Wat is het effect van de N/P-verhouding op een 1s lipo batterij?

Enkele dagen geleden introduceerde CNHL het N/P-verhoudingsontwerp van de 1s lipo-batterij, vandaag gaan we verder met het bestuderen van de N/P-verhouding van de 1s lipo-batterij. Dit artikel zal de impact van de N/P-verhouding op de 1s lipo-batterij in detail introduceren. Geïnteresseerde partners kunnen het bekijken.

1. Wat is het effect van de N/P-verhouding op de 1s lipo-batterij

Gewoonlijk denken we dat de N/P-verhouding te groot is, dat wil zeggen dat de negatieve elektrode te groot is, wat zal leiden tot ondiep laden en ontladen van de negatieve elektrode van de 1s lipo-batterij, en diep laden en ontladen van de positieve elektrode (en vice versa, natuurlijk is dit slechts een zeer algemene uitspraak). De volledig opgeladen negatieve elektrode neigt niet tot lithiumneerslag (sommige materialen, zoals zacht en hard koolstof, LTO-materialen zullen geen lithium neerslaan), wat veiliger is, maar de toename van de oxidatietoestand van de positieve elektrode van de 1s lipo-batterij verhoogt het veiligheidsrisico.

Aangezien het eerste effect van de negatieve elektrode van de 1s lipo-batterij hetzelfde blijft, moeten meer delen reageren. Tegelijkertijd, door de invloed van kinetiek, zal de gramcapaciteit van de positieve elektrode laag zijn, maar wanneer de N/P tot op zekere hoogte onvoldoende is, kan de positieve elektrode niet volledig worden benut, wat ook de prestatie van de gramcapaciteit beïnvloedt. Samengevat is het erg belangrijk om een geschikte N/P-verhouding te vinden.

De N/P-verhouding van een 1s lipo-batterij met grafiet negatieve elektrode moet groter zijn dan 1,0, doorgaans tussen 1,04 en 1,20. Dit is vooral voor veiligheidsontwerp, voornamelijk om lithiumneerslag in de negatieve elektrode te voorkomen, en de procescapaciteit, zoals coatingafwijkingen, moet in het ontwerp worden meegenomen. Echter, wanneer de N/P te groot is, zal het onomkeerbare capaciteitsverlies van de 1s lipo-batterij resulteren in een lage capaciteit van de 1s lipo-batterij, en zal ook de energiedichtheid van de 1s lipo-batterij afnemen.
Dit artikel over de afname van de capaciteit van de lipo-batterij bevat een gedetailleerde introductie:
Leg in detail de redenen uit voor de capaciteitsafname van 2s 5600 lipo batterij

Voor de lithiumtitanaat negatieve elektrode wordt een overmaat ontwerp van de positieve elektrode toegepast, en de capaciteit van de 1s lipo-batterij wordt bepaald door de capaciteit van de lithiumtitanaat negatieve elektrode. Het overmaat ontwerp van de positieve elektrode is gunstig om de prestaties bij hoge temperatuur van de 1s lipo-batterij te verbeteren: het gas bij hoge temperatuur komt voornamelijk van de negatieve elektrode. Wanneer de positieve elektrode overmatig is ontworpen, is het negatieve elektrodepotentiaal lager, en is het gemakkelijker om een SEI-film op het oppervlak van lithiumtitanaat te vormen.

2. Het effect van de N/P-verhouding op de positieve elektrode van de 1s lipo-batterij

Als de N/P-verhouding te hoog is, zal de oxidatietoestand van het positieve elektrode-materiaal van de 1s lipo-batterij toenemen. Naast veiligheidsproblemen, wat zijn de verborgen gevaren? Hier worden alleen ternair/grafietmaterialen als voorbeeld gebruikt.
Voor een batterij met een overmaat N/P-verhouding, voer een hotbox-experiment (130°C/150°C) of een opslagexperiment bij hoge temperatuur uit in volledig opgeladen toestand, demonteer de batterij, en meestal wordt gevonden dat het positieve poeder van de 1s lipo-batterij loskomt van de folie, en het membraan vergeelt.
Definieer eerst twee concepten:
Concept 1: Allereerst is het noodzakelijk om de verschillende posities van het poolstuk te verduidelijken, zelfs als de reactie van verschillende posities van de deeltjes niet uniform is, wat het probleem van potentiaalverschil in de dikterichting van een poolstuk betreft.
Concept 2: Ni3+/4+ en Co3+/4+ hebben overlappende energiebanden met O, en O zal uit het rooster worden onttrokken in de vorm van vrije radicalen, wat extreem oxiderend is.

Het vergelingsproces van het membraan wordt veroorzaakt door oxidatie, en het mechanisme is zeer duidelijk. In de literatuur is gerapporteerd dat de toevoeging van gemakkelijk oxideerbare beschermende additieven zoals PS aan het elektrolyt van de 1s lipo-batterij de oxidatie van het membraan kan verlichten.
In de literatuur is gerapporteerd dat in het negatieve elektrode MCMB-materiaal van de 1s lipo-batterij, aangezien het interfacepotentiaal tussen het negatieve elektrodepoeder en de stroomverzamelaar het meest negatief is, de afzetting van lithiumzout eerst plaatsvindt op de contactpositie tussen het negatieve elektrodepoeder en de stroomverzamelaar, en het dwarsdoorsnede van het MCMB-materiaal duidelijk wordt waargenomen. Lithiumzoutafzetting bestaat op het contactoppervlak tussen het anodemateriaal en de stroomverzamelaar, maar wordt niet waargenomen bij grafietgebaseerde materialen.

Er zijn echter weinig studies over de SEI-film van de positieve elektrode van de 1s lipo batterij. Aangezien de contactpositie tussen het positieve elektrodepoeder en de stroomverzamelaar op een hoog potentiaalniveau ligt en een hoge oxidatie heeft, wordt aangenomen dat er een laag lithiumzoutafzetting op de positieve elektrode zal worden gevormd (hoge temperatuur versnelt dit proces). De reactie vordert), wat het contact tussen het positieve elektrodepoeder en de stroomverzamelaar van de 1s lipo batterij belemmert, wat resulteert in het loslaten tussen het positieve elektrodepoeder en de stroomverzamelaar. De specifieke karakteriseringsexperimenten zijn niet uitgevoerd, wat ook het punt van discussie in dit artikel is. Het loslaten van de positieve elektrode van de 1s lipo batterij verhoogt de interne weerstand en leidt direct tot het falen van de cyclus onder gebruiksomstandigheden met hoge temperatuur.

3. De invloed van de N/P-verhouding op de negatieve elektrode van de 1s lipo batterij

De vrijgekomen overtollige Li zal een Li-bron bieden voor de afzetting van lithiumzouten op het oppervlak van de negatieve elektrode, en de voortdurende afzetting van lithiumzouten leidt tot het falen van de cyclus. Daarom zal een te lage N/P-verhouding dit risico verhogen.
Maar hier bespreken we wat er in een andere dimensie zou kunnen gebeuren, wat er gebeurt als de N/P-verhouding te hoog is?

Hier wordt dezelfde positieve elektrode van de 1s lipo batterij gebruikt, en de N/P-verhouding is verschillend door de hoeveelheid negatieve elektrode aan te passen. De 1s lipo batterij bevindt zich aan het einde van de ontlading, de spanning van de positieve en negatieve polen met een lage N/P-verhouding is laag, de positieve pool is diep, en de negatieve pool is ondiep. De 1s lipo batterij bevindt zich aan het einde van het opladen, en de spanning van de positieve en negatieve polen met een lage N/P-verhouding is ook laag, de negatieve pool is diep opgeladen, en de positieve pool is ondiep opgeladen.

Je moet dit artikel over het opladen en ontladen van Lipo-batterijen lezen. Het artikel introduceert het principe van opladen en ontladen van Lipo-batterijen in detail:
Lipo batterij 4s laad- en ontlaadprincipe, zorg ervoor dat je het goed opbergt!
Het moet worden opgemerkt:
1. Een potentiaalcurve vertegenwoordigt de twee processen van opladen en ontladen van de 1s lipo batterij, die kan worden beschouwd als de potentiaal van de evenwichtstoestand.
2. Het capaciteitsverlies veroorzaakt door het eerste effect van de positieve elektrode van de 1s lipo batterij wordt hier genegeerd. Zelfs na het verlies door het eerste effect, komen de negatieve elektroden met verschillende N/P-verhoudingen overeen met dezelfde positieve curve. Men gelooft dat het verlies door het eerste effect van de positieve elektrode van de 1s lipo batterij alleen aan het begin van het opladen wordt veroorzaakt, en de filmvorming veroorzaakt door oxidatie aan het einde van het opladen wordt hier genegeerd. De werkelijke situatie is dat alleen met de voortgang van de cyclus de oxidatiefilmvorming de capaciteit zal beïnvloeden.

3. De verhouding van het eerste effect van de negatieve elektrode wordt verondersteld onafhankelijk te zijn van de N/P-verhouding. Het is een constante. Er zijn veel negatieve elektroden, en de 1s lipo batterij verliest veel capaciteit door het eerste effect. De fase waarin de reactie plaatsvindt is ook aan het begin van het opladen.
4. De positieve en negatieve potentialen zijn vrij, en de enige beperking is de spanning van de volledige cel. De spanningen van de twee volledige cellen aan het ontlaadeinde en het laadeinde zijn respectievelijk gelijk.
Aangezien de verhouding van de negatieve elektrode die reageert in het eerste effect van de 1s lipo batterij hetzelfde is, en de totale hoeveelheid negatieve elektroden verschillend is, produceren de laad-ontlaadcurves van de negatieve elektrode met meer negatieve elektroden en de negatieve elektrode met minder negatieve elektroden een faseverschil dat overeenkomt met dezelfde positieve elektrode laad-ontlaadcurve.

Aangezien het positieve elektrodepotentiaal geleidelijk afneemt met de toename van lithiumintercalatie (ontlaadproces), is in het proces van de 1s lipo batterij negatieve elektrode de-Li/negatieve elektrode spanningsstijging, de gebruikspositie van de positieve elektrode ontlaadcurve die overeenkomt met het einde van de negatieve elektrode ontlaadcurve met meer negatieve elektroden en minder negatieve elektroden: verschillend, de positieve spanning van de 1s lipo batterij die overeenkomt met het negatieve ontlaadeinde met minder negatieve elektroden is lager.

Om dezelfde volledige batterijspanning te bereiken, stijgt de spanning van de negatieve elektrode met minder negatieve elektroden minder, wat ook voorkomt dat er te veel Li van de negatieve elektrode wordt verwijderd. Overmatige verwijdering van Li van de negatieve elektrode zal de SEI-film van de 1s lipo batterij beschadigen en opnieuw vormen, wat leidt tot cyclusfalen. Deze analysemethode kan ook worden toegepast op het laadpunt, en het wordt geconcludeerd dat wanneer de positieve elektrode van de 1s lipo batterij overmatig is, de positieve elektrode ondiep wordt opgeladen en de negatieve elektrode diep wordt opgeladen.

Samenvatting

Voor een 1s lipo batterij met een kleine N/P-verhouding, dat wil zeggen een 1s lipo batterij met een overschot aan negatieve elektroden, kan de positieve elektrode in de cyclus de toestand van ondiep opladen en diep ontladen bereiken, en de toestand van de negatieve elektrode is diep opladen en ondiep ontladen. Andersom.
Nou, het bovenstaande is de volledige inhoud van vandaag. Ik hoop dat iedereen door dit artikel het N/P-verhouding van een 1s lipo batterij kan begrijpen, en de impact van de N/P-verhouding van de lipo batterij op de batterij. Meer informatie over lipo batterijen is hieronder te lezen:
Leg in detail de redenen uit voor de capaciteitsafname van 2s 5600 lipo batterij