Qual è l'effetto del rapporto N/P sulla batteria lipo 1s?

1. Qual è l'effetto del rapporto N/P sulla batteria lipo 1s

Di solito si pensa che un rapporto N/P troppo grande, cioè un elettrodo negativo troppo grande, causi una carica e scarica superficiale dell'elettrodo negativo della batteria lipo 1s e una carica e scarica profonda dell'elettrodo positivo (e viceversa, naturalmente, questa è solo un'affermazione molto generale). L'elettrodo negativo completamente carico non tende a far precipitare il litio (alcuni materiali, come il carbonio morbido e duro, i materiali LTO non fanno precipitare il litio), il che è più sicuro, ma l'aumento dello stato di ossidazione dell'elettrodo positivo della batteria lipo 1s aumenta il rischio per la sicurezza.

Poiché l'effetto primario dell'elettrodo negativo della batteria lipo 1s rimane lo stesso, è necessario che reagiscano più parti. Allo stesso tempo, a causa dell'influenza della cinetica, la capacità in grammi dell'elettrodo positivo sarà bassa, ma quando il rapporto N/P è insufficiente fino a un certo punto, l'elettrodo positivo non può essere completamente utilizzato, il che influirà anche sulle prestazioni della capacità in grammi. In sintesi, è molto importante trovare un rapporto N/P adatto.

Il rapporto N/P della batteria lipo 1s con elettrodo negativo in grafite dovrebbe essere maggiore di 1,0, generalmente tra 1,04 e 1,20. Questo è principalmente per il design di sicurezza, volto a prevenire la precipitazione del litio nell'elettrodo negativo, e la capacità del processo, come la deviazione del rivestimento, dovrebbe essere considerata nel progetto. Tuttavia, quando il rapporto N/P è troppo grande, la perdita di capacità irreversibile della batteria lipo 1s comporterà una bassa capacità della batteria stessa e anche la densità energetica della batteria lipo 1s diminuirà.
Questo articolo sull'attenuazione della capacità della batteria lipo ha un'introduzione dettagliata:
Spiega in dettaglio le ragioni del decadimento della capacità della batteria lipo 2s 5600

Per l'elettrodo negativo al titanio di litio, si adotta un design con eccesso di elettrodo positivo, e la capacità della batteria 1s lipo è determinata dalla capacità dell'elettrodo negativo al titanio di litio. Il design eccessivo dell'elettrodo positivo è utile per migliorare le prestazioni ad alta temperatura della batteria 1s lipo: il gas ad alta temperatura proviene principalmente dall'elettrodo negativo. Quando l'elettrodo positivo è progettato in eccesso, il potenziale dell'elettrodo negativo è più basso ed è più facile formare un film SEI sulla superficie del titanio di litio.

2. L'effetto del rapporto N/P sull'elettrodo positivo della batteria 1s lipo

Se il rapporto N/P è troppo alto, lo stato di ossidazione del materiale dell'elettrodo positivo della batteria 1s lipo aumenterà. Oltre ai problemi di sicurezza, quali sono i pericoli nascosti? Qui si usa solo come esempio materiali ternari/grafite.
Per una batteria con rapporto N/P in eccesso, eseguire un esperimento in hot box (130°C/150°C) o di stoccaggio ad alta temperatura in stato completamente carico, smontare la batteria e solitamente si trova che la polvere positiva della batteria 1s lipo si separa dalla lamina e il diaframma ingiallisce.
Definire prima due concetti:
Concetto 1: Prima di tutto, è necessario chiarire le diverse posizioni del pezzo polare, anche se la reazione delle diverse posizioni delle particelle non è uniforme, il che coinvolge il problema della differenza di potenziale nella direzione dello spessore di un pezzo polare.
Concetto 2: Ni3+/4+ e Co3+/4+ hanno bande di energia sovrapposte con O, e l'O verrà estratto dalla rete sotto forma di radicali liberi, che sono estremamente ossidanti.

L'ingiallimento del diaframma è causato dall'ossidazione, e il meccanismo è molto chiaro. È stato riportato in letteratura che l'aggiunta di additivi protettivi facilmente ossidabili come PS all'elettrolita della batteria 1s lipo può alleviare l'ossidazione del diaframma.
È stato riportato in letteratura che nel materiale MCMB dell'elettrodo negativo della batteria 1s lipo, poiché il potenziale di interfaccia tra la polvere dell'elettrodo negativo e il collettore di corrente è il più negativo, la deposizione del sale di litio avviene prima nella posizione di contatto tra la polvere dell'elettrodo negativo e il collettore di corrente, e la sezione trasversale del materiale MCMB mostra chiaramente la deposizione del sale di litio all'interfaccia di contatto tra il materiale anodico e il collettore di corrente, mentre non è osservata per i materiali a base di grafite.

Tuttavia, ci sono pochi studi sul film SEI dell'elettrodo positivo della batteria lipo 1s. Poiché la posizione di contatto tra la polvere dell'elettrodo positivo e il collettore di corrente è ad alto potenziale e presenta alta ossidazione, si presume che si formi uno strato di deposito di sali di litio sull'elettrodo positivo (l'alta temperatura accelera questo processo di reazione), che ostacola il contatto tra la polvere dell'elettrodo positivo e il collettore di corrente della batteria lipo 1s, causando il distacco tra la polvere dell'elettrodo positivo e il collettore di corrente. Non sono stati effettuati esperimenti di caratterizzazione specifici, che è anche il punto controverso in questo articolo. Il distacco dell'elettrodo positivo della batteria lipo 1s aumenta la resistenza interna e porta direttamente al fallimento del ciclo in condizioni di utilizzo ad alta temperatura.

3. L'influenza del rapporto N/P sull'elettrodo negativo della batteria lipo 1s

Il Li in eccesso rilasciato fornirà una fonte di Li per la deposizione di sali di litio sulla superficie dell'elettrodo negativo, e la deposizione continua di sali di litio porta al fallimento del ciclo. Pertanto, un rapporto N/P troppo basso aumenterà questo rischio.
Ma qui discutiamo cosa potrebbe accadere in un'altra dimensione, cosa succede se il rapporto N/P è troppo alto?

Qui si utilizza lo stesso elettrodo positivo della batteria lipo 1s, e il rapporto N/P è diverso regolando la quantità di elettrodo negativo. La batteria lipo 1s è alla fine della scarica, la tensione dei poli positivo e negativo con un basso rapporto N/P è bassa, il polo positivo è profondo e il polo negativo è superficiale. La batteria lipo 1s è alla fine della carica, e la tensione dei poli positivo e negativo con un basso rapporto N/P è anch'essa bassa, il polo negativo è caricato profondamente e il polo positivo è caricato superficialmente.

Devi leggere questo articolo sulla carica e scarica della batteria Lipo. L'articolo introduce in dettaglio il principio di carica e scarica della batteria Lipo:
Principio di carica e scarica della batteria Lipo 4s, assicurati di conservarla bene!
Si deve notare:
1. Una curva di potenziale rappresenta i due processi di carica e scarica della batteria lipo 1s, che può essere considerata come il potenziale dello stato di equilibrio.
2. Il decadimento della capacità causato dal primo effetto dell'elettrodo positivo della batteria lipo 1s è qui ignorato. Anche dopo la perdita del primo effetto, gli elettrodi negativi con diversi rapporti N/P corrispondono alla stessa curva positiva. Si ritiene che la perdita del primo effetto dell'elettrodo positivo della batteria lipo 1s sia causata solo all'inizio della carica, e qui si ignora la formazione del film causata dall'ossidazione alla fine della carica. La situazione reale è che solo con il progresso del ciclo, la formazione del film di ossidazione influenzerà la capacità.

3. Il rapporto del primo effetto dell'elettrodo negativo è considerato indipendente dal rapporto N/P. È una costante. Ci sono molti elettrodi negativi, e la batteria lipo 1s perde molta capacità attraverso il primo effetto. La fase in cui avviene la reazione è anche all'inizio della carica.
4. I potenziali positivo e negativo sono liberi, e l'unica limitazione è la tensione della cella completa. Le tensioni delle due celle complete alla fine della scarica e alla fine della carica sono rispettivamente uguali.
Poiché il rapporto dell'elettrodo negativo da reagire nel primo effetto della batteria lipo 1s è lo stesso, e la quantità totale di elettrodi negativi è diversa, la curva di carica-scarica dell'elettrodo negativo con più elettrodi negativi e quella con meno elettrodi negativi producono una differenza di fase corrispondente alla stessa curva di carica-scarica dell'elettrodo positivo.

Poiché il potenziale dell'elettrodo positivo diminuisce gradualmente con l'aumento dell'intercalazione di litio (processo di scarica), nel processo di de-Li/innalzamento della tensione dell'elettrodo negativo della batteria lipo 1s, la posizione d'uso della curva di scarica dell'elettrodo positivo corrispondente alla fine della curva di scarica dell'elettrodo negativo con più elettrodi negativi e meno elettrodi negativi è: Differente, la tensione positiva della batteria lipo 1s corrispondente alla fine della scarica negativa con meno elettrodi negativi è più bassa.

Per raggiungere la stessa tensione di batteria piena, la tensione dell'elettrodo negativo con meno elettrodi negativi aumenta meno, il che evita anche un eccessivo grado di rimozione del Li dall'elettrodo negativo. Un'eccessiva rimozione di Li dall'elettrodo negativo danneggerà e riformerà il film SEI della batteria lipo 1s, causando il fallimento del ciclo. Questo metodo di analisi può essere applicato anche al lato di carica, e si conclude che quando l'elettrodo positivo della batteria lipo 1s è in eccesso, l'elettrodo positivo è in carica superficiale e l'elettrodo negativo è in carica profonda.

Riepilogo

Per una batteria lipo 1s con un piccolo rapporto N/P, cioè una batteria lipo 1s con un eccesso di elettrodi negativi, l'elettrodo positivo può raggiungere lo stato di carica superficiale e scarica profonda nel ciclo, mentre la condizione dell'elettrodo negativo è carica profonda e scarica superficiale. Viceversa.
Bene, quanto sopra è il contenuto completo di oggi. Spero che attraverso questo articolo, tutti possano comprendere il rapporto N/P della batteria lipo 1s e l'impatto del rapporto N/P della batteria lipo sulla batteria. Ulteriori informazioni sulla batteria lipo possono essere lette di seguito:
Spiega in dettaglio le ragioni del decadimento della capacità della batteria lipo 2s 5600