Erklären Sie im Detail die Gründe für den Kapazitätsabfall von 2s 5600 Lipo-Akkus

2s 5600 Lipo-Akku ist der am schnellsten wachsende sekundäre 2s 5600 Lipo-Akku nach Nickel-Cadmium- und Nickel-Wasserstoff-2s 5600-Lipo-Akkus. Seine hochenergetischen Eigenschaften lassen seine Zukunft rosig aussehen. Der 2s 5600 Lipo-Akku ist jedoch nicht perfekt, sein größtes Problem ist die Stabilität seines Lade-Entlade-Zyklus.
CNHL fasst und analysiert die möglichen Gründe für den Kapazitätsabfall von 2s 5600 Lipo-Akkus, einschließlich Überladung, Elektrolytzersetzung und Selbstentladung.
Die 2s 5600 Lipo-Batterie hat unterschiedliche Interkalationsenergien, wenn die Interkalationsreaktion zwischen den beiden Elektroden stattfindet, und um die beste Leistung der 2s 5600 Lipo-Batterie zu erzielen, sollte das Kapazitätsverhältnis der beiden Host-Elektroden einen Gleichgewichtswert beibehalten.
Bei der 2s 5600 Lipo Batterie wird die Kapazitätsbilanz als Massenverhältnis der positiven Elektrode zur negativen Elektrode ausgedrückt,
Das heißt: γ=m+/m-=ΔxC-/ΔyC+
In der obigen Formel bezieht sich C auf die theoretische Coulomb-Kapazität der Elektrode, und Δx und Δy beziehen sich auf die stöchiometrische Anzahl von Lithiumionen, die in der negativen Elektrode bzw. der positiven Elektrode eingebettet sind. Aus obiger Formel ist ersichtlich, dass das erforderliche Massenverhältnis der beiden Pole von der entsprechenden Coulomb-Kapazität der beiden Pole und der Anzahl ihrer jeweiligen reversiblen Lithium-Ionen abhängt.
Generell führt ein kleineres Massenverhältnis zu einer unvollständigen Ausnutzung des negativen Elektrodenmaterials; ein größeres Massenverhältnis kann aufgrund der Überladung der negativen Elektrode ein Sicherheitsrisiko darstellen. Kurz gesagt, bei dem optimierten Massenverhältnis hat der 2s 5600 Lipo-Akku die beste Leistung.
Bei einem idealen Li-Ion2s 5600 Lipo-Batteriesystem ändert sich das Kapazitätsgleichgewicht während seines Zyklus nicht, und die Anfangskapazität in jedem Zyklus ist ein bestimmter Wert, aber die tatsächliche Situation ist viel komplizierter. Jede Nebenreaktion, die Lithium-Ionen oder Elektronen erzeugen oder verbrauchen kann, kann eine Änderung der Kapazitätsbilanz des 2s 5600 Lipo-Akkus verursachen. Sobald die Kapazitätsbalance des 2s 5600 Lipo-Akkus geändert wird, ist die Änderung irreversibel und kann über mehrere Zyklen erfolgen. Kumulativ hat dies schwerwiegende Auswirkungen auf die Leistung des 2s 5600 Lipo-Akkus. Bei der 2s 5600 Lipo-Batterie kommt es neben der Redoxreaktion, die bei der Deinterkalation von Lithium-Ionen auftritt, auch zu einer Vielzahl von Nebenreaktionen wie Elektrolytzersetzung, Aktivmaterialauflösung und metallischer Lithiumabscheidung.

Grund 1: 2s 5600 Lipo-Akku ist überladen

1. Überladungsreaktion der Graphit-Negativelektrode:
Wenn der 2s 5600 Lipo-Akku überladen wird, werden Lithium-Ionen leicht reduziert und auf der negativen Elektrodenoberfläche abgelagert:
Das abgeschiedene Lithium überzieht die Oberfläche der negativen Elektrode und blockiert die Einlagerung von Lithium. Dies führt zu einer verringerten Entladungseffizienz und einem Kapazitätsverlust aufgrund von:
①Reduzieren Sie die Menge an wiederverwertbarem Lithium;
②Das abgeschiedene metallische Lithium reagiert mit dem Lösungsmittel oder dem Leitelektrolyten, um Li2CO3, LiF oder andere Produkte zu bilden;
③ Zwischen der negativen Elektrode und dem Separator bildet sich normalerweise metallisches Lithium, das die Poren des Separators verstopfen und den Innenwiderstand der 2s 5600 Lipo-Batterie erhöhen kann;
④ Aufgrund der sehr aktiven Natur von Lithium kann es leicht mit dem Elektrolyten reagieren und den Elektrolyten verbrauchen, was zu einer Verringerung der Entladungseffizienz und einem Kapazitätsverlust führt.
Schnelles Laden, die Stromdichte ist zu groß, die negative Elektrode ist stark polarisiert und die Abscheidung von Lithium wird offensichtlicher. Dies tritt wahrscheinlich auf, wenn das aktive Material der positiven Elektrode relativ zu dem aktiven Material der negativen Elektrode überschüssig ist. Bei einer hohen Laderate kann es jedoch zu einer Abscheidung von metallischem Lithium kommen, selbst wenn das Verhältnis von positiven und negativen aktiven Materialien normal ist.
Zur Überladung von Lithium Akkus beachten Sie bitte folgendes: Lipo Akku 4s Lade- und Entladeprinzip, unbedingt gut lagern!
2. Überladungsreaktion der positiven Elektrode
Wenn das Verhältnis von aktivem Material der positiven Elektrode zu aktivem Material der negativen Elektrode zu niedrig ist, tritt wahrscheinlich eine Überladung der positiven Elektrode auf.
Der durch Überladung der positiven Elektrode verursachte Kapazitätsverlust ist hauptsächlich auf die Erzeugung elektrochemisch inerter Substanzen (wie Co3O4, Mn2O3 usw.) zurückzuführen, die das Kapazitätsgleichgewicht zwischen den Elektroden zerstören, und der Kapazitätsverlust ist irreversibel.
(1) LiyCoO2
LiyCoO2→(1-y)/3[Co3O4＋O2(g)]＋yLiCoO2 y<0,4
Gleichzeitig sammelt sich der durch die Zersetzung des positiven Elektrodenmaterials in der versiegelten 2s 5600 Lipo-Batterie erzeugte Sauerstoff gleichzeitig an, da keine Rekombinationsreaktion (wie die Erzeugung von H2O) und das durch die Zersetzung erzeugte brennbare Gas stattfindet des Elektrolyten, und die Folgen werden unvorstellbar sein.
(2) λ-MnO2
Die Lithium-Mangan-Reaktion findet statt, wenn das Lithium-Manganoxid vollständig delithiiert ist: λ-MnO2→Mn2O3+O2(g)
3. Der Elektrolyt wird bei Überladung oxidiert
Wenn der Druck höher als 4,5 V ist, wird der Elektrolyt oxidiert, um unlösliche Stoffe (wie Li2Co3) und Gase zu erzeugen. Diese unlöslichen Stoffe blockieren die Mikroporen der Elektrode und behindern die Migration von Lithiumionen, was zu einem Kapazitätsverlust während des Zyklus führt.
Faktoren, die die Oxidationsgeschwindigkeit beeinflussen:
Die Oberfläche des positiven Elektrodenmaterials
Stromabnehmermaterial
Zugesetztes Leitmittel (Ruß etc.)
Die Art und Oberfläche von Ruß
Unter den häufiger verwendeten Elektrolyten gilt EC/DMC als die höchste Oxidationsbeständigkeit. Der elektrochemische Oxidationsprozess einer Lösung wird allgemein ausgedrückt als: Lösung → Oxidationsprodukt (Gas, Lösung und Feststoff) + ne-
Die Oxidation eines Lösungsmittels erhöht die Elektrolytkonzentration, verringert die Elektrolytstabilität und beeinträchtigt letztendlich die Kapazität der 2s 5600 Lipo-Batterie. Unter der Annahme, dass bei jeder Ladung eine kleine Menge Elektrolyt verbraucht wird, wird beim Zusammenbau des 2s 5600 Lipo-Akkus mehr Elektrolyt benötigt. Für einen konstanten Behälter bedeutet dies, dass eine geringere Wirkstoffmenge geladen wird, was zu einer Abnahme der Anfangskapazität führt. Wenn ein festes Produkt hergestellt wird, bildet sich außerdem ein Passivierungsfilm auf der Oberfläche der Elektrode, der dazu führt, dass die Polarisierung der 2s 5600-Lipo-Batterie zunimmt und die Ausgangsspannung der 2s 5600-Lipo-Batterie verringert.

Grund 2: 2s 5600 Lipo Batterie Elektrolytabbau (Reduktion)

Ich zersetze mich an der Elektrode
1. Der Elektrolyt wird an der positiven Elektrode zersetzt:
Der Elektrolyt besteht aus einem Lösungsmittel und einem Leitsalz. Nach der Zersetzung der positiven Elektrode bilden sich meist unlösliche Produkte wie Li2Co3 und LiF, die die Kapazität des 2s 5600 Lipo Akkus reduzieren, indem sie die Poren der Elektrode verstopfen. Die Reduktionsreaktion des Elektrolyten wirkt sich auf die Kapazität und Lebensdauer des 2s 5600 Lipo-Akkus aus. Es hat nachteilige Auswirkungen, und das durch die Reduktion erzeugte Gas erhöht den Innendruck der 2s 5600 Lipo-Batterie, was zu Sicherheitsproblemen führt.
Die Zersetzungsspannung der positiven Elektrode ist normalerweise größer als 4,5 V (gegenüber Li/Li+), sodass sie sich an der positiven Elektrode nicht leicht zersetzen. Im Gegensatz dazu wird der Elektrolyt an der negativen Elektrode leichter zersetzt.
Der folgende Artikel über Elektrolyte für Lithiumbatterien enthält eine ausführliche Einführung, auf die sich interessierte Partner beziehen können:
Cnhl 6s Lipo Batterie Elektrolyt, praktische Funktion und klassischer Systemaufbau
2. Der Elektrolyt wird an der negativen Elektrode zersetzt:
Der Elektrolyt ist auf Graphit und anderen Kohleanoden mit Lithiumeinlagerungen nicht stabil und reagiert leicht, um eine irreversible Kapazität zu erzeugen. Während des anfänglichen Ladens und Entladens bildet die Zersetzung des Elektrolyten einen Passivierungsfilm auf der Oberfläche der Elektrode, und der Passivierungsfilm kann den Elektrolyten von der negativen Kohlenstoffelektrode trennen, um eine weitere Zersetzung des Elektrolyten zu verhindern. Somit wird die strukturelle Stabilität der Kohlenstoffanode aufrechterhalten. Unter idealen Bedingungen ist die Reduktion des Elektrolyten auf die Phase der Bildung des Passivierungsfilms beschränkt, und dieser Prozess findet nicht statt, wenn der Zyklus stabil ist.
Bildung eines Passivierungsfilms
Die Reduktion von Elektrolytsalzen trägt zur Bildung des Passivierungsfilms bei, was der Stabilisierung des Passivierungsfilms aber zuträglich ist
(1) Das durch die Reduktion erzeugte unlösliche Material hat eine nachteilige Wirkung auf das Lösungsmittelreduktionsprodukt;
(2) Die Konzentration des Elektrolyten sinkt, wenn das Elektrolytsalz reduziert wird, was schließlich zum Kapazitätsverlust der 2s 5600 Lipo-Batterie führt (LiPF6 wird reduziert, um LiF, LixPF5-x, PF3O und PF3 zu bilden);
(3) Die Bildung des Passivierungsfilms verbraucht Lithiumionen, was dazu führt, dass das Kapazitätsungleichgewicht zwischen den beiden Elektroden die spezifische Kapazität der gesamten 2s 5600 Lipo-Batterie verringert.
(4) Wenn der Passivierungsfilm Risse aufweist, können Lösungsmittelmoleküle in den Passivierungsfilm eindringen und ihn verdicken, was nicht nur mehr Lithium verbraucht, sondern auch die Mikroporen auf der Kohlenstoffoberfläche blockieren kann, was dazu führt, dass Lithium nicht eingefügt werden kann und extrahiert. , was zu einem irreversiblen Kapazitätsverlust führt. Die Zugabe einiger anorganischer Zusätze zum Elektrolyten, wie CO2, N2O, CO, SO2 usw., kann die Bildung des Passivierungsfilms beschleunigen und die Miteinbringung und Zersetzung des Lösungsmittels verhindern. Den gleichen Effekt hat auch der Zusatz von Kronenether-organischen Additiven. 12 Kronen und 4 Ether sind die besten.
Faktoren für den Verlust der Filmkapazität:
(1) Die Art des im Prozess verwendeten Kohlenstoffs;
(2) Elektrolytzusammensetzung;
(3) Zusätze in Elektroden oder Elektrolyten.
Blyr glaubt, dass die Ionenaustauschreaktion von der Oberfläche des Aktivmaterialpartikels zu seinem Kern fortschreitet, die neu gebildete Phase das ursprüngliche Aktivmaterial begräbt und ein passiver Film mit geringer Ionen- und Elektronenleitfähigkeit auf der Oberfläche des Partikels gebildet wird der Spinell nach der Lagerung Stärkere Polarisierung als vor der Lagerung.
Zhang fand heraus, dass der Widerstand der Oberflächenpassivierungsschicht mit zunehmender Anzahl von Zyklen zunahm und die Grenzflächenkapazität abnahm. Es spiegelt wider, dass die Dicke der Passivierungsschicht mit der Anzahl der Zyklen zunimmt. Die Auflösung von Mangan und die Zersetzung des Elektrolyten führen zur Bildung von Passivierungsfilmen, und Hochtemperaturbedingungen sind für das Fortschreiten dieser Reaktionen förderlicher. Dies erhöht den Kontaktwiderstand zwischen den Aktivmaterialpartikeln und den Li+-Migrationswiderstand, wodurch die Polarisierung der 2s 5600 Lipo-Batterie, unvollständiges Laden und Entladen und verringerte Kapazität erhöht werden.

II Reduktionsmechanismus des Elektrolyten
Der Elektrolyt enthält oft Sauerstoff, Wasser, Kohlendioxid und andere Verunreinigungen, und während des Lade- und Entladevorgangs des 2s 5600 Lipo-Akkus treten Redoxreaktionen auf.
Der Reduktionsmechanismus des Elektrolyten umfasst drei Aspekte: Lösungsmittelreduktion, Elektrolytreduktion und Verunreinigungsreduktion:
1. Lösungsmittelreduktion
Die Reduktion von PC und EC umfasst eine Ein-Elektronen-Reaktion und einen Zwei-Elektronen-Reaktionsprozess, und die Zwei-Elektronen-Reaktion bildet Li2CO3:
Fonget al. glaubten, dass während des ersten Entladungsprozesses, als das Elektrodenpotential nahe bei 0,8 V (gegen Li/Li+) lag, die elektrochemische Reaktion von PC/EC auf Graphit stattfand, um CH=CHCH3(g)/CH2=CH2(g) zu erzeugen und LiCO3(s), was zu einem irreversiblen Kapazitätsverlust an Graphitelektroden führt.
Aurbachet al. führten umfangreiche Untersuchungen zum Reduktionsmechanismus und zu den Produkten verschiedener Elektrolyte auf Lithiummetallelektroden und Elektroden auf Kohlenstoffbasis durch und fanden heraus, dass der Ein-Elektronen-Reaktionsmechanismus von PC ROCO2Li und Propylen erzeugt. ROCO2Li ist sehr empfindlich gegenüber Wasserspuren. Die Hauptprodukte sind Li2CO3 und Propylen in Anwesenheit von Wasserspuren, aber unter trockenen Bedingungen wird kein Li2CO3 produziert.
Wiederherstellung von DEC:

Ein-Eli Y berichtete, dass der mit Diethylcarbonat (DEC) und Dimethylcarbonat (DMC) gemischte Elektrolyt in einer 2s 5600 Lipo-Batterie einer Austauschreaktion unterzogen wird, um Ethylmethylcarbonat (EMC) zu erzeugen, was einen gewissen Einfluss auf den Kapazitätsverlust hat.
2. Elektrolytreduktion
Es wird allgemein angenommen, dass die Reduktionsreaktion des Elektrolyten an der Bildung des Kohlenstoffelektroden-Oberflächenfilms beteiligt ist, so dass seine Art und Konzentration die Leistung der Kohlenstoffelektrode beeinflussen. In manchen Fällen trägt die Reduktion des Elektrolyten zur Stabilisierung der Kohlenstoffoberfläche bei, wodurch sich die gewünschte Passivierungsschichtleistung ausbilden kann.
(3) Die Anwesenheit von Sauerstoff im Lösungsmittel bildet auch Li2O
1/2O2+2e-+2Li+→Li2O

Da die Potentialdifferenz zwischen metallischem Lithium und vollständig interkaliertem Kohlenstoff klein ist, ist die Reduktion des Elektrolyten auf Kohlenstoff ähnlich der Reduktion auf Lithium.

Grund 3: 2s 5600 Lipo Akku Selbstentladung

Selbstentladung bezieht sich auf das Phänomen, dass die Kapazität des 2s 5600 Lipo-Akkus auf natürliche Weise verloren geht, wenn er nicht verwendet wird. 2s 5600 Lipo Akku Selbstentladung (Eine ausführliche Einführung findet sich in folgendem Artikel zur Lipo Akku Selbstentladung: Lipo Akku 3s Selbstentladung Trockenware! ) führt in zwei Fällen zu Kapazitätsverlust:
Einer ist der reversible Kapazitätsverlust;
Der zweite ist der Verlust irreversibler Kapazität.
Reversibler Kapazitätsverlust bedeutet, dass die verlorene Kapazität während des Ladevorgangs wiederhergestellt werden kann, während irreversibler Kapazitätsverlust das Gegenteil ist. Bei einer Micro-2s 5600 Lipo-Batterie können die positiven und negativen Elektroden im geladenen Zustand mit dem Elektrolyten interagieren, was zu einer Lithium-Ionen-Interkalation und -Deinterkalation führt. Die interkalierten und deinterkalierten Lithiumionen sind nur mit den Lithiumionen des Elektrolyten verwandt, sodass die Kapazität der positiven und negativen Elektrode unausgeglichen ist und dieser Teil des Kapazitätsverlusts während des Ladens nicht wiederhergestellt werden kann. wie:
Die positive Lithium-Manganoxid-Elektrode und das Lösungsmittel haben einen Mikro-2s-5600-Lipo-Batterieeffekt, der zu Selbstentladung und irreversiblem Kapazitätsverlust führt:
LiyMn2O4+xLi++xe-→Liy+xMn2O4
Lösungsmittelmoleküle (z. B. PC) werden als negative Elektrode der Micro 2s 5600 Lipo-Batterie auf der Oberfläche von leitfähigem Material, Ruß oder Stromkollektor, oxidiert:
xPC→xPC-Radikal+xe-
In ähnlicher Weise kann das negative aktive Material mit dem Elektrolyten interagieren, um eine Selbstentladung und einen irreversiblen Kapazitätsverlust zu verursachen, und der Elektrolyt (z. B. LiPF6) wird auf dem leitfähigen Material reduziert:
PF5+xe-→PF5-x
Lithiumcarbid im geladenen Zustand wird oxidiert, indem Lithiumionen als negative Elektrode der Micro 2s 5600 Lipo Batterie entfernt werden:
LiyC6→Liy-xC6+xLi+++xe-
Faktoren, die die Selbstentladung beeinflussen: der Herstellungsprozess des positiven Elektrodenmaterials, der Herstellungsprozess der 2s 5600 Lipo-Batterie, die Eigenschaften des Elektrolyten, Temperatur und Zeit.
Die Selbstentladungsrate wird hauptsächlich durch die Lösungsmitteloxidationsrate gesteuert, sodass die Stabilität des Lösungsmittels die Lagerdauer der 2s 5600 Lipo-Batterie beeinflusst.
Die Oxidation des Lösungsmittels erfolgt hauptsächlich auf der Oberfläche von Ruß, und die Verringerung der Oberfläche von Ruß kann die Selbstentladungsrate steuern, aber für LiMn2O4-Kathodenmaterialien ist es ebenso wichtig, die Oberfläche von zu verringern Aktivmaterialien, und die Rolle der Oberfläche des Stromkollektors bei der Lösungsmitteloxidation kann nicht ignoriert werden. .
Kriechstrom durch den Separator der 2s 5600 Lipo-Batterie kann auch eine Selbstentladung in der Li-Ion 2s 5600 Lipo-Batterie verursachen, aber dieser Prozess wird durch den Widerstand des Separators begrenzt, tritt mit einer sehr geringen Rate auf und ist temperaturunabhängig. Bedenkt man, dass die Selbstentladungsrate des 2s 5600 Lipo Akkus stark temperaturabhängig ist, ist dieser Vorgang nicht der Hauptmechanismus der Selbstentladung.
Befindet sich die negative Elektrode im vollgeladenen Zustand und entlädt sich die positive Elektrode selbst, wird das Kapazitätsgleichgewicht im 2s 5600 Lipo Akku zerstört, was zu einem dauerhaften Kapazitätsverlust führt.

Bei längerer oder häufiger Selbstentladung kann sich Lithium auf der Kohle ablagern und das Kapazitätsungleichgewicht zwischen den Elektroden erhöhen.
Pistoiaet al. verglichen die Selbstentladungsraten von drei Hauptmetalloxidkathoden in verschiedenen Elektrolyten und stellten fest, dass die Selbstentladungsraten mit verschiedenen Elektrolyten variierten. Es wird darauf hingewiesen, dass die selbstentladenden Oxidationsprodukte die Mikroporen auf dem Elektrodenmaterial blockieren, die Einlagerung und Extraktion von Lithium erschweren, den Innenwiderstand erhöhen und die Entladungseffizienz verringern, was zu einem irreversiblen Kapazitätsverlust führt.
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Modellierungsgrundlagen für 5600 mAh 2s Lipo-Akkus