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¡La razón de la capacidad de la batería de litio 6s es una fórmula para entender!

La batería de litio 6s es la batería secundaria de más rápido crecimiento después de las baterías de níquel-cadmio y níquel-hidrógeno. Sus propiedades de alta energía hacen que su futuro parezca brillante. Sin embargo, la batería de litio 6s no es perfecta, y su mayor problema es la estabilidad de su ciclo de carga-descarga. Este documento resume y analiza la posible razón de la disminución de la capacidad de la batería de litio 6s: sobrecarga.

Equilibrio de la capacidad de la batería de litio de 6 s

La batería de litio 6s tiene diferentes energías de intercalación cuando la reacción de intercalación ocurre entre los dos electrodos y, para obtener el mejor rendimiento de la batería, la relación de capacidad de los dos electrodos principales debe mantener un valor equilibrado.
En 6s batería de litio, el balance de capacidad se expresa como la relación de masa del electrodo positivo al electrodo negativo, a saber: γ=m+/m-=ΔxC-/ΔyC+
En la fórmula anterior, C se refiere a la capacidad culómbica teórica de el electrodo de batería de litio 6s, y Δx y Δy se refieren al número estequiométrico de iones de litio incrustados en el electrodo negativo y el electrodo positivo del electrodo de litio, 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.

Impacto del desequilibrio de la capacidad de la batería de litio 6s

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, el rendimiento del electrodo de la batería de litio 6s es el mejor.
Para un sistema de batería de iones de litio ideal, el balance de capacidad no cambia durante su ciclo, y la capacidad inicial en cada ciclo es cierto valor, 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 de litio 6s. Una vez que cambia el estado de equilibrio de la capacidad de la batería de litio 6s, el cambio es irreversible y se puede acumular a través de múltiples ciclos. Afecta seriamente el rendimiento de la batería de litio 6s. En las baterías de litio 6s, además de las reacciones redox que ocurren 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 del desequilibrio de la capacidad de la batería de litio de 6 s: sobrecarga

1. Reacción de sobrecarga del electrodo negativo de grafito:
Cuando la batería 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 el electrolito de soporte para formar Li2CO3, LiF u otros productos;
③El litio metálico generalmente se forma entre el electrodo negativo y el separador, que puede bloquear los poros del separador y aumentar la resistencia interna de la batería;

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 en 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.

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 positiva
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 de litio sellada 6s se acumulará al mismo tiempo debido a la ausencia de reacciones 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 oxida para generar insolubles (como Li2Co3) y gas. Estos insolubles bloquearán los microporos del electrodo y dificultarán la migración de iones de litio, lo que resultará en una pérdida de capacidad durante el ciclo.
Factores que afectan la tasa de oxidación:
El área superficial del material del electrodo positivoMaterial del colector de corriente
Agente conductor agregado (negro de carbón, etc.)
El tipo y el área de superficie del negro de carbón
Entre los electrolitos más utilizados, se considera que EC/DMC tiene la oxidación más alta resistencia. 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. Suponiendo que se consume una pequeña cantidad de electrolito cada vez que se carga, se requiere más electrolito durante el montaje de la batería. 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 aumentará la polarización de la batería y reducirá el voltaje de salida de la batería.

Lo anterior es todo el contenido del balance de capacidad de la batería de litio 6s que se le presentó hoy. La batería de litio 6s tiene diferentes energías de intercalación cuando la reacción de intercalación ocurre entre los dos electrodos y, para obtener el mejor rendimiento de la batería, los dos electrodos principales tienen diferentes energías de intercalación. La relación de capacidad debe mantenerse en un valor equilibrado; una relación de masa 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. Con la relación de masa optimizada, el rendimiento del electrodo de la batería de litio 6s es el mejor; la razón principal del desequilibrio de la capacidad de la batería de litio 6s es la sobrecarga.
Espero que el contenido de hoy sea útil para usted, se actualizará continuamente más información, nos vemos en el próximo número.

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