوم الکترولیت یا لایه برداری الکترود مثبت لیتیوم) مصرف می شود ، در نتیجه اولین بار شارژ و تخلیه (راندمان کولوم) پایین تر از 100 ٪ {1} به طور معمول ، اولین راندمان کولومب از الکترودهای منفی گرافیت 90 ٪ تا 95 ٪ است.

• ثبات دوچرخه سواری:

در طول دوچرخه سواری عادی ، غشای SEI تعادل پویا را حفظ می کند ، و فقط تعمیرات جزئی هنگامی رخ می دهد که غشای به دلیل تغییرات حجم الکترود (مانند گسترش متقابل لیتیوم) . بنابراین ، مصرف الکترولیت در سطح نسبتاً کم. کنترل می شود.

3. کاهش الکترولیت ها

به طور کلی اعتقاد بر این است که در شکل گیری غشای روی سطح الکترود کربن نقش دارد و نوع و غلظت الکترولیت بر عملکرد الکترود کربن تأثیر می گذارد .}}} در بعضی موارد ، کاهش الکترولیت به تثبیت سطح کربن کمک می کند و لایه ای از مسیر معکوس مورد نیاز را تشکیل می دهد.} inderfer let indupled prone indufled prone indufled prone است. حلال . محصولات کاهش مخلوط شده در فیلم رسوب الکترود منفی بر پوسیدگی ظرفیت باتری .

به عنوان مثال ، لیتیوم hexafluorophosphate ، لیتیوم پرکلورات و لیتیوم BIS (trifluoromethanesulfonylimide) دارای الکترولیت های حامی هستند که در صورت کاهش واکنش های کاهش در سطح الکترود کربن . محصولات تولید شده مانند LIF ، CLO₃⁻ و TFSA⁻ ، درج می شوند. یک لایه فیلم متراکم و متراکم و یون ، می تواند نفوذ مداوم الکترولیت. را برعکس ، مهار کند ، ممکن است منجر به پوسیدگی ظرفیت به دلیل مشکلات ساختار غشایی یا خوردگی توسط محصولات جانبی شود.}}} بنابراین ، با هماهنگی انواع ، غلظت های کاهش یافته می تواند کیفیت الکترولیت را اضافه کند و از نظر کیفیت کاربردی را اضافه کند. نرخ حفظ ظرفیت و پایداری رابط.

4. کاهش ناخالصی ها

هنگامی که محتوای آب الکترولیت خیلی زیاد است ، مولکول های آب در سطح الکترود واکنش کاهش می یابند ، تولید لایه های رسوب LiOH و li₂o .} reations شامل الکترونهای H₂o به دست آوردن هر یک از آنها برای تشکیل OH⁻ و H₂ ، oh⁻ ترکیب با Lioh Stolid ، و Lioh int int int {Form} {form form form} لایه روی سطح الکترود ، مانع از قرار دادن یون های لیتیوم به الکترود گرافیت ، و در نتیجه از دست دادن ظرفیت برگشت ناپذیر . با این حال ، مقدار کمی از آب ({4}} × 10⁻⁶) در حلال تأثیر معنی داری بر عملکرد الکترود گرافیت .}}

CO₂ در حلال در الکترود منفی کاهش می یابد تا گاز CO را تشکیل دهد و Li₂co₃ Solid .} CO باعث افزایش فشار داخلی باتری می شود ، در حالی که li₂co₃ مقاومت داخلی باتری را افزایش می دهد . حضور اکسیژن در حلال در واکنشهای کاهش یافته در سنگر بین ع) رفتار کاهش الکترولیت بر روی الکترود کربن شبیه به سطح لیتیوم فلزی است. محصولات مختلف تولید شده با کاهش ناخالصی ها بر ظرفیت و عملکرد چرخه باتری از طریق مسیرهایی مانند تشکیل فیلم های مقاومت ، تولید گاز یا تغییر ویژگی های رابط {4.}

دلیل 3: خود تخفیف

خودآزمایی باتری های لیتیوم یون به پدیده ای اشاره دارد که ظرفیت باتری به طور طبیعی با گذشت زمان کاهش می یابد وقتی که در حالت مدار باز قرار دارد بدون استفاده از {3 {3} از دست دادن ظرفیت ناشی از این فرآیند می تواند به انواع برگشت پذیر و برگشت پذیر تقسیم شود.}}}}}}} intains می تواند از طریق شارژ بازیابی شود ، در حالی که از طریق شارژ بازیافت می شود ، در حالی که از طریق بازیابی می تواند بازیافت شود ، در حالی که نتایج آن از طریق بازیابی می تواند بازیافت شود ، در حالی که از طریق آن می توان از طریق شارژ بازیافت شد ، در حالی که از طریق آن می توان بازیابی کرد ، در حالی که از طریق آن می توان بازیابی کرد ، در حالی که نتایج آن می تواند بازیابی شود. باتری.}

از دست دادن ظرفیت برگشت ناپذیر عمدتا ناشی از واکنشهای میکرو سلول بین الکترودهای مثبت و منفی و الکترولیت در هنگام شارژ.

به عنوان مثال ، الکترود مثبت اکسید لیتیوم مانگان با PC حلال بر روی سطح کربن سیاه یا جمع کننده جریان ، تحت واکنشهای ردوکس واکنش نشان می دهد ، و مولکول های حلال ، برای تولید رادیکال های آزاد ، در همان زمان ، اکسیده می شوند ، در همان زمان ، یون های لیتیوم از مواد الکترود مثبت با استفاده از الکترود مثبت الکترود دفع می شوند و مواد فعال منفی از مواد فعال منفی از مواد فعال منفی استفاده می کنند. با تجزیه PF₆⁻ و لیتیوم تعبیه شده و کربن در حال تخلیه و اکسیده شدن . این فرآیندها مواد فعال را مصرف می کنند و تعادل ظرفیت بین الکترودهای مثبت و منفی را مختل می کنند و از بازیابی ظرفیت در هنگام شارژ {3. جلوگیری می کنند.

میزان خود تخفیف تحت تأثیر بسیاری از عوامل. در فرآیند تولید مواد الکترود مثبت ، ذرات با نقص سطح بیشتر و سطح خاص بزرگتر خود را سریعتر می کنند . دقت فرآیند تولید باتری ABOCENCE ANCOMENT ALOMENT ALOBING .} let intable intable of اکسیداسیون در اکسیداسیون در اکسیداسیون در اکسیدات اکسیدات به عنوان مثال ، PC به راحتی اکسیده می شود در حالی که EC دارای شکل گیری فیلم پایدار است {{6} نوع نمک لیتیوم بر مسیر واکنش جانبی تأثیر می گذارد. افزایش دما به طور قابل توجهی سینتیک خود تخفیف را تسریع می کند. میزان فشار خود در دمای اتاق معمولاً 2 ٪ ~ 5 ٪ در ماه است ، در حالی که می تواند بیش از 10 ٪ ماه در ماه افزایش یابد ، بیشتر از 10 ٪ در ماه افزایش می یابد ، در حالی که می تواند بیش از 10 ٪ در ماه افزایش یابد. رسوب محصول جانبی {15 {}} را تشدید کنید اگرچه جریان نشت دیافراگم نیز ممکن است باعث تخلیه خود شود ، سرعت آن بسیار کم است و هیچ ارتباطی با دما ندارد ، بنابراین مکانیسم اصلی. نیست.