Uue põlvkonna sekundaarse akutehnoloogiana on liitium-ioonpatareisid saavutanud kiire arengu tänu nende energiatiheduse eelisele pärast kaadmium-nikli- ja vesinik-nickel akude väljavahetamist ning näidanud laialdasi rakenduse väljavaateid ., kuid nende laadimis- ja tühjendustsüklite halvast stabiilsusest on see MATSEMISMISEKS LOOSTIOONIDE KOHTUMISEKS LOOSTIOONIDE KOHTUMISEKS {{4}. Akud, keskendudes tuuma mõjutavate tegurite analüüsimisele nagu ülelaadimine, elektrolüütide lagunemine ja eneseava .
Positiivsete ja negatiivsete elektroodide massisuhe on tihedalt seotud aku jõudlusega . Kui massi suhe on liiga väike, ei saa negatiivse elektroodimaterjali aktiivseid aineid täielikult ära kasutada, mille tulemuseks on ressursside raiskamine; Kui massisuhe on liiga suur, on negatiivne elektrood laadimise ajal ülelaadimisele ülelaadimisele, mis tekitab ohutuse ohtu ., seega ainult siis, kui positiivsete ja negatiivsete elektroodide massisuhe jõuab optimaalse väärtuseni, kas aku jõudlust saab maksimeerida .
Ideaalses liitium-ioon akusüsteemis püsib mahutasakaal kogu tsükli vältel konstantsena ja iga tsükli algmaht on suhteliselt stabiilne ., kuid tegelik aku töö on palju keerulisem kui teooria . mis tahes külgreaktsioon, mis hõlmab tootmist ja tarbimist liitiumi ioonide ja elektronide jaoks, mis ei tohi seda teha, see ei tohi {3}. tuleb taastada spontaanselt ja mõju koguneb jätkuvalt tsüklite arvu suurenemisega . liitium-ioonpatareide töö ajal, lisaks normaalsele liitiumi sisestamisele ja eemaldamise põhireaktsioonile on ka palju külgreaktsioone, näiteks elektrolüütide lagunemist, aktiivse materjali dispersiooni ja metallist deponeerimist {{}. Mahutavuse tasakaalu tasakaalustamatuse ja aku jõudluse languse . tasakaalustamatus
Põhjus 1: ülelaadimine
Kui liitium-ioonakud on üle laetud, intensiivistavad positiivsete ja negatiivsete elektroodide ja elektrolüüdi vahelised külgreaktsioonid märkimisväärselt mahutavuse kadu ., konkreetsed ilmingud on järgmised:
1. grafiidi anoodi ja liitiummetalli ladestumise ülelaadimine .
Kui aku on üle laetud, ületab liitiumiioonide redutseerimiskiirus manustamiskiirust, põhjustades liitiummetalli (Li⁰) ladestumise anoodi pinnale ..
Aktiivne liitiumi kaotus:Ladestatud liitium jätab tsüklisüsteemi kinnistamise ja tagasi valamiseks, vähendades otseselt liikuvate liitiumioonide kogusummat;
Liidese poole reaktsioonid:Liitium metall reageerib elektrolüüdiga (näiteks lahusti DMC, elektrolüütide lipf₆), moodustades selliseid tahkeid tooteid nagu Li₂co₃, LIF jne ., toimetades toimeaineid ja blokeerides elektroodi poorid;
Sisemiskindlus suurenemine:Liitium -dendriidid kasvavad negatiivse elektroodi - separaatori liidese juures, tungides võib -olla separaatori pooridesse, suurendades iooniülekande takistust;
Elektrolüütide tarbimine:Aktiivne liitium reageerib jätkuvalt elektrolüüdiga, mille tulemuseks on lahusti ja liitiumsoola kontsentratsiooni vähenemine, vähendades ioonjuhtivuse efektiivsust .
Peamised mõjutavad tegurid:
Polarisatsiooniefekt:Kiire laadimine (kõrge voolutihedus) intensiivistab anoodi polarisatsiooni, isegi kui aktiivsete ainete suhe positiivsetes ja negatiivsetes elektroodides on normaalne, võib see käivitada liitiumdendriitide kasvu;
Suhe tasakaalustamatus:Kui positiivne toimeaine on ülemäärane (= m⁺/m⁻=optimaalne väärtus), on negatiivse elektroodi saadaolev liitiumi maht ebapiisav ja ülelaadimise oht suurendab märkimisväärselt .
2. positiivne elektroodi ülekoormusreaktsioon
Kui positiivse elektroodi aktiivse materjali ja negatiivse elektroodi aktiivse materjali suhe on liiga madal, toimub positiivse elektroodi ülelaadimine tõenäoliselt .
Positiivse elektroodi ülelaadimisest põhjustatud mahukadu tuleneb peamiselt elektrokeemiliste inertsete ainete genereerimisest (näiteks CO3O4, MN2O3 jne .), mis häirib elektroodide vahelist mahutavust ja on pöördumatu.
3. elektrolüüdi oksüdatsioonireaktsioon ülelaadimise ajal
Kui pinge ületab 4 . 5v, oksüdeerib ja genereerib elektrolüüt lahustumatuid aineid (näiteks Li2CO3) ja gaase . Need lahutamatud ained ummistavad elektroodide mikropooride, takistades rändeohu ja põhjustamisvõime kaotust tsükliprotsessis.
Põhjus 2: elektrolüütide lagunemine (vähendamine)
1. elektrolüüdi oksüdatsiooni lagunemine positiivsel elektroodi pinnal
Kui pinge ületab 4 . 5V (vs . li/li⁺), võib elektrolüüt positiivse elektroodi oksüdatsioonireaktsiooni läbi viia, genereerides lahutamatuid tooteid nagu li₂co₃ ja lif . need produktid {{} {}}, mis on}, mis toa}, mis on rida, prügikasti, prügikasti. Lisaks kaasneb oksüdatsioonireaktsiooniga gaaside (näiteks CO₂ ja O₂) vabanemine, põhjustades aku siserõhu suurenemist ja tekitades võimalikke ohutusohtusid.
2. Elektrolüüdi vähendamise lagunemine negatiivsel elektroodi pinnal
Grafiidi ja muude liitium-sekkuvate süsiniknegatiivsete elektroodide pinnal on elektrolüüdi redutseerimine aku jõudlust mõjutav peamine protsess:
- Esialgne kilede moodustamine:
Esimese laadimise ajal väheneb elektrolüüt (näiteks EC-põhine lahusti) negatiivsel elektroodi pinnal, genereerides tahke elektrolüütide liidese membraani (SEI membraan), mis koosneb Li₂co₃-st, lioco₂li, Lift jne .} ideaalsel SEI-membraanil on see, mis võimaldab LII-i kaudu läbi viia), mis saab LII-d läbi viia), mis võimaldab LII-d negatiivne elektroodi struktuur;
- Pöördumatu suutlikkuse kaotus:
Kiilude moodustumise käigus tarbitakse aktiivne liitium (elektrolüütide liitiumisoolast või positiivse elektroodi liitiumi koorimist), mille tulemuseks on esimene laadimis- ja tühjendamise efektiivsus (Coulombi efektiivsus) madalam kui 100%. tavaliselt grafiiditagatiivsete elektroodide esimesed coulombi efektiivsed on 90%kuni 95%;
- Tsükli stabiilsus:
Normaalse tsükli ajal säilitab SEI membraan dünaamilise tasakaalu ja membraan rebenemisel elektroodi mahu muutuste (näiteks liitiumi interkalatsiooni laienemise tõttu) tekib ainult väike remont ., seetõttu kontrollitakse elektrolüütide tarbimist suhteliselt madal .
3. elektrolüütide vähendamine
Üldiselt arvatakse, et see on seotud membraani moodustumisega süsiniklektroodi pinnal ning elektrolüüdi tüüp ja kontsentratsioon mõjutavad süsiniklektroodi . jõudlust mõnel juhul, et elektrolüüti vähendamine aitab süsiniku pinda stabiliseerida ja moodustada nõutavat passiivse kihi.. Üldiselt on see, et üldiselt on see, et see on rohkem kui see, et see on rohkem kui see on rohkem kui see on rohkem kui see on suurem kui see, et see on rohkem kui see, mis on rohkem kui see, et see toetab elektrolüüti. lahusti . negatiivses elektroodide sadestumise kiles segatud redutseerimissaadused mõjutavad aku mahutavust .
Näiteks liitium -heksafluorofosfaadil, liitiumi perkloraadil ja liitium Bis (trifluorometanesulfonüülimiid) on toetavad elektrolüüdid, mis läbivad süsiniklektroodi pinnal. redutseeritud reaktsioonid {0} {koostatud toodetes, näiteks LEF, Clot ja TFSA -s, v Kui need tooted võivad moodustada tiheda ja ioon-juhtivse kilekihi, võib see pärssida elektrolüüdi . pidevat tungimist vastupidiselt, see võib põhjustada võimsuse lagunemist membraanstruktuuriprobleemide või kõrvalproduktide korrosiooni tõttu., seega filmides, mis vastavad nendele vähenemisrajale, ja lisage interfüümidele. saab optimeerida, et tasakaalustada võimsuse säilitamiskiirust ja liidese stabiilsust .
4. lisandite vähendamine
Kui elektrolüüdi veesisaldus on liiga kõrge, läbivad veemolekulid elektroodi pinnal redutseerimisreaktsioonid, genereerides LiOH ja Li₂o sadestumiskihi .. Sellega seotud reaktsioonid hõlmavad H₂O -d, mis moodustavad elektronid, et moodustada OH⁻ ja H₂, OH⁻, mis ühendaks LIE -ga need, et moodustada need, mis moodustavad LIOH -i ja LIOH -i ja H -reok -i, H₂ ja H -vormingut. Kõrge vastupidavusega kilekiht elektroodi pinnal, takistades liitiumioonide sisestamist grafiidielektroodiks, mille tulemuseks on pöördumatu mahutavuse kadu ., aga väike kogus vett ({100-300 × 10⁻⁶) lahustis ei ole olulist mõju grafeetliku elektroodi.}}}}}}}}}}.
CO₂ lahustis väheneb negatiivse elektroodi korral, moodustades CO -gaasi ja li₂co₃ tahked . CO põhjustab aku siserõhu suurenemist, samas kui Li₂co₃ suurendab aku sisemist takistust . hapniku olemasolu lahuse vähenemise korral, mis moodustavad metallid, et moodustada metall Lith Lith Lith Lith Lith Lith Lith Lith Lith Lith Lith Lith Lith Lith Lith Lith Lith Lith Lith Lith Lith Lith Lith Lith Lith Lith Lith. Süsinik, süsiniklektroodi elektrolüüdi redutseerimiskäitumine sarnaneb metallilise liitiumipinnaga {. erinevad tooted, mis tekivad lisandite vähendamisel, mõjutavad aku võimsust ja tsükli jõudlust selliste radade kaudu, näiteks moodustavad takistusfilmid, genereerivad gaasid või muutuvad liidese karakteristikud .
Põhjus 3: iseenda tühjendus
Liitium-ioon-patareide eneseavatamine viitab nähtusele, kus aku maht väheneb aja jooksul loomulikult, kui see on avatud vooluahela olekus ilma, et seda kasutataks . Selle protsessi põhjustatud mahukadu võib jagada pöördumatuteks ja pöördumatuteks tüüpideks., kui esimene on see, et see ei tohi olla, kui see ei saa, kui see on tehtud, kui see on tehtud, ei saa tekkida. aku .
Pöördumatu mahutavuse kaotus tuleneb peamiselt mikrorakkude reaktsioonidest positiivsete ja negatiivsete elektroodide ja elektrolüüdi vahel laadimise ajal .
Näiteks reageerib liitium-mangaanoksiidi positiivne elektrood süsiniku musta või voolu koguja pinnal oleva lahusti PC-ga, läbides redoksreaktsioonid ja lahusti molekulid oksüdeeritakse vabade radikaalide genereerimiseks {. samal ajal desorbeerivad lammutised ja muul viisil negatiivse materjaliga. Elektrolüüdid, mille pf₆⁻ lagundamine ja liitium on manustatud ning süsinik desorbeeritakse ja oksüdeeritakse . Need protsessid kulutavad aktiivseid materjale ja häirivad positiivsete ja negatiivsete elektroodide vahelist mahutavust, takistades mahutavust laadimise ajal . laadimise ajal taastuda
Enesehääletamiskiirust mõjutavad paljud tegurid . positiivse elektroodimaterjali tootmisprotsessis, suurema pinna defektiga ja suurema spetsiifilise pindalaga osakesed on kiirem iseenesest tühjendatud . aku tootmisprotsessi täpsus mõjutab liidese segamist. oksüdeerimisseadet. ROLL . Näiteks oksüdeeritakse PC hõlpsalt, samal ajal kui EC-l on stabiilne kile moodustumine . liitiumisoola tüüp mõjutab külgreaktsiooni rada .. Temperatuuri tõus kiirendab märkimisväärselt isekoormusega kineetikat., mis võib olla rohkem kui 10%, kui see on 10%, kui toa temperatuur on tavaliselt 5%, kui toa temperatuur on tavaliselt 5% ~ 5%, kui see on tavaliselt 5%, kui see on toa temperatuuril 5%, on tavaliselt 5%. Temperatuur . Ajakumunemine süvendab kõrvalsaaduste . sadestumist, kuigi diafragma lekkevool võib põhjustada ka iseenda tühjendamist, selle kiirus on äärmiselt madal ja sellel pole temperatuuriga mingit pistmist, seega pole see peamine mehhanism.}.
