¿Cuál es el efecto de la relación N/P en la batería lipo 1s?

1. ¿Cuál es el efecto de la relación N/P en la batería lipo 1s?

Generalmente pensamos que la relación N/P es demasiado grande, es decir, el electrodo negativo es demasiado grande, lo que causará una carga y descarga superficial del electrodo negativo de la batería lipo 1s, y una carga y descarga profunda del electrodo positivo (y viceversa, por supuesto, esto es solo una afirmación muy general). El electrodo negativo completamente cargado no precipita fácilmente litio (algunos materiales, como el carbono blando y duro, materiales LTO no precipitan litio), lo que es más seguro, pero el aumento del estado de oxidación del electrodo positivo de la batería lipo 1s incrementa el riesgo de seguridad.

Dado que el primer efecto del electrodo negativo de la batería lipo 1s permanece igual, se necesitan más partes para reaccionar. Al mismo tiempo, debido a la influencia de la cinética, la capacidad por gramo del electrodo positivo será baja, pero cuando la relación N/P es insuficiente hasta cierto punto, el electrodo positivo no puede ser completamente utilizado, lo que también afectará el rendimiento de la capacidad por gramo. En resumen, es muy importante encontrar una relación N/P adecuada.

La relación N/P de la batería lipo 1s con electrodo negativo de grafito debe ser mayor que 1.0, generalmente entre 1.04 y 1.20. Esto es principalmente por diseño de seguridad, para evitar la precipitación de litio en el electrodo negativo, y se debe considerar la capacidad del proceso, como la desviación del recubrimiento, en el diseño. Sin embargo, cuando la relación N/P es demasiado grande, la pérdida irreversible de capacidad de la batería lipo 1s resultará en una baja capacidad de la batería lipo 1s, y la densidad energética de la batería lipo 1s también disminuirá.
Este artículo sobre la atenuación de la capacidad de la batería lipo tiene una introducción detallada:
Explica en detalle las razones de la degradación de la capacidad de la batería lipo 2s 5600

Para el electrodo negativo de titanato de litio, se adopta un diseño de exceso en el electrodo positivo, y la capacidad de la batería 1s lipo está determinada por la capacidad del electrodo negativo de titanato de litio. El diseño excesivo del electrodo positivo es beneficioso para mejorar el rendimiento a alta temperatura de la batería 1s lipo: el gas a alta temperatura proviene principalmente del electrodo negativo. Cuando el electrodo positivo está sobrediseñado, el potencial del electrodo negativo es más bajo, y es más fácil formar una película SEI en la superficie del titanato de litio.

2. El efecto de la relación N/P en el electrodo positivo de la batería 1s lipo

Si la relación N/P es demasiado alta, el estado de oxidación del material del electrodo positivo de la batería 1s lipo aumentará. Además de problemas de seguridad, ¿cuáles son los peligros ocultos? Aquí solo se usan como ejemplo materiales ternarios/grafito.
Para una batería con una relación N/P excesiva, realice un experimento de caja caliente (130°C/150°C) o almacenamiento a alta temperatura en estado completamente cargado, desmonte la batería y usualmente encontrará que el polvo positivo de la batería 1s lipo se separa de la lámina, y el diafragma se amarillea.
Primero defina dos conceptos:
Concepto 1: Primero, es necesario aclarar las diferentes posiciones de la pieza polar, incluso si la reacción en diferentes posiciones de las partículas no es uniforme, lo que implica el problema de la diferencia de potencial en la dirección del grosor de una pieza polar.
Concepto 2: Ni3+/4+ y Co3+/4+ tienen bandas de energía superpuestas con O, y O será extraído de la red en forma de radicales libres, lo cual es extremadamente oxidante.

El amarillamiento del diafragma es causado por oxidación, y el mecanismo ha sido muy claro. Se ha reportado en la literatura que la adición de aditivos protectores fácilmente oxidable como PS al electrolito de la batería 1s lipo puede aliviar la oxidación del diafragma.
Se ha reportado en la literatura que en el material MCMB del electrodo negativo de la batería 1s lipo, dado que el potencial de interfaz entre el polvo del electrodo negativo y el colector de corriente es el más negativo, la deposición de sal de litio ocurre primero en la posición de contacto entre el polvo del electrodo negativo y el colector de corriente, y se observa claramente la sección transversal del material MCMB. La deposición de sal de litio existe en la interfaz de contacto entre el material del ánodo y el colector de corriente, pero no se observa en materiales a base de grafito.

Sin embargo, hay pocos estudios sobre la película SEI del electrodo positivo de la batería lipo 1s. Dado que la posición de contacto entre el polvo del electrodo positivo y el colector de corriente está a un potencial alto y tiene alta oxidación, se supone que se formará una capa de depósito de sales de litio del electrodo positivo (la alta temperatura acelera este proceso de reacción), lo que dificulta el contacto entre el polvo del electrodo positivo y el colector de corriente de la batería lipo 1s, resultando en el desprendimiento entre el polvo del electrodo positivo y el colector de corriente. No se realizaron experimentos específicos de caracterización, lo que también es un punto de controversia en este artículo. El desprendimiento del electrodo positivo de la batería lipo 1s aumenta la resistencia interna y conduce directamente a la falla del ciclo bajo condiciones de uso a alta temperatura.

3. La influencia de la relación N/P en el electrodo negativo de la batería lipo 1s

El Li excedente liberado proporcionará una fuente de Li para la deposición de sales de litio en la superficie del electrodo negativo, y la deposición continua de sales de litio conduce a la falla del ciclo. Por lo tanto, una relación N/P demasiado baja aumentará este riesgo.
Pero aquí discutimos qué podría pasar en otra dimensión, ¿qué sucede si la relación N/P es demasiado alta?

Aquí se usa el mismo electrodo positivo de la batería lipo 1s, y la relación N/P es diferente ajustando la cantidad del electrodo negativo. La batería lipo 1s está al final de la descarga, el voltaje de los polos positivo y negativo con una relación N/P baja es bajo, el polo positivo está profundamente descargado y el polo negativo está poco descargado. La batería lipo 1s está al final de la carga, y el voltaje de los polos positivo y negativo con una relación N/P baja también es bajo, el polo negativo está profundamente cargado y el polo positivo está poco cargado.

Debe leer este artículo sobre la carga y descarga de baterías Lipo. El artículo introduce en detalle el principio de carga y descarga de la batería Lipo:
Principio de carga y descarga de batería Lipo 4s, ¡asegúrate de almacenarla bien!
Debe tenerse en cuenta:
1. Una curva de potencial representa los dos procesos de carga y descarga de la batería lipo 1s, que puede considerarse como el potencial del estado de equilibrio.
2. La degradación de la capacidad causada por el primer efecto del electrodo positivo de la batería lipo 1s se ignora aquí. Incluso después de la pérdida del primer efecto, los electrodos negativos con diferentes relaciones N/P corresponden a la misma curva positiva. Se cree que la pérdida del primer efecto del electrodo positivo de la batería lipo 1s solo ocurre al inicio de la carga, y aquí se ignora la formación de película causada por la oxidación al final de la carga. La situación real es que solo con el avance del ciclo, la formación de la película de oxidación afectará la capacidad.

3. Se considera que la proporción del primer efecto del electrodo negativo es independiente de la relación N/P. Es una constante. Hay muchos electrodos negativos, y la batería lipo 1s pierde mucha capacidad a través del primer efecto. La etapa donde ocurre la reacción también está al inicio de la carga.
4. Los potenciales positivo y negativo son libres, y la única limitación es el voltaje de la celda completa. Los voltajes de las dos celdas completas en el extremo de descarga y el extremo de carga son respectivamente iguales.
Dado que la proporción del electrodo negativo que reacciona en el primer efecto de la batería lipo 1s es la misma, y la cantidad total de electrodos negativos es diferente, la curva de carga-descarga del electrodo negativo con más electrodos negativos y el electrodo negativo con menos electrodos negativos produce una diferencia de fase correspondiente a la misma curva de carga-descarga del electrodo positivo.

Dado que el potencial del electrodo positivo disminuye gradualmente con el aumento de la intercalación de litio (proceso de descarga), en el proceso de des-Li del electrodo negativo de la batería lipo 1s / aumento del voltaje del electrodo negativo, la posición de uso de la curva de descarga del electrodo positivo correspondiente al final de la curva de descarga del electrodo negativo con más electrodos negativos y menos electrodos negativos es: Diferente, el voltaje positivo de la batería lipo 1s correspondiente al final de descarga negativa con menos electrodos negativos es menor.

Para lograr el mismo voltaje total de la batería, el voltaje del electrodo negativo con menos electrodos negativos sube menos, lo que también evita el grado excesivo de extracción de Li del electrodo negativo. La extracción excesiva de Li del electrodo negativo dañará y reformará la película SEI de la batería lipo 1s, lo que resultará en fallo del ciclo. Este método de análisis también se puede aplicar al extremo de carga, y se concluye que cuando el electrodo positivo de la batería lipo 1s es excesivo, el electrodo positivo está en carga superficial y el electrodo negativo en carga profunda.

Resumen

Para una batería lipo 1s con una pequeña relación N/P, es decir, una batería lipo 1s con un exceso de electrodos negativos, el electrodo positivo puede alcanzar el estado de carga superficial y descarga profunda en el ciclo, y la condición del electrodo negativo es carga profunda y descarga superficial. viceversa.
Bueno, lo anterior es todo el contenido de hoy. Espero que a través de este artículo, todos puedan entender la relación N/P de la batería lipo 1s, y el impacto de la relación N/P de la batería lipo en la batería. Más información sobre baterías lipo se puede leer a continuación:
Explica en detalle las razones de la degradación de la capacidad de la batería lipo 2s 5600