Was ist die Auswirkung des N/P-Verhältnisses auf eine 1s Lipo-Batterie?

Vor einigen Tagen hat CNHL das N/P-Verhältnis-Design der 1s Lipo-Batterie vorgestellt, heute setzen wir die Untersuchung des N/P-Verhältnisses der 1s Lipo-Batterie fort. Dieser Artikel wird die Auswirkungen des N/P-Verhältnisses auf die 1s Lipo-Batterie im Detail vorstellen. Interessierte Partner sollten es sich ansehen.

1. Was ist die Auswirkung des N/P-Verhältnisses auf die 1s Lipo-Batterie

Normalerweise denken wir, dass das N/P-Verhältnis zu groß ist, das heißt, die negative Elektrode ist zu groß, was zu einer flachen Be- und Entladung der negativen Elektrode der 1s Lipo-Batterie und einer tiefen Be- und Entladung der positiven Elektrode führt (und umgekehrt natürlich, dies ist nur eine sehr allgemeine Aussage). Die vollständig geladene negative Elektrode neigt nicht zur Lithiumabscheidung (einige Materialien, wie weicher und harter Kohlenstoff, LTO-Materialien, scheiden kein Lithium ab), was sicherer ist, aber die Erhöhung des Oxidationszustands der positiven Elektrode der 1s Lipo-Batterie erhöht die Sicherheitsgefahr.

Da der erste Effekt der Negativelektrode der 1s Lipo-Batterie gleich bleibt, müssen mehr Teile reagieren. Gleichzeitig ist aufgrund des Einflusses der Kinetik die Grammkapazität der Positivelektrode gering, aber wenn das N/P-Verhältnis bis zu einem gewissen Grad unzureichend ist, kann die Positivelektrode nicht vollständig genutzt werden, was ebenfalls die Leistung der Grammkapazität beeinträchtigt. Zusammenfassend ist es sehr wichtig, ein geeignetes N/P-Verhältnis zu finden.

Das N/P-Verhältnis der 1s Lipo-Batterie mit Graphit-Negativelektrode sollte größer als 1,0 sein, üblicherweise zwischen 1,04 und 1,20. Dies dient hauptsächlich der Sicherheitsauslegung, um die Lithiumabscheidung an der Negativ-Elektrode zu verhindern, und es sollten auch Prozessfähigkeiten wie Beschichtungsabweichungen bei der Auslegung berücksichtigt werden. Ist das N/P-Verhältnis jedoch zu groß, führt der irreversible Kapazitätsverlust der 1s Lipo-Batterie zu einer geringen Kapazität und die Energiedichte der 1s Lipo-Batterie nimmt ebenfalls ab.
Dieser Artikel über die Kapazitätsminderung der Lipo-Batterie enthält eine detaillierte Einführung:
Erklären Sie ausführlich die Gründe für den Kapazitätsverlust der 2s 5600 LiPo-Batterie

Für die Lithiumtitanat-Negativelektrode wird ein Überdesign der positiven Elektrode verwendet, und die Kapazität der 1s Lipo-Batterie wird durch die Kapazität der Lithiumtitanat-Negativelektrode bestimmt. Das Überdesign der positiven Elektrode ist vorteilhaft zur Verbesserung der Hochtemperaturleistung der 1s Lipo-Batterie: Das Hochtemperaturgas stammt hauptsächlich von der Negativ-Elektrode. Bei Überdesign der positiven Elektrode ist das Potential der Negativ-Elektrode niedriger, und es bildet sich leichter ein SEI-Film auf der Oberfläche des Lithiumtitanats.

2. Die Auswirkung des N/P-Verhältnisses auf die positive Elektrode der 1s-Lipo-Batterie

Wenn das N/P-Verhältnis zu hoch ist, erhöht sich der Oxidationszustand des positiven Elektrodenmaterials der 1s-Lipo-Batterie. Neben Sicherheitsproblemen, welche versteckten Gefahren gibt es? Hier werden nur ternäre/Graphit-Materialien als Beispiel verwendet.
Für eine Batterie mit überschüssigem N/P-Verhältnis wird ein Hot-Box-Experiment (130°C/150°C) oder eine Hochtemperaturlagerung im voll geladenen Zustand durchgeführt, die Batterie zerlegt, und es wird üblicherweise festgestellt, dass das positive Pulver der 1s-Lipo-Batterie sich von der Folie trennt und die Membran vergilbt.
Definieren Sie zunächst zwei Konzepte:
Konzept 1: Zunächst muss die unterschiedliche Position des Polstücks geklärt werden, auch wenn die Reaktion an verschiedenen Positionen der Partikel nicht einheitlich ist, was das Problem des Potentialunterschieds in Richtung der Dicke eines Polstücks betrifft.
Konzept 2: Ni3+/4+ und Co3+/4+ haben überlappende Energiebänder mit O, und O wird in Form von freien Radikalen aus dem Gitter extrahiert, was extrem oxidierend ist.

Die Vergilbung der Membran wird durch Oxidation verursacht, und der Mechanismus ist sehr klar. In der Literatur wurde berichtet, dass die Zugabe leicht oxidierbarer Schutzadditive wie PS zum Elektrolyten der 1s-Lipo-Batterie die Oxidation der Membran mildern kann.
In der Literatur wurde berichtet, dass im negativen Elektrodenmaterial MCMB der 1s Lipo-Batterie, da das Grenzflächenpotential zwischen negativem Elektrodenpulver und Stromabnehmer am negativsten ist, die Ablagerung von Lithiumnsalz zuerst an der Kontaktstelle zwischen negativem Elektrodenpulver und Stromabnehmer erfolgt. Im Querschnitt des MCMB-Materials ist deutlich die Ablagerung von Lithiumnsalz an der Kontaktfläche zwischen Anodenmaterial und Stromabnehmer zu beobachten, jedoch nicht bei graphitbasierten Materialien.

Es gibt jedoch nur wenige Studien zur SEI-Film des positiven Elektrodenmaterials von 1s Lipo-Batterien. Da die Kontaktstelle zwischen dem positiven Elektrodenpulver und dem Stromabnehmer ein hohes Potential aufweist und stark oxidiert, wird angenommen, dass sich eine Schicht aus positivem Elektroden-Lithiumnsalz ablagert (hohe Temperaturen beschleunigen diesen Prozess). Die Reaktion schreitet voran, was den Kontakt zwischen dem positiven Elektrodenpulver und dem Stromabnehmer der 1s Lipo-Batterie behindert und zum Ablösen zwischen positivem Elektrodenpulver und Stromabnehmer führt. Spezifische Charakterisierungsexperimente wurden nicht durchgeführt, was auch ein Streitpunkt in diesem Artikel ist. Das Ablösen der positiven Elektrode der 1s Lipo-Batterie erhöht den Innenwiderstand und führt direkt zum Ausfall des Zyklus unter Hochtemperaturbedingungen.

3. Der Einfluss des N/P-Verhältnisses auf die negative Elektrode der 1s Lipo-Batterie

Das freigesetzte überschüssige Li stellt eine Li-Quelle für die Ablagerung von Lithiumsalzen auf der Oberfläche der negativen Elektrode bereit, und die kontinuierliche Ablagerung von Lithiumsalzen führt zum Versagen des Zyklus. Daher erhöht ein zu niedriges N/P-Verhältnis dieses Risiko.
Aber hier diskutieren wir, was in einer anderen Dimension passieren könnte, was passiert, wenn das N/P-Verhältnis zu hoch ist?

Hier wird dieselbe positive Elektrode der 1s Lipo-Batterie verwendet, und das N/P-Verhältnis wird durch Anpassung der Menge der negativen Elektrode variiert. Die 1s Lipo-Batterie befindet sich am Ende der Entladung, die Spannung der positiven und negativen Pole mit niedrigem N/P-Verhältnis ist niedrig, die positive Elektrode ist tief, und die negative Elektrode ist flach. Die 1s Lipo-Batterie befindet sich am Ende des Ladevorgangs, und die Spannung der positiven und negativen Pole mit niedrigem N/P-Verhältnis ist ebenfalls niedrig, die negative Elektrode ist tief geladen, und die positive Elektrode ist flach geladen.

Sie müssen diesen Artikel über das Laden und Entladen von Lipo-Batterien lesen. Der Artikel stellt das Lade- und Entladeprinzip der Lipo-Batterie ausführlich vor:
Lipo-Batterie 4s Lade- und Entladeprinzip, stellen Sie sicher, dass Sie sie gut lagern!
Es ist zu beachten:
1. Eine Potentialkurve stellt die beiden Prozesse des Ladens und Entladens der 1s Lipo-Batterie dar, die als Potential des Gleichgewichtszustands betrachtet werden kann.
2. Der Kapazitätsverlust, der durch den ersten Effekt der positiven Elektrode der 1s Lipo-Batterie verursacht wird, wird hier ignoriert. Selbst nach dem Verlust durch den ersten Effekt entsprechen die negativen Elektroden mit unterschiedlichen N/P-Verhältnissen derselben positiven Kurve. Es wird angenommen, dass der Verlust durch den ersten Effekt der positiven Elektrode der 1s Lipo-Batterie nur zu Beginn des Ladevorgangs auftritt, und die durch Oxidation am Ladeende verursachte Filmbildung wird hier ignoriert. Die tatsächliche Situation ist, dass erst mit dem Fortschreiten des Zyklus die Oxidationsfilmbildung die Kapazität beeinflusst.

3. Das Verhältnis des ersten Effekts der negativen Elektrode wird als unabhängig vom N/P-Verhältnis betrachtet. Es ist eine Konstante. Es gibt viele negative Elektroden, und die 1s Lipo-Batterie verliert durch den ersten Effekt viel Kapazität. Die Phase, in der die Reaktion stattfindet, ist ebenfalls am Anfang des Ladevorgangs.
4. Die positiven und negativen Potentiale sind frei, und die einzige Einschränkung ist die Spannung der Vollzelle. Die Spannungen der beiden Vollzellen am Entlade- und Ladeende sind jeweils gleich.
Da das Verhältnis der zu reagierenden negativen Elektrode im ersten Effekt der 1s Lipo-Batterie gleich ist und die Gesamtmenge der negativen Elektroden unterschiedlich ist, erzeugen die Lade-Entladekurven der negativen Elektrode mit mehr negativen Elektroden und der negativen Elektrode mit weniger negativen Elektroden eine Phasendifferenz, die der gleichen Lade-Entladekurve der positiven Elektrode entspricht.

Da das Potenzial der positiven Elektrode mit zunehmender Lithium-Interkalation (Entladevorgang) allmählich abnimmt, wird im Prozess des Li-Entzugs an der negativen Elektrode der 1s Lipo-Batterie/Anstieg der Spannung der negativen Elektrode die Position der positiven Entladekurve, die dem Ende der Entladekurve der negativen Elektrode mit mehr negativer und weniger negativer Elektrode entspricht, unterschiedlich verwendet: Die positive Spannung der 1s Lipo-Batterie, die dem negativen Entladeende mit weniger negativer Elektrode entspricht, ist niedriger.

Um die gleiche volle Batteriespannung zu erreichen, steigt die Spannung der negativen Elektrode mit weniger negativer Elektrode niedriger an, was auch den übermäßigen Li-Entzug von der negativen Elektrode vermeidet. Ein übermäßiger Li-Entzug von der negativen Elektrode schädigt und reformiert die SEI-Schicht der 1s Lipo-Batterie, was zu einem Zyklusversagen führt. Diese Analysemethode kann auch am Ladeende angewendet werden, und es wird festgestellt, dass bei einer Überladung der positiven Elektrode der 1s Lipo-Batterie die positive Elektrode flach geladen und die negative Elektrode tief geladen ist.

Zusammenfassung

Bei einer 1s Lipo-Batterie mit kleinem N/P-Verhältnis, das heißt einer 1s Lipo-Batterie mit einem Überschuss an negativen Elektroden, kann die positive Elektrode im Zyklus den Zustand des flachen Ladens und tiefen Entladens erreichen, und der Zustand der negativen Elektrode ist tiefes Laden und flaches Entladen. Umgekehrt.
Nun, das Obige ist der gesamte Inhalt von heute. Ich hoffe, dass durch diesen Artikel jeder das N/P-Verhältnis der 1s Lipo-Batterie und die Auswirkung des N/P-Verhältnisses der Lipo-Batterie auf die Batterie verstehen kann. Weitere Informationen zur Lipo-Batterie können unten gelesen werden:
Erklären Sie ausführlich die Gründe für den Kapazitätsverlust der 2s 5600 LiPo-Batterie