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Der Grund für die Kapazität des 6s-Lithium-Akkus ist eine Formel zum Nachvollziehen!

6s-Lithiumbatterie ist die am schnellsten wachsende Sekundärbatterie nach Nickel-Cadmium- und Nickel-Wasserstoff-Batterien. Seine hochenergetischen Eigenschaften lassen seine Zukunft rosig aussehen. Der 6s-Lithium-Akku ist jedoch nicht perfekt, und sein größtes Problem ist die Stabilität seines Lade-Entlade-Zyklus. Dieses Papier fasst zusammen und analysiert den möglichen Grund für den Kapazitätsabfall von 6s-Lithiumbatterien: Überladung.

6s Kapazitätsausgleich der Lithiumbatterie

Die 6s-Lithiumbatterie hat unterschiedliche Interkalationsenergien, wenn die Interkalationsreaktion zwischen den beiden Elektroden stattfindet, und um die beste Leistung der Batterie zu erzielen, sollte das Kapazitätsverhältnis der beiden Wirtselektroden einen ausgeglichenen Wert beibehalten.
In einer 6s Lithiumbatterie wird die Kapazitätsbilanz als Massenverhältnis der positiven Elektrode zur negativen Elektrode ausgedrückt, nämlich: γ = m+/m- = ΔxC-/ΔyC+
In der obigen Formel bezieht sich C auf die theoretische Coulomb-Kapazität von die Elektrode der 6s-Lithiumbatterie, und Δx und Δy beziehen sich auf die stöchiometrische Anzahl von Lithiumionen, die in der negativen Elektrode bzw. der positiven Elektrode der Lithiumelektrode 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.

Ungleichgewicht der 6s-Lithiumbatteriekapazität

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 ist die Elektrodenleistung der 6s-Lithiumbatterie am besten.
Bei einem idealen Li-Ionen-Batteriesystem ändert sich die Kapazitätsbilanz während seines Zyklus nicht, und die Anfangskapazität in jedem Zyklus ist gleich einen bestimmten Wert, aber die tatsächliche Situation ist viel komplizierter. Jede Nebenreaktion, die Lithiumionen oder Elektronen erzeugen oder verbrauchen kann, kann eine Änderung der Kapazitätsbalance der 6s-Lithiumbatterie verursachen. Sobald sich der Kapazitätsausgleichszustand der 6s-Lithiumbatterie ändert, ist die Änderung irreversibel und kann über mehrere Zyklen akkumuliert werden. Beeinträchtigt die Leistung der 6s-Lithiumbatterie ernsthaft. Bei 6s-Lithiumbatterien kommt es neben den Redoxreaktionen, die bei der Deinterkalation von Lithiumionen auftreten, auch zu einer Vielzahl von Nebenreaktionen wie Elektrolytzersetzung, Aktivmaterialauflösung und metallischer Lithiumabscheidung.

Ursache für Ungleichgewicht der Kapazität der 6s-Lithiumbatterie: Überladung

1. Überladungsreaktion der negativen Elektrode aus Graphit:
Wenn die Batterie überladen wird, werden Lithiumionen leicht reduziert und auf der Oberfläche der negativen Elektrode abgeschieden:
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 recycelbarem Lithium;
②Das abgeschiedene metallische Lithium reagiert mit dem Lösungsmittel oder Leitsalz zu Li2CO3, LiF oder anderen Produkten;
③ Metallisches Lithium wird normalerweise zwischen der negativen Elektrode und dem Separator gebildet, die die Poren des Separators verstopfen und den Innenwiderstand der Batterie erhöhen können;

④ Aufgrund der sehr aktiven Natur von Lithium reagiert es leicht mit dem Elektrolyten und verbraucht den Elektrolyten, was zu einer Verringerung der Entladungseffizienz und einem Kapazitätsverlust führt.
Schnelles Laden, die Stromdichte auch groß, die negative Elektrode ist stark polarisiert, und die Abscheidung von Lithium wird deutlicher. 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.

2.Überladungsreaktion der positiven Elektrode
Wenn das Verhältnis von aktivem Material der positiven Elektrode zu aktivem Material der negativen Elektrode zu gering ist, tritt wahrscheinlich eine positive Überladung auf
Der durch Überladung der positiven Elektrode verursachte Kapazitätsverlust ist hauptsächlich auf die Erzeugung von zurückzuführen elektrochemisch inerte Substanzen (wie Co3O4, Mn2O3 usw.), 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 6s-Lithiumbatterie erzeugte Sauerstoff gleichzeitig an, da keine Rekombinationsreaktionen (wie z Bildung von H2O) und das brennbare Gas, das durch die Zersetzung des Elektrolyten entsteht, und die Folgen werden unvorstellbar sein.
(2) λ-MnO2
Die Lithium-Mangan-Reaktion findet statt, wenn das Lithium-Mangan-Oxid vollständig delithiiert ist : λ-MnO2→Mn2O3+O2(z )

3. Der Elektrolyt wird bei Überladung oxidiert
Wenn der Druck höher als 4,5 V ist, oxidiert der Elektrolyt und erzeugt unlösliche Stoffe (wie Li2Co3) und Gas. 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 ElektrodenmaterialsMaterial des Stromabnehmers
Zugesetztes Leitmittel (Ruß usw.)
Art und Oberfläche des Rußes
Unter den häufiger verwendeten Elektrolyten gilt EC/DMC als am stärksten oxidierend Widerstand. 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 Batterie. Unter der Annahme, dass bei jedem Ladevorgang eine kleine Menge Elektrolyt verbraucht wird, wird während der Batteriemontage mehr Elektrolyt benötigt. Für einen konstanten Behälter bedeutet dies, dass eine geringere Wirkstoffmenge geladen wird, was zu einer Abnahme der Anfangskapazität führt. Außerdem wird, wenn ein festes Produkt hergestellt wird, ein Passivierungsfilm auf der Oberfläche der Elektrode gebildet, was die Polarisierung der Batterie erhöht und die Ausgangsspannung der Batterie verringert.

Das Obige ist der gesamte Inhalt der Kapazitätsbilanz der 6s-Lithiumbatterie, die Ihnen heute präsentiert wird. Die 6s-Lithiumbatterie hat unterschiedliche Interkalationsenergien, wenn die Interkalationsreaktion zwischen den beiden Elektroden stattfindet, und um die beste Leistung der Batterie zu erzielen, haben die beiden Wirtselektroden unterschiedliche Interkalationsenergien. Das Kapazitätsverhältnis sollte auf einem ausgewogenen Wert gehalten werden; ein kleineres Massenverhältnis führt zu einer unvollständigen Ausnutzung des negativen Elektrodenmaterials; ein größeres Massenverhältnis kann aufgrund der Überladung der negativen Elektrode ein Sicherheitsrisiko darstellen. Beim optimierten Massenverhältnis ist die Elektrodenleistung der 6s-Lithium-Batterie am besten; der Hauptgrund für das Kapazitätsungleichgewicht der 6s-Lithium-Batterie ist Überladung.
Ich hoffe, der heutige Inhalt ist hilfreich für Sie, weitere Informationen werden laufend aktualisiert, wir sehen uns in der nächsten Ausgabe.

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