Mikä on N/P-suhteen vaikutus 1s lipo-akkuun?

1. Mikä on N/P-suhteen vaikutus 1s lipo -akkuun

Yleensä ajatellaan, että N/P-suhde on liian suuri, eli negatiivinen elektrodi on liian suuri, mikä aiheuttaa negatiivisen elektrodin matalan latauksen ja purkauksen 1s lipo -akussa ja positiivisen elektrodin syvän latauksen ja purkauksen (ja päinvastoin, tietysti tämä on vain hyvin yleinen väite). Täysin ladattu negatiivinen elektrodi ei helposti saosta litiumia (joillakin materiaaleilla, kuten pehmeällä ja kovalla hiilellä, LTO-materiaaleilla, litiumia ei saostu), mikä on turvallisempaa, mutta 1s lipo -akun positiivisen elektrodin hapetusasteen kasvu lisää turvallisuusriskiä.

Koska 1s lipo -akun negatiivisen elektrodin ensimmäinen vaikutus pysyy samana, reagoitavia osia tarvitaan enemmän. Samalla kinetiikan vaikutuksesta positiivisen elektrodin gramman kapasiteetti on alhainen, mutta kun N/P on riittämätön tiettyyn pisteeseen asti, positiivista elektrodia ei voida täysin hyödyntää, mikä vaikuttaa myös gramman kapasiteetin suorituskykyyn. Yhteenvetona sopivan N/P-suhteen löytäminen on erittäin tärkeää.

1s lipo -akun grafiittisen negatiivisen elektrodin N/P-suhteen tulisi olla suurempi kuin 1,0, yleensä 1,04~1,20. Tämä on pääasiassa turvallisuussuunnittelua varten, ensisijaisesti estämään litiumin saostumista negatiivisessa elektrodissa, ja suunnittelussa tulisi ottaa huomioon myös prosessikyky, kuten pinnoituspoikkeamat. Kuitenkin, kun N/P on liian suuri, 1s lipo -akun peruuttamaton kapasiteettihäviö johtaa akun alhaiseen kapasiteettiin, ja myös akun energiatiheys laskee.
Tässä artikkelissa, joka käsittelee lipo-akun kapasiteetin heikkenemistä, on yksityiskohtainen esittely:
Selitä yksityiskohtaisesti syyt 2s 5600 lipo -akun kapasiteetin heikkenemiseen

Litiumtitanaattinen negatiivinen elektrodi käyttää positiivisen elektrodin ylimitoitusta, ja 1s lipo -akun kapasiteetti määräytyy litiumtitanaattisen negatiivisen elektrodin kapasiteetin mukaan. Positiivisen elektrodin ylimitoitus parantaa 1s lipo -akun korkealämpötilasuorituskykyä: korkealämpötilakaasu pääasiassa tulee negatiivisesta elektrodista. Kun positiivinen elektrodi on ylimitoitettu, negatiivisen elektrodin potentiaali on matalampi, ja litiumtitanaatin pinnalle muodostuu helpommin SEI-kalvo.

2. N/P-suhteen vaikutus 1s lipo -akun positiiviseen elektrodin

Jos N/P-suhde on liian korkea, 1s lipo -akun positiivisen elektrodimateriaalin hapetusaste kasvaa. Turvallisuusongelmien lisäksi, mitkä ovat piilevät vaarat? Tässä käytetään esimerkkinä vain ternäärisiä/grafiittimateriaaleja.
Ylimääräisellä N/P-suhteella varustetulle akulle suoritetaan kuumalaatikko- (130°C/150°C) tai korkealämpötilasäilytyskoe täysin ladatussa tilassa, akku puretaan, ja yleensä havaitaan, että 1s lipo -akun positiivinen jauhe irtoaa foliosta, ja kalvo kellastuu.
Määritellään ensin kaksi käsitettä:
Käsite 1: Ensinnäkin on tarpeen selventää napakappaleen eri sijainnit, vaikka hiukkasten eri sijaintien reaktiot eivät olisikaan yhtenäisiä, mikä liittyy potentiaalieron ongelmaan napakappaleen paksuussuunassa.
Käsite 2: Ni3+/4+ ja Co3+/4+ omaavat päällekkäiset energiabandit hapen (O) kanssa, ja happi irtoaa kideverkosta vapaiden radikaalien muodossa, mikä on erittäin hapettavaa.

Kalvon kellastuminen johtuu hapettumisesta, ja mekanismi on hyvin selvä. Kirjallisuudessa on raportoitu, että helposti hapettuvien suojaavien lisäaineiden, kuten PS:n, lisääminen 1s lipo -akun elektrolyyttiin voi lieventää kalvon hapettumista.
Kirjallisuudessa on raportoitu, että 1s lipo -akun negatiivisen elektrodin MCMB-materiaalissa, koska negatiivisen elektrodijauheen ja virtakeräimen välinen rajapintapotentiaali on kaikkein negatiivisin, litiumsuolan tallettuminen tapahtuu ensin negatiivisen elektrodijauheen ja virtakeräimen kosketuskohdassa, ja MCMB-materiaalin poikkileikkaus on selvästi havaittavissa. Litiumsuolan tallettuminen esiintyy anodimateriaalin ja virtakeräimen kosketuspinnalla, mutta sitä ei havaita grafiittipohjaisissa materiaaleissa.

Kuitenkin 1s lipo-akun positiivisen elektrodin SEI-kalvosta on vähän tutkimuksia. Koska positiivisen elektrodin jauheen ja virtakollektorin kosketuskohta on korkeassa potentiaalissa ja kokee voimakasta hapettumista, oletetaan, että muodostuu kerros positiivisen elektrodin litiumsuolakerrostumaa (korkea lämpötila nopeuttaa tätä reaktiota), mikä estää positiivisen elektrodin jauheen ja virtakollektorin kontaktin 1s lipo-akussa, aiheuttaen irtoamista positiivisen elektrodin jauheen ja virtakollektorin välillä. Tarkkoja karakterisointikokeita ei suoritettu, mikä on myös tämän artikkelin kiistanaihe. 1s lipo-akun positiivisen elektrodin irtoaminen lisää sisäistä vastusta ja johtaa suoraan syklin epäonnistumiseen korkeissa lämpötiloissa käytettäessä.

3. N/P-suhteen vaikutus 1s lipo-akun negatiiviseen elektrodiin

Vapautunut ylimääräinen Li tarjoaa litiumin lähteen litiumsuolojen kerrostumiselle negatiivisen elektrodin pinnalle, ja litiumsuolojen jatkuva kerrostuminen johtaa syklin epäonnistumiseen. Siksi liian matala N/P-suhde lisää tätä riskiä.
Mutta tässä keskustellaan siitä, mitä voisi tapahtua toisessa ulottuvuudessa, mitä tapahtuu, jos N/P-suhde on liian korkea?

Tässä käytetään samaa 1s lipo-akun positiivista elektrodia, ja N/P-suhdetta säädetään muuttamalla negatiivisen elektrodin määrää. 1s lipo-akku on purkauksen lopussa, ja matalan N/P-suhteen positiivisen ja negatiivisen navan jännite on alhainen, positiivinen napa on syvä, ja negatiivinen napa on matala. 1s lipo-akku on latauksen lopussa, ja matalan N/P-suhteen positiivisen ja negatiivisen navan jännite on myös alhainen, negatiivinen napa on syvästi ladattu ja positiivinen napa on matalasti ladattu.

Sinun on luettava tämä artikkeli Lipo-akun latauksesta ja purkauksesta. Artikkeli esittelee yksityiskohtaisesti Lipo-akun lataus- ja purkamisperiaatteen:
Lipo-akun 4s lataus- ja purkamisperiaate, varmista että säilytät sen hyvin!
On huomattava:
1. Potentiaalikäyrä kuvaa 1s lipo-akun latauksen ja purkauksen kahta prosessia, ja sitä voidaan pitää tasapainotilan potentiaalina.
2. 1s lipo-akun positiivisen elektrodin ensimmäisen vaikutuksen aiheuttamaa kapasiteetin heikkenemistä ei tässä oteta huomioon. Vaikka ensimmäisen vaikutuksen aiheuttama häviö on tapahtunut, eri N/P-suhteilla varustetut negatiiviset elektrodit vastaavat samaa positiivista käyrää. Uskotaan, että 1s lipo-akun positiivisen elektrodin ensimmäisen vaikutuksen häviö johtuu vain latauksen alussa, ja latauksen lopussa tapahtuva hapettumisesta johtuva kalvon muodostuminen jätetään tässä huomiotta. Todellinen tilanne on se, että vain syklin edetessä hapettumiskalvon muodostuminen vaikuttaa kapasiteettiin.

3. Negatiivisen elektrodin ensimmäisen vaikutuksen suhde katsotaan riippumattomaksi N/P-suhteesta. Se on vakio. Negatiivisia elektrodeja on paljon, ja 1s lipo-akku menettää paljon kapasiteettia ensimmäisen vaikutuksen kautta. Reaktion vaihe tapahtuu myös latauksen alussa.
4. Positiiviset ja negatiiviset potentiaalit ovat vapaat, ja ainoa rajoitus on täyden kennon jännite. Kahden täyden kennon jännitteet purkupäässä ja latauspäässä ovat vastaavasti yhtä suuret.
Koska 1s lipo-akun ensimmäisen vaikutuksen reagoivan negatiivisen elektrodin suhde on sama ja negatiivisten elektrodien kokonaismäärä on erilainen, negatiivisen elektrodin, jossa on enemmän negatiivisia elektrodeja, ja negatiivisen elektrodin, jossa on vähemmän negatiivista elektrodia, lataus-purkauskäyrät tuottavat vaihe-eron, joka vastaa samaa positiivisen elektrodin lataus-purkauskäyrää.

Koska positiivisen elektrodin potentiaali laskee vähitellen litiumin interkalaation lisääntyessä (purkuprosessi), 1s lipo-akun negatiivisen elektrodin de-Li/negatiivisen elektrodin jännitteen noustessa positiivisen elektrodin purkukäyrän käyttöpaikka, joka vastaa negatiivisen elektrodin purkukäyrän loppua, jossa on enemmän negatiivista elektrodia ja vähemmän negatiivista elektrodia, on erilainen: 1s lipo-akun positiivinen jännite, joka vastaa negatiivisen elektrodin purkupäätä, jossa on vähemmän negatiivista elektrodia, on alhaisempi.

Saavuttaakseen saman täyden akun jännitteen, negatiivisen elektrodin, jossa on vähemmän negatiivista elektrodia, jännite nousee vähemmän, mikä myös välttää Li:n liiallisen poistumisen negatiivisesta elektrodista. Li:n liiallinen poistaminen negatiivisesta elektrodista vahingoittaa ja uudelleenmuodostaa 1s lipo-akun SEI-kalvon, mikä johtaa kierron epäonnistumiseen. Tätä analyysimenetelmää voidaan soveltaa myös latauspäähän, ja siitä päätellään, että kun 1s lipo-akun positiivinen elektrodi on liiallinen, positiivinen elektrodi on matalassa latauksessa ja negatiivinen elektrodi syvässä latauksessa.

Yhteenveto

Pienellä N/P-suhteella varustetulle 1s lipo-akulle, eli 1s lipo-akulle, jossa on ylimäärä negatiivisia elektrodeja, positiivinen elektrodi voi kiertoaikana saavuttaa matalan latauksen ja syvän purkauksen tilan, ja negatiivisen elektrodin tila on syvä lataus ja matala purkaus. Toisin päin.
No, yllä oleva on koko tämän päivän sisältö. Toivon, että tämän artikkelin kautta kaikki voivat ymmärtää 1s lipo-akun N/P-suhteen ja lipo-akun N/P-suhteen vaikutuksen akkuun. Lisää lipo-akkuun liittyvää tietoa löytyy alla:
Selitä yksityiskohtaisesti syyt 2s 5600 lipo -akun kapasiteetin heikkenemiseen