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

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 artículo resume y analiza la posible razón de la disminución de capacidad de la batería de litio 6s: sobrecarga.

Equilibrio de capacidad de la batería de litio 6s

La batería de litio 6s tiene diferentes energías de intercalación cuando ocurre la reacción de intercalación entre los dos electrodos, y para obtener el mejor rendimiento de la batería, la proporción de capacidad de los dos electrodos anfitriones debe mantener un valor equilibrado.
En una batería de litio 6s, el equilibrio de capacidad se expresa como la proporción 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 coulómbica teórica del electrodo de la 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. Se puede ver en la fórmula anterior que la proporción 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 capacidad en batería de litio 6s

En términos generales, una proporción de masa menor conduce a una utilización incompleta del material del electrodo negativo; una proporción de masa mayor puede causar un riesgo de seguridad debido a la sobrecarga del electrodo negativo. En resumen, en la proporción de masa optimizada, el rendimiento del electrodo de la batería de litio 6s es el mejor.
Para un sistema ideal de batería de iones de litio, 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 equilibrio de capacidad de la batería de litio 6s. Una vez que el estado de equilibrio de capacidad de la batería de litio 6s cambia, el cambio es irreversible y puede acumularse 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.

Razón del desequilibrio de capacidad en batería de litio 6s: sobrecarga

1. Reacción de sobrecarga del electrodo negativo de grafito:
Cuando la batería está sobrecargada, 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 de litio. Esto resulta en una reducción de la eficiencia de descarga y pérdida de capacidad debido a:

① Reducir la cantidad de litio reciclable;
② El litio metálico depositado reacciona con el disolvente o el 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;

④ Debido a la naturaleza muy activa del litio, es fácil que reaccione con el electrolito y consuma 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 alta, el electrodo negativo está severamente polarizado y la deposición de litio será más evidente. Esto es probable que 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 alta tasa de carga, puede ocurrir deposición de litio metálico incluso si la proporción de materiales activos positivo y negativo es normal.

2. Reacción de sobrecarga del electrodo positivo
Cuando la proporción de material activo del electrodo positivo respecto al material activo del electrodo negativo es demasiado baja, es probable que ocurra 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 6s sellada se acumulará 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 litio-manganeso ocurre cuando el óxido de litio-manganeso está completamente deslitado: λ-MnO2→Mn2O3+O2(g)

3. El electrolito se oxida cuando hay sobrecarga
Cuando la presión es superior a 4.5V, el electrolito se oxidará para generar insolubles (como Li2Co3) y gas. Estos insolubles bloquearán los microporos del electrodo e impedirán la migración de iones de litio, lo que resultará en pérdida de capacidad durante el ciclo.
Factores que afectan la velocidad de oxidación:
El área superficial del material del electrodo positivo
Material del colector de corriente
Agente conductor añadido (negro de carbono, etc.)
El tipo y área superficial del negro de carbono
Entre los electrolitos más comúnmente usados, EC/DMC se considera que tiene la mayor resistencia a la oxidación. El proceso de oxidación electroquímica de la solución se expresa generalmente como: solución→producto de oxidación (gas, solución y materia sólida)+ne-

La oxidación de cualquier disolvente aumentará la concentración del electrolito, disminuirá la estabilidad del electrolito 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 ensamblaje 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 pasivante 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 sobre el equilibrio de capacidad de la batería de litio 6s que te presentamos hoy. La batería de litio 6s tiene diferentes energías de intercalación cuando ocurre la reacción de intercalación entre los dos electrodos, y para obtener el mejor rendimiento de la batería, los dos electrodos anfitriones tienen diferentes energías de intercalación. La proporción de capacidad debe mantenerse en un valor equilibrado; una proporción de masa menor conduce a una utilización incompleta del material del electrodo negativo; una proporción de masa mayor puede causar un riesgo de seguridad debido a la sobrecarga del electrodo negativo. En la proporción de masa optimizada, el rendimiento del electrodo de la batería de litio 6s es el mejor; la principal razón del desequilibrio de capacidad de la batería de litio 6s es la sobrecarga.
Espero que el contenido de hoy te sea útil, se actualizará más información continuamente, nos vemos en la próxima edición.