Explique en detalle las razones de la disminución de la capacidad de la batería lipo 2s 5600

La batería lipo 2s 5600 es la batería lipo secundaria 2s 5600 de más rápido crecimiento después de la batería lipo 2s 5600 de níquel cadmio y níquel hidrógeno. Sus propiedades de alta energía hacen que su futuro parezca brillante. Sin embargo, la batería lipo 2s 5600 no es perfecta, su mayor problema es la estabilidad de su ciclo de carga-descarga.
CNHL resume y analiza las posibles razones de la disminución de la capacidad de la batería lipo 2s 5600, incluida la sobrecarga, la descomposición del electrolito y la autodescarga.
La batería lipo 2s 5600 tiene diferentes energías de intercalación cuando la reacción de intercalación ocurre entre los dos electrodos, y para obtener el mejor rendimiento de la batería lipo 2s 5600, la relación de capacidad de los dos electrodos host debe mantener un valor de equilibrio.
En la batería lipo 2s 5600, el balance de capacidad se expresa como la relación de masa del electrodo positivo al electrodo negativo,
Es decir: γ=m+/m-=ΔxC-/ΔyC+
En la fórmula anterior, C se refiere a la capacidad culómbica teórica del electrodo, y Δx y Δy se refieren al número estequiométrico de iones de litio incrustados en el electrodo negativo y el electrodo positivo, respectivamente. De la fórmula anterior se puede ver que la relación de masa requerida de los dos polos depende de la capacidad de Coulomb correspondiente de los dos polos y del número de sus respectivos iones de litio reversibles.
En términos generales, una relación de masas más pequeña conduce a una utilización incompleta del material del electrodo negativo; una relación de masa mayor puede causar un riesgo de seguridad debido a la sobrecarga del electrodo negativo. En resumen, con la relación de masa optimizada, la batería lipo 2s 5600 tiene el mejor rendimiento.
Para un sistema de batería lipo Li-ion2s 5600 ideal, el equilibrio de capacidad no cambia durante su ciclo, y la capacidad inicial en cada ciclo es un valor determinado, pero la situación real es mucho más complicada. Cualquier reacción secundaria que pueda generar o consumir iones de litio o electrones puede causar un cambio en el balance de capacidad de la batería lipo 2s 5600. Una vez que se cambia el balance de capacidad de la batería lipo 2s 5600, el cambio es irreversible y se puede realizar a través de varios ciclos. Acumulativamente, tiene un impacto grave en el rendimiento de la batería lipo 2s 5600. En la batería lipo 2s 5600, además de la reacción redox que ocurre cuando los iones de litio se desintercalan, también hay una gran cantidad de reacciones secundarias, como la descomposición del electrolito, la disolución del material activo y la deposición de litio metálico.

Motivo 1: la batería lipo 2s 5600 está sobrecargada

1. Reacción de sobrecarga del electrodo negativo de grafito:
Cuando la batería lipo 2s 5600 se sobrecarga, los iones de litio se reducen fácilmente y se depositan en la superficie del electrodo negativo:
El litio depositado recubre la superficie del electrodo negativo, bloqueando la intercalación del litio. Esto da como resultado una eficiencia de descarga reducida y una pérdida de capacidad debido a:
①Reducir la cantidad de litio reciclable;
②El litio metálico depositado reacciona con el solvente o electrolito de soporte para formar Li2CO3, LiF u otros productos;
③ El litio metálico generalmente se forma entre el electrodo negativo y el separador, lo que puede bloquear los poros del separador y aumentar la resistencia interna de la batería lipo 2s 5600;
④ Debido a la naturaleza muy activa del litio, es fácil reaccionar con el electrolito y consumir el electrolito, lo que resulta en una reducción de la eficiencia de descarga y una pérdida de capacidad.
Carga rápida, la densidad de corriente es demasiado grande, el electrodo negativo está severamente polarizado y la deposición de litio será más obvia. Es probable que esto ocurra cuando el material activo del electrodo positivo es excesivo en relación con el material activo del electrodo negativo. Sin embargo, en el caso de una tasa de carga alta, la deposición de litio metálico puede ocurrir incluso si la proporción de materiales activos positivos y negativos es normal.
Para sobrecargar las baterías de litio, consulte lo siguiente: Principio de carga y descarga de la batería Lipo 4s, ¡asegúrese de guardarla bien!
2. Reacción de sobrecarga del electrodo positivo
Cuando la relación entre el material activo del electrodo positivo y el material activo del electrodo negativo es demasiado baja, es probable que se produzca una sobrecarga del electrodo positivo.
La pérdida de capacidad causada por la sobrecarga del electrodo positivo se debe principalmente a la generación de sustancias electroquímicamente inertes (como Co3O4, Mn2O3, etc.), que destruyen el equilibrio de capacidad entre los electrodos y la pérdida de capacidad es irreversible.
(1) LiyCoO2
LiyCoO2→(1-y)/3[Co3O4＋O2(g)]＋yLiCoO2 y<0.4
Al mismo tiempo, el oxígeno generado por la descomposición del material del electrodo positivo en la batería lipo sellada 2s 5600 se acumula al mismo tiempo porque no hay una reacción de recombinación (como la generación de H2O) y el gas inflamable generado por la descomposición del electrolito, y las consecuencias serán inimaginables.
(2) λ-MnO2
La reacción de litio-manganeso ocurre cuando el óxido de litio-manganeso se delitia por completo: λ-MnO2→Mn2O3+O2(g)
3. El electrolito se oxida cuando se sobrecarga
Cuando la presión es superior a 4,5 V, el electrolito se oxidará para generar insolubles (como Li2Co3) y gases. Estos insolubles bloquearán los microporos del electrodo y dificultarán la migración de iones de litio, lo que provocará una pérdida de capacidad durante el ciclo.
Factores que afectan la tasa de oxidación:
El área de superficie del material del electrodo positivo.
Material colector actual
Agente conductor agregado (negro de carbón, etc.)
El tipo y el área superficial del negro de humo.
Entre los electrolitos más utilizados, se considera que EC/DMC tiene la mayor resistencia a la oxidación. El proceso de oxidación electroquímica de una solución se expresa generalmente como: solución→producto de oxidación (gas, solución y materia sólida)+ne-
La oxidación de cualquier solvente aumentará la concentración de electrolitos, disminuirá la estabilidad de los electrolitos y, en última instancia, afectará la capacidad de la batería lipo 2s 5600. Suponiendo que se consume una pequeña cantidad de electrolito con cada carga, se requiere más electrolito cuando se ensambla la batería lipo 2s 5600. Para un contenedor constante, esto significa que se carga una menor cantidad de sustancia activa, lo que resulta en una disminución de la capacidad inicial. Además, si se produce un producto sólido, se formará una película de pasivación en la superficie del electrodo, lo que hará que la polarización de la batería lipo 2s 5600 aumente y reduzca el voltaje de salida de la batería lipo 2s 5600.

Razón 2: Descomposición del electrolito de la batería lipo 2s 5600 (reducción)

Me descompongo en el electrodo
1. El electrolito se descompone en el electrodo positivo:
El electrolito está compuesto por un solvente y un electrolito de soporte. Tras la descomposición del electrodo positivo se suelen formar productos insolubles como Li2Co3 y LiF, que reducen la capacidad de la batería lipo 2s 5600 al obstruir los poros del electrodo. La reacción de reducción del electrolito afectará la capacidad y el ciclo de vida de la batería lipo 2s 5600. Tiene efectos adversos, y el gas generado por la reducción aumentará la presión interna de la batería lipo 2s 5600, lo que generará problemas de seguridad.
El voltaje de descomposición del electrodo positivo suele ser superior a 4,5 V (vs. Li/Li+), por lo que no se descomponen fácilmente en el electrodo positivo. Por el contrario, el electrolito se descompone más fácilmente en el electrodo negativo.
El siguiente artículo sobre el electrolito de la batería de litio tiene una introducción detallada, y los socios interesados ​​pueden consultar:
Electrolito de batería lipo cnhl 6s, función práctica y construcción de sistema clásico
2. El electrolito se descompone en el electrodo negativo:
El electrolito no es estable en el grafito y otros ánodos de carbono con inserción de litio, y es fácil reaccionar para generar una capacidad irreversible. Durante la carga y descarga inicial, la descomposición del electrolito formará una película de pasivación en la superficie del electrodo, y la película de pasivación puede separar el electrolito del electrodo negativo de carbono para evitar una mayor descomposición del electrolito. Así, se mantiene la estabilidad estructural del ánodo de carbono. En condiciones ideales, la reducción del electrolito se limita a la etapa de formación de la película de pasivación, y este proceso no ocurre cuando el ciclo es estable.
Formación de película de pasivación.
La reducción de sales electrolíticas participa en la formación de la película de pasivación, lo cual es beneficioso para la estabilización de la película de pasivación, pero
(1) La materia insoluble producida por la reducción tendrá un efecto adverso sobre el producto de reducción con solvente;
(2) La concentración del electrolito disminuye cuando se reduce la sal del electrolito, lo que eventualmente conduce a la pérdida de capacidad de la batería lipo 2s 5600 (LiPF6 se reduce para formar LiF, LixPF5-x, PF3O y PF3);
(3) La formación de la película de pasivación consume iones de litio, lo que hará que el desequilibrio de capacidad entre los dos electrodos reduzca la capacidad específica de toda la batería lipo 2s 5600.
(4) Si hay grietas en la película de pasivación, las moléculas de solvente pueden penetrar y espesar la película de pasivación, lo que no solo consume más litio, sino que también puede bloquear los microporos en la superficie de carbono, lo que resulta en la incapacidad de insertar litio y extraído. , lo que resulta en una pérdida de capacidad irreversible. Agregar algunos aditivos inorgánicos al electrolito, como CO2, N2O, CO, SO2, etc., puede acelerar la formación de la película de pasivación e inhibir la inserción conjunta y la descomposición del solvente. La adición de aditivos orgánicos de éter corona también tiene el mismo efecto. 12 coronas y 4 éteres son los mejores.
Factores para la pérdida de capacidad de la película:
(1) El tipo de carbón usado en el proceso;
(2) Composición de electrolitos;
(3) Aditivos en electrodos o electrolitos.
Blyr cree que la reacción de intercambio iónico avanza desde la superficie de la partícula de material activo hasta su núcleo, la nueva fase formada entierra el material activo original y se forma una película pasiva con baja conductividad iónica y electrónica en la superficie de la partícula, por lo que la espinela después del almacenamiento Mayor polarización que antes del almacenamiento.
Zhang descubrió que la resistencia de la capa de pasivación superficial aumentaba y la capacitancia interfacial disminuía con el aumento del número de ciclos. Refleja que el espesor de la capa de pasivación aumenta con el número de ciclos. La disolución de manganeso y la descomposición del electrolito conducen a la formación de películas de pasivación, y las condiciones de alta temperatura son más propicias para el progreso de estas reacciones. Esto aumentará la resistencia de contacto entre las partículas de material activo y la resistencia a la migración de Li+, lo que aumentará la polarización de la batería lipo 2s 5600, la carga y descarga incompletas y la capacidad reducida.

II Mecanismo de Reducción de Electrolito
El electrolito a menudo contiene oxígeno, agua, dióxido de carbono y otras impurezas, y se producen reacciones redox durante el proceso de carga y descarga de la batería lipo 2s 5600.
El mecanismo de reducción del electrolito incluye tres aspectos: reducción de solventes, reducción de electrolitos y reducción de impurezas:
1. Reducción de solventes
La reducción de PC y EC incluye una reacción de un electrón y un proceso de reacción de dos electrones, y la reacción de dos electrones forma Li2CO3:
Fong et al. creía que durante el primer proceso de descarga, cuando el potencial del electrodo estaba cerca de 0,8 V (frente a Li/Li+), se producía la reacción electroquímica de PC/EC en el grafito para generar CH=CHCH3(g)/CH2=CH2(g) y LiCO3(s), lo que provoca una pérdida de capacidad irreversible en los electrodos de grafito.
Aurbach et al. realizó una extensa investigación sobre el mecanismo de reducción y los productos de varios electrolitos en electrodos de metal de litio y electrodos a base de carbono, y descubrió que el mecanismo de reacción de un electrón de la PC produce ROCO2Li y propileno. ROCO2Li es muy sensible a las trazas de agua. Los principales productos son Li2CO3 y propileno en presencia de trazas de agua, pero no se produce Li2CO3 en condiciones secas.
Restauración de DEC:

Ein-Eli Y informó que el electrolito mezclado con carbonato de dietilo (DEC) y carbonato de dimetilo (DMC) sufrirá una reacción de intercambio en una batería lipo 2s 5600 para generar carbonato de metilo y etilo (EMC), cuya pérdida de capacidad tiene algún impacto.
2. Reducción de electrolitos
Generalmente se considera que la reacción de reducción del electrolito está involucrada en la formación de la película superficial del electrodo de carbono, por lo que su tipo y concentración afectarán el rendimiento del electrodo de carbono. En algunos casos, la reducción del electrolito contribuye a la estabilización de la superficie de carbono, que puede formar el rendimiento deseado de la capa de pasivación.
(3) La presencia de oxígeno en el solvente también formará Li2O
1/2O2+2e-+2Li+→Li2O

Debido a que la diferencia de potencial entre el litio metálico y el carbono completamente intercalado es pequeña, la reducción del electrolito en el carbono es similar a la reducción en el litio.

Razón 3: 2s 5600 batería lipo autodescarga

La autodescarga se refiere al fenómeno de que la capacidad de la batería lipo 2s 5600 se pierde naturalmente cuando no está en uso. La autodescarga de la batería lipo 2s 5600 (el siguiente artículo sobre la autodescarga de la batería lipo tiene una introducción detallada: ¡productos secos de autodescarga de la batería lipo 3s! ) conduce a la pérdida de capacidad en dos casos:
Uno es la pérdida de capacidad reversible;
El segundo es la pérdida de capacidad irreversible.
La pérdida de capacidad reversible significa que la capacidad perdida se puede recuperar durante la carga, mientras que la pérdida de capacidad irreversible es lo contrario. Los electrodos positivo y negativo pueden interactuar con el electrolito de una batería lipo micro-2s 5600 en estado cargado, lo que da como resultado la intercalación y desintercalación de iones de litio. Los iones de litio intercalados y desintercalados solo están relacionados con los iones de litio del electrolito, por lo que la capacidad de los electrodos positivo y negativo está desequilibrada y esta parte de la capacidad perdida no se puede recuperar durante la carga. me gusta:
El electrodo positivo de óxido de manganeso y litio y el solvente tendrán un efecto de batería lipo micro-2s 5600, lo que provocará una autodescarga y una pérdida de capacidad irreversible:
LiyMn2O4+xLi++xe-→Liy+xMn2O4
Las moléculas de solvente (como PC) se oxidan como electrodo negativo de batería lipo micro 2s 5600 en la superficie del material conductor negro de humo o colector de corriente:
xPC→xPC-radical+xe-
De manera similar, el material activo negativo puede interactuar con el electrolito para provocar una autodescarga y una pérdida de capacidad irreversible, y el electrolito (como LiPF6) se reduce en el material conductor:
PF5+xe-→PF5-x
El carburo de litio en estado cargado se oxida eliminando los iones de litio como electrodo negativo de la batería lipo micro 2s 5600:
LiyC6→Liy-xC6+xLi++xe-
Factores que afectan la autodescarga: el proceso de fabricación del material del electrodo positivo, el proceso de fabricación de la batería lipo 2s 5600, las propiedades del electrolito, la temperatura y el tiempo.
La tasa de autodescarga está controlada principalmente por la tasa de oxidación del solvente, por lo que la estabilidad del solvente afecta la vida útil de almacenamiento de la batería lipo 2s 5600.
La oxidación del solvente ocurre principalmente en la superficie del negro de carbón, y la reducción del área de superficie del negro de carbón puede controlar la tasa de autodescarga, pero para los materiales de cátodo de LiMn2O4, es igualmente importante reducir el área de superficie de materiales activos, y el papel de la superficie del colector de corriente en la oxidación del solvente no puede ser ignorado. .
La fuga de corriente a través del separador de la batería lipo 2s 5600 también puede provocar la autodescarga en la batería lipo Li-ion 2s 5600, pero este proceso está limitado por la resistencia del separador, se produce a un ritmo muy bajo y es independiente de la temperatura. Teniendo en cuenta que la tasa de autodescarga de la batería lipo 2s 5600 depende en gran medida de la temperatura, este proceso no es el mecanismo principal de la autodescarga.
Si el electrodo negativo está completamente cargado y el electrodo positivo se autodescarga, el balance de capacidad en la batería lipo 2s 5600 se destruirá, lo que resultará en una pérdida de capacidad permanente.

Durante autodescargas prolongadas o frecuentes, el litio puede depositarse en el carbón, aumentando el desequilibrio de capacidad entre los electrodos.
Pistoya et al. comparó las tasas de autodescarga de tres cátodos de óxido de metal principales en varios electrolitos y descubrió que las tasas de autodescarga variaban con diferentes electrolitos. Se destaca que los productos de oxidación autodescargados obstruyen los microporos del material del electrodo, dificultando la intercalación y extracción del litio, aumentando la resistencia interna y reduciendo la eficiencia de descarga, resultando en pérdidas irreversibles de capacidad.
Para obtener más información sobre las baterías de litio, haga clic a continuación:
Conceptos básicos de modelado de batería lipo 5600mah 2s