סוללת ליפו 3s פריקה עצמית מוצרים יבשים!

פריקה עצמית של סוללת ליפו 3s

כאשר סוללת ליפו 3s נמצאת במצב מעגל פתוח, התופעה שבה הכוח המאוחסן מתבזבז באופן ספונטני נקראת פריקה עצמית של הסוללה, הידועה גם כקיבולת שמירת הטעינה של סוללת ליפו 3s, כלומר, קיבולת השמירה של כוח הסוללה המאוחסן בתנאי סביבה מסוימים.

תיאורטית, האלקטרודות של סוללת ליפו 3s נמצאות במצב תרמודינמי לא יציב תחת מצב טעינה, וסוללת ליפו 3s תעבור באופן ספונטני תגובות פיזיות או כימיות, שיגרמו לאובדן אנרגיה כימית של סוללת ליפו 3s.
הפריקה העצמית של סוללת ליפו 3s היא גם אחד הפרמטרים החשובים למדידת ביצועי הסוללה. לסוגי סוללות שונים יש את אותו גורם פריקה עצמית וגודל. שיעור הפריקה העצמית של סוללת ליפו 3s טוב במעט מזה של סוללות עופרת-חומצה, וטוב משמעותית מזה של סוללות ניקל-מתכת הידריד.

סוגי פריקה עצמית של סוללת ליפו 3s

ניתן לחלק את הפריקה העצמית לפריקה עצמית פיזית ופריקה עצמית כימית בהתאם לסוגי תגובות שונים.
באופן כללי, אובדן האנרגיה הנגרם על ידי פריקה עצמית פיזית הוא ניתן לשחזור, בעוד שאובדן האנרגיה הנגרם על ידי פריקה עצמית כימית הוא בעצם בלתי הפיך.
פריקה עצמית פיזית

הפריקה העצמית של סוללת הליפו 3s הנגרמת על ידי גורמים פיזיים. בשלב זה, חלק מהמטען בתוך הסוללה מגיע מהאלקטרודה השלילית לאלקטרודה החיובית ועובר תגובת חיזור עם חומר האלקטרודה החיובית.
העיקרון שונה מזה של פריקה רגילה. במהלך פריקת סוללת ליפו 3s רגילה, מסלול האלקטרונים הוא מעגל חיצוני, והקצב מהיר מאוד, בעוד שבמהלך פריקה עצמית, מסלול האלקטרונים הוא האלקטרוליט, והקצב איטי מאוד.
פריקה עצמית פיזית מושפעת פחות מטמפרטורה. פריקה עצמית פיזית מתמשכת עלולה לגרום למתח המעגל הפתוח של סוללת הליפו 3s להיות אפס, אך אובדן האנרגיה הנגרם על ידה בדרך כלל ניתן לשחזור.

הגורם לפריקה עצמית פיזית הוא בדרך כלל קצר חשמלי מיקרוסקופי פיזי. כאשר ממברנת סוללת הליפו 3s ניזוקה עקב גורם כלשהו, זה יגרום לקצר חשמלי מיקרוסקופי פיזי. יש בעיקר את הצורות הבאות:
1. סדקים על האספן;
2. יש אבק עם חלקיקים גדולים יותר על פני השטח של הממברנה;
3. זיהומי מתכת שנשארים על גליונות האלקטרודה החיובית/השלילית.
פריקה עצמית כימית
ירידת המתח ודעיכת הקיבולת הנגרמות על ידי תגובה כימית ספונטנית בתוך הסוללה. כאשר מתרחשת פריקה עצמית כימית, לא נוצר זרם בין האלקטרודות החיובית והשלילית, אך מתרחשות סדרת תגובות כימיות מורכבות בין האלקטרודות החיובית והשלילית של סוללת הליפו 3s והאלקטרוליט, מה שגורם לצריכת האלקטרודה החיובית ולהפחתת כוח הסוללה.

בנוסף, תהליך הפריקה העצמית בתוך סוללת ליפו 3s מורכב, וייתכן ששני סוגי פריקה עצמית מתרחשים בו זמנית. תגובות כימיות מושפעות מאוד מטמפרטורה. בנוסף, פריקה עצמית כימית אינה גורמת לריקון טעינה כמו פריקה עצמית פיזית.
בסוללת ליפו 3s, תגובות כימיות צדדיות צורכות יוני ליתיום באלקטרוליט, מה שמוביל להפחתה במספר יוני הליתיום המושתלים/מופקים, ובכך גורם להפחתה בקיבולת סוללת הליפו 3s. גם תגובות כימיות צדדיות וגם צריכת האלקטרודה הן בלתי הפיכות.

פריקת העצמית מנותחת מהיבטי האלקטרודה החיובית, האלקטרודה השלילית והאלקטרוליט:
1. אלקטרודה חיובית: תגובות צד בין ממשק האלקטרודה החיובית/אלקטרוליט והמסה של יוני מתכת מעבר באלקטרודה החיובית;
2. אלקטרודה שלילית: תגובות צד בין ממשק האלקטרודה השלילית/אלקטרוליט והיווצרות קומפלקסים של אלקטרון-יון-אלקטרוליט;
3. אלקטרוליט: המסת חומר האלקטרודה באלקטרוליט; קורוזיה של פני השטח של האלקטרודה השלילית על ידי האלקטרוליט או זיהומים; האלקטרודה מכוסה על ידי מוצק בלתי מסיס או גז המתפרק על ידי האלקטרוליט ליצירת שכבת פסיבציה, וכו׳.

גורמים המשפיעים על פריקת עצמית של סוללת ליפו 3s

טמפרטורת סביבה
טמפרטורת הסביבה משפיעה יותר על הפריקה העצמית של סוללת ליפו 3s. מחקרים הראו שסוללות ליתיום קובלט אוקסיד (LCO) מאבדות קיבולת מהר יותר בטמפרטורות סביבה גבוהות יותר.
בטמפרטורה גבוהה, החמרת הפריקה העצמית של הסוללה יכולה להיות

מסוכם כסיבות הבאות:
1. יציבות שכבת SEI מתדרדרת ונקרעת, וההתחדשות של SEI צורכת יותר ליתיום;
2. הטמפרטורה הגבוהה מזרזת את קצב הפירוק של המתכת החיובית;
3. האלקטרונים פעילים יותר וקלים להשתתפות בתגובות הצדדיות של האלקטרודה השלילית/אלקטרוליט;
4. פעילות האלקטרוליט מוגברת, והתגובה הצדדית בין האלקטרוליט לאלקטרודה מתעצמת.

לחות סביבה
מחקרים הראו שבסביבה עם לחות גבוהה (לחות יחסית של 90% ומעלה), אובדן הפריקה העצמית של סוללת ליפו 3s ללא רצועות נגד לחות חמור יותר מזה של סוללות עם רצועות נגד לחות. החוקרים משערים שבסביבה לחה, הקוטביות של מולקולות המים גורמת לאלקטרונים באלקטרודה השלילית של סוללת ליפו 3s לנוע אל הרצועות. כדי לשמור על איזון הפוטנציאל, Li+ באלקטרודה השלילית של סוללת ליפו 3s ינוע במקביל לממשק האלקטרודה השלילית/אלקטרוליט. לכן, קל יותר ליצור קומפלקס אלקטרון-יון-אלקטרוליט, שמאיץ את הפריקה העצמית ההפיכה; או קל יותר ליצור שכבת SEI נוספת ולגרום להצטברות מתכות, מה שמגביר את אובדן הפריקה העצמית הבלתי הפיכה.

מצב טעינת סוללת ליפו 3s (SOC)
מחקרים הראו שבאותה טמפרטורה, הקיבולת של סוללת ליפו 3s במצב SOC גבוה דועכת מהר יותר. זאת מכיוון שבמצב SOC גבוה, האנודה נמצאת במצב עשיר בליתיום, מה שמקל על יצירת קומפלקס אלקטרון-יון-אלקטרוליט, שמחמיר את הפריקה העצמית ההפיכה של הסוללה.

יש גם מחקרים שמצאו כי קצב דעיכת הקיבולת של סוללות עם 100% SOC קטן יותר מזה של סוללות עם 65% SOC בטמפרטורה של 60 °C עבור סוללות ליתיום ברזל פוספט (LFP). משערים שזה נובע מכך שהאלקטרודה השלילית של LFP נמצאת במצב מעבר דו-פאזי בכ-70% SOC, וחוקי הדעיכה של החלקים עם SOC גבוה ונמוך אינם עקביים.
הפריקה העצמית של סוללת ליפו 3s היא התופעה שבה הכוח המאוחסן של סוללת ליפו 3s מתבזבז ספונטנית כאשר סוללת ליפו 3s נמצאת במצב מעגל פתוח; הפריקה העצמית של סוללת ליפו 3s כוללת בעיקר פריקה עצמית פיזית וכימית; גורמים כוללים טמפרטורה, לחות ומצב טעינה.

התוכן שלמעלה הוא כל המידע על הפריקה העצמית של סוללת ליפו 3s שהובא לכם היום על ידי Die Flash. אני מקווה שזה יהיה מועיל לכם. מידע נוסף יתעדכן באופן רציף. נתראה בגיליון הבא.