Hvad er effekten af N/P-forholdet på 1s lipo-batteri?

1. Hvad er effekten af N/P-forholdet på 1s lipo-batteriet

Normalt tænker vi, at N/P-forholdet er for stort, det vil sige, at den negative elektrode er for stor, hvilket vil forårsage lav dybde af opladning og afladning af den negative elektrode i 1s lipo-batteriet, og dyb opladning og afladning af den positive elektrode (og omvendt, selvfølgelig, dette er kun en meget generel udtalelse). Den fuldt opladede negative elektrode udfælder ikke let lithium (nogle materialer, såsom blød og hård kulstof, LTO-materialer vil ikke udfælde lithium), hvilket er mere sikkert, men stigningen i oxidationsgraden af den positive elektrode i 1s lipo-batteriet øger sikkerhedsrisikoen.

Da den første effekt af den negative elektrode i 1s lipo-batteriet forbliver den samme, skal flere dele reageres. Samtidig, på grund af kinetikkens indflydelse, vil gramkapaciteten af den positive elektrode være lav, men når N/P er utilstrækkelig til en vis grad, kan den positive elektrode ikke udnyttes fuldstændigt, hvilket også vil påvirke gramkapacitetens ydeevne. Sammenfattende er det meget vigtigt at finde et passende N/P-forhold.

N/P-forholdet for 1s lipo-batteri med grafit negativ elektrode bør være større end 1,0, generelt 1,04~1,20. Dette er hovedsageligt for sikkerhedsdesign, primært for at forhindre lithiumudfældning i den negative elektrode, og proceskapabiliteten, såsom belægningsafvigelse, bør tages i betragtning i designet. Men når N/P er for stor, vil det irreversible kapacitetstab i 1s lipo-batteriet resultere i en lav kapacitet af 1s lipo-batteriet, og energitætheden af 1s lipo-batteriet vil også falde.
Denne artikel om nedbrydning af lipo-batterikapacitet har en detaljeret introduktion:
Forklar i detaljer årsagerne til kapacitetsnedgangen på 2s 5600 lipo-batteri

For lithiumtitanat-negativ elektroden anvendes en positiv elektrode med overskydende design, og kapaciteten af 1s lipo-batteriet bestemmes af kapaciteten af lithiumtitanat-negativ elektroden. Det overdrevne design af den positive elektrode er gavnligt for at forbedre højtemperaturpræstationen af 1s lipo-batteriet: den høje temperaturgas kommer hovedsageligt fra den negative elektrode. Når den positive elektrode er overdimensioneret, er den negative elektrodepotentiale lavere, og det er lettere at danne en SEI-film på overfladen af lithiumtitanat.

2. Effekten af N/P-forholdet på den positive elektrode i 1s lipo-batteriet

Hvis N/P-forholdet er for højt, vil oxidationsgraden af det positive elektrode materiale i 1s lipo-batteriet stige. Ud over sikkerhedsproblemer, hvad er de skjulte farer? Her bruges kun ternære/grafitmaterialer som eksempel.
For et batteri med overskydende N/P-forhold udføres en hotbox (130°C/150°C) eller højtemperaturlagringseksperiment i fuldt opladet tilstand, batteriet skilles ad, og man finder normalt, at det positive pulver i 1s lipo-batteriet er adskilt fra folien, og membranen bliver gul.
Definer først to begreber:
Koncept 1: Først og fremmest er det nødvendigt at klarlægge de forskellige positioner af polstykket, selvom reaktionen på forskellige positioner af partiklerne ikke er ensartet, hvilket involverer problemet med potentialeforskel i tykkelsesretningen af et polstykke.
Koncept 2: Ni3+/4+ og Co3+/4+ har overlappende energibånd med O, og O vil blive udtrukket fra gitteret i form af frie radikaler, hvilket er ekstremt oxiderende.

Gulningen af membranen skyldes oxidation, og mekanismen er meget klar. Det er rapporteret i litteraturen, at tilsætning af let oxiderbare beskyttende tilsætningsstoffer som PS til elektrolytten i 1s lipo-batteriet kan lindre oxidation af membranen.
Det er rapporteret i litteraturen, at i det negative elektrode MCMB-materiale i 1s lipo-batteriet, da grænsefladepotentialet mellem det negative elektrodepulver og den nuværende samler er mest negativt, forekommer aflejring af lithiumsalt først ved kontaktpunktet mellem det negative elektrodepulver og den nuværende samler, og tværsnittet af MCMB-materialet kan tydeligt observeres. Lithiumsaltaflejring findes ved kontaktfladen mellem anodematerialet og den nuværende samler, men det observeres ikke for grafitbaserede materialer.

Der er dog få undersøgelser om den positive elektrode SEI-film i 1s lipo-batteriet. Da kontaktpunktet mellem det positive elektrodepulver og strømopsamleren er ved et højt potentiale og har høj oxidation, antages det, at et lag af positiv elektrode lithiumsaltaflejring vil dannes (høj temperatur fremskynder denne proces). Reaktionen skrider frem), hvilket hindrer kontakten mellem det positive elektrodepulver og strømopsamleren i 1s lipo-batteriet, hvilket resulterer i afskalning mellem det positive elektrodepulver og strømopsamleren. De specifikke karakteriseringseksperimenter blev ikke udført, hvilket også er et kontroversielt punkt i denne artikel. Afskalningen af den positive elektrode i 1s lipo-batteriet øger den interne modstand og fører direkte til cyklusfejl under brug ved høje temperaturer.

3. Indflydelsen af N/P-forholdet på den negative elektrode i 1s lipo-batteriet

Den frigivne overskydende Li vil give en Li-kilde til aflejring af lithiumsalte på den negative elektrodeoverflade, og den kontinuerlige aflejring af lithiumsalte fører til cyklusfejl. Derfor vil et for lavt N/P-forhold øge denne risiko.
Men her diskuterer vi, hvad der kan ske i en anden dimension, hvad sker der, hvis N/P-forholdet er for højt?

Den samme 1s lipo-batteri positive elektrode bruges her, og N/P-forholdet er forskelligt ved at justere mængden af negativ elektrode. 1s lipo-batteriet er ved slutningen af afladningen, spændingen på de positive og negative poler med et lavt N/P-forhold er lav, den positive pol er dyb, og den negative pol er lav. 1s lipo-batteriet er ved slutningen af opladningen, og spændingen på de positive og negative poler med et lavt N/P-forhold er også lav, den negative pol er dybt opladet, og den positive pol er lavt opladet.

Du skal læse denne artikel om opladning og afladning af Lipo-batterier. Artiklen introducerer opladnings- og afladningsprincippet for Lipo-batterier i detaljer:
Lipo batteri 4s opladnings- og afladningsprincip, sørg for at opbevare det godt!
Det skal bemærkes:
1. En potentialkurve repræsenterer de to processer opladning og afladning af 1s lipo-batteriet, som kan betragtes som potentialet i ligevægtsstadiet.
2. Kapacitetsnedbrydningen forårsaget af den første effekt af den positive elektrode i 1s lipo-batteriet ignoreres her. Selv efter tabet af den første effekt svarer de negative elektroder med forskellige N/P-forhold til den samme positive kurve. Det antages, at tabet af den første effekt af den positive elektrode i 1s lipo-batteriet kun opstår i begyndelsen af opladningen, og den filmformation, der skyldes oxidation ved opladningens afslutning, ignoreres her. Den faktiske situation er, at det kun med cyklens fremskridt vil oxidationsfilmformationen påvirke kapaciteten.

3. Forholdet for den første effekt af den negative elektrode anses for at være uafhængigt af N/P-forholdet. Det er en konstant. Der er mange negative elektroder, og 1s lipo-batteriet mister meget kapacitet gennem den første effekt. Det stadium, hvor reaktionen forekommer, er også i begyndelsen af opladningen.
4. De positive og negative potentialer er frie, og den eneste begrænsning er spændingen for hele cellen. Spændingerne for de to hele celler ved afladningsenden og opladningsenden er henholdsvis lige.
Da forholdet af den negative elektrode, der reagerer i den første effekt af 1s lipo-batteriet, er det samme, og det samlede antal negative elektroder er forskelligt, producerer opladnings-afladningskurven for den negative elektrode med flere negative elektroder og den med færre negative elektroder en faseforskel, der svarer til den samme positive elektrode opladnings-afladningskurve.

Da den positive elektrodepotentiale gradvist falder med øget lithiuminterkalering (afladningsproces), under processen med 1s lipo-batteriets negative elektrode de-Li/negative elektrode spændingsstigning, er brugsstedet for den positive elektrodeafladningskurve, der svarer til slutningen af den negative elektrodeafladningskurve med flere og færre negative elektroder: Forskelligt, den positive spænding for 1s lipo-batteriet, der svarer til den negative afladningsende med færre negative elektroder, er lavere.

For at opnå samme fulde batterispænding stiger spændingen på den negative elektrode med færre negative elektroder mindre, hvilket også undgår en for stor fjernelse af Li fra den negative elektrode. For stor fjernelse af Li fra den negative elektrode vil beskadige og omdanne SEI-filmen på 1s lipo-batteriet, hvilket resulterer i cyklusfejl. Denne analysemetode kan også anvendes ved opladningsenden, og det konkluderes, at når den positive elektrode i 1s lipo-batteriet er i overskud, er den positive elektrode i lav opladning, og den negative elektrode er i dyb opladning.

Resumé

For et 1s lipo-batteri med et lille N/P-forhold, altså et 1s lipo-batteri med et overskud af negative elektroder, kan den positive elektrode nå tilstanden med lav opladning og dyb afladning i cyklussen, mens den negative elektrode er i tilstanden med dyb opladning og lav afladning. Omvendt gælder det også.
Nå, ovenstående er hele indholdet for i dag. Jeg håber, at alle gennem denne artikel kan forstå N/P-forholdet for 1s lipo-batteriet, og hvordan lipo-batteriets N/P-forhold påvirker batteriet. Mere information om lipo-batterier kan læses nedenfor:
Forklar i detaljer årsagerne til kapacitetsnedgangen på 2s 5600 lipo-batteri