Forklar i detalj årsakene til kapasitetsnedgangen til 2s 5600 lipo-batteri

2s 5600 lipo battery er den raskest voksende sekundære 2s 5600 lipo battery etter nikkel-kadmium og nikkel-hydrogen 2s 5600 lipo battery. Dens høyenergiegenskaper gjør at fremtiden ser lys ut. Imidlertid er ikke 2s 5600 lipo battery perfekt, det største problemet er stabiliteten i lade-utladningssyklusen.
CNHL oppsummerer og analyserer mulige årsaker til kapasitetsnedgangen til 2s 5600 lipo battery, inkludert overlading, elektrolyttnedbrytning og selvutlading.
2s 5600 lipo battery har forskjellige interkaleringsenergier når interkaleringsreaksjonen skjer mellom de to elektrodene, og for å oppnå best ytelse for 2s 5600 lipo battery bør kapasitetsforholdet mellom de to host-elektrodene opprettholde en balansert verdi.
I 2s 5600 lipo battery uttrykkes kapasitetsbalansen som masseratioen mellom den positive elektroden og den negative elektroden,
Det vil si: γ=m+/m-=ΔxC-/ΔyC+
I formelen ovenfor refererer C til den teoretiske coulombiske kapasiteten til elektroden, og Δx og Δy refererer til det støkiometriske antallet litiumioner som er innleiret i henholdsvis den negative og den positive elektroden. Det kan sees fra formelen ovenfor at den nødvendige masseratioen mellom de to polene avhenger av den tilsvarende coulombiske kapasiteten til de to polene og antallet av deres respektive reversible litiumioner.
Generelt fører en mindre masseratio til ufullstendig utnyttelse av det negative elektrode-materialet; en større masseratio kan forårsake en sikkerhetsrisiko på grunn av overlading av den negative elektroden. Kort sagt, ved optimalisert masseratio har 2s 5600 lipo battery den beste ytelsen.
For et ideelt Li-ion2s 5600 lipo battery-system endres ikke kapasitetsbalansen under syklusen, og den opprinnelige kapasiteten i hver syklus er en bestemt verdi, men den faktiske situasjonen er mye mer komplisert. Enhver side reaksjon som kan generere eller forbruke litiumioner eller elektroner kan forårsake en endring i kapasitetsbalansen til 2s 5600 lipo battery. Når kapasitetsbalansen til 2s 5600 lipo battery endres, er endringen irreversibel og kan akkumulere gjennom flere sykluser, noe som har en alvorlig innvirkning på ytelsen til 2s 5600 lipo battery. I 2s 5600 lipo battery, i tillegg til redoksreaksjonen som skjer når litiumioner deinterkaleres, forekommer også et stort antall side reaksjoner, som elektrolyttnedbrytning, oppløsning av aktivt materiale og avsetning av metallisk litium.

Årsak 1: 2s 5600 lipo battery er overladet

1. Overladingsreaksjon for grafitt negativ elektrode:
Når 2s 5600 lipo-batteriet overlades, reduseres litiumioner lett og avsettes på overflaten av den negative elektroden:
Det avsatte litiumet dekker overflaten av den negative elektroden og blokkerer interkaleringen av litium. Dette resulterer i redusert utladingseffektivitet og kapasitetsreduksjon på grunn av:
① Reduserer mengden resirkulerbart litium;
② Det avsatte metalliske litium reagerer med løsningsmiddelet eller støtteelektrolytten og danner Li2CO3, LiF eller andre produkter;
③ Metallisk litium dannes vanligvis mellom den negative elektroden og separatoren, noe som kan blokkere porene i separatoren og øke den interne motstanden i 2s 5600 lipo-batteriet;
④ På grunn av litiums svært aktive natur, reagerer det lett med elektrolytten og forbruker elektrolytten, noe som resulterer i redusert utladingseffektivitet og kapasitetsreduksjon.
Rask lading, strømstyrken er for høy, den negative elektroden blir sterkt polarisert, og avsetning av litium vil bli mer tydelig. Dette skjer sannsynligvis når det aktive materialet i den positive elektroden er for mye i forhold til det aktive materialet i den negative elektroden. Men ved høy ladehastighet kan avsetning av metallisk litium forekomme selv om forholdet mellom positivt og negativt aktivt materiale er normalt.
For overlading av litiumbatterier, vennligst se følgende: Lipo battery 4s ladings- og utlading prinsipp, sørg for å lagre det godt!
2. Overladingsreaksjon for positiv elektrode
Når forholdet mellom aktivt materiale i den positive elektroden og aktivt materiale i den negative elektroden er for lavt, er det sannsynlig at overlading av den positive elektroden oppstår.
Kapasitetstapet forårsaket av overlading av den positive elektroden skyldes hovedsakelig dannelsen av elektrokjemisk inerte stoffer (som Co3O4, Mn2O3, osv.), som ødelegger kapasitetsbalansen mellom elektrodene, og kapasitetsreduksjonen er irreversibel.
(1) LiyCoO2
LiyCoO2→(1-y)/3[Co3O4＋O2(g)]＋yLiCoO2 y<0.4
Samtidig akkumuleres oksygenet som genereres ved nedbrytning av det positive elektrode-materialet i det forseglede 2s 5600 lipo-batteriet fordi det ikke finnes noen rekombinasjonsreaksjon (som dannelse av H2O) og den brennbare gassen som dannes ved nedbrytning av elektrolytten, og konsekvensene kan bli utenkelige.
(2) λ-MnO2
Litium-mangan-reaksjonen skjer når litium-manganoksidet er fullstendig delitert: λ-MnO2→Mn2O3+O2(g)
3. Elektrolytten oksideres ved overlading
Når trykket er høyere enn 4,5V, vil elektrolytten oksideres og danne uløselige stoffer (som Li2Co3) og gasser. Disse uløselige stoffene vil blokkere mikroporene i elektroden og hindre migrasjonen av litiumioner, noe som resulterer i kapasitetsreduksjon under syklusen.
Faktorer som påvirker oksidasjonshastigheten:
Overflatearealet til det positive elektrode-materialet
Materiale for strømsamler
Tilført ledende middel (karbonsvart, etc.)
Typen og overflatearealet til karbon svart
Blant de mer brukte elektrolyttene anses EC/DMC å ha den høyeste oksidasjonsmotstanden. Den elektrokjemiske oksidasjonsprosessen for løsningen uttrykkes vanligvis som: løsning→oksidasjonsprodukt (gass, løsning og fast stoff)+ne-
Oksidasjonen av ethvert løsemiddel vil øke elektrolyttkonsentrasjonen, redusere elektrolyttens stabilitet og til slutt påvirke kapasiteten til 2s 5600 lipo-batteriet. Forutsatt at en liten mengde elektrolytt forbrukes ved hver lading, kreves mer elektrolytt når 2s 5600 lipo-batteriet settes sammen. For en konstant beholder betyr dette at en mindre mengde aktivt stoff lastes, noe som resulterer i en reduksjon i den innledende kapasiteten. I tillegg, hvis et fast produkt dannes, vil en passiviseringsfilm dannes på overflaten av elektroden, noe som vil føre til at polarisasjonen av 2s 5600 lipo-batteriet øker og reduserer utgangsspenningen til 2s 5600 lipo-batteriet.

Årsak 2: 2s 5600 lipo batterielektrolyttnedbrytning (reduksjon)

Jeg brytes ned på elektroden
1. Elektrolytten brytes ned på den positive elektroden:
Elektrolytten består av et løsemiddel og en støttende elektrolytt. Etter nedbrytning av den positive elektroden dannes vanligvis uløselige produkter som Li2Co3 og LiF, som reduserer kapasiteten til 2s 5600 lipo-batteriet ved å blokkere porene i elektroden. Reduksjonsreaksjonen til elektrolytten vil påvirke kapasiteten og sykluslevetiden til 2s 5600 lipo-batteriet. Den har negative effekter, og gassen som genereres ved reduksjonen vil øke det indre trykket i 2s 5600 lipo-batteriet, noe som fører til sikkerhetsproblemer.
Den positive elektrodens nedbrytningsspenning er vanligvis større enn 4,5V (vs. Li/Li+), så de brytes ikke lett ned på den positive elektroden. Tvert imot brytes elektrolytten lettere ned på den negative elektroden.
Følgende artikkel om litiumbatterielektrolytt har en detaljert introduksjon, og interesserte partnere kan referere til:
Cnhl 6s lipo batterielektrolytt, praktisk funksjon og klassisk systemkonstruksjon
2. Elektrolytten brytes ned på den negative elektroden:
Elektrolytten er ikke stabil på grafitt og andre litium-innsatte karbonanoder, og den reagerer lett og genererer irreversibel kapasitet. Under den innledende ladingen og utladingen vil nedbrytningen av elektrolytten danne en passiviseringsfilm på overflaten av elektroden, og passiviseringsfilmen kan skille elektrolytten fra karbonnegativ elektroden for å forhindre ytterligere nedbrytning av elektrolytten. Dermed opprettholdes den strukturelle stabiliteten til karbonanoden. Under ideelle forhold er reduksjonen av elektrolytten begrenset til passiviseringsfilmdannelsesstadiet, og denne prosessen skjer ikke når syklusen er stabil.
Dannelse av passiviseringsfilm
Reduksjon av elektrolyttsalter deltar i dannelsen av passiviseringsfilmen, noe som er gunstig for stabiliseringen av passiviseringsfilmen, men
(1) Det uløselige stoffet som dannes ved reduksjon vil ha en negativ effekt på løsemiddelreduksjonsproduktet;
(2) Konsentrasjonen av elektrolytten minker når elektrolyttsalt reduseres, noe som til slutt fører til kapasitets tap av 2s 5600 lipo-batteriet (LiPF6 reduseres til å danne LiF, LixPF5-x, PF3O og PF3);
(3) Dannelsen av passiviseringsfilmen forbruker litiumioner, noe som vil forårsake kapasitetsubalanse mellom de to elektrodene og redusere den spesifikke kapasiteten til hele 2s 5600 lipo-batteriet.
(4) Hvis det er sprekker i passiviseringsfilmen, kan løsemiddelmolekyler trenge inn og gjøre passiviseringsfilmen tykkere, noe som ikke bare forbruker mer litium, men også kan blokkere mikroporene på karbons overflate, noe som resulterer i at litium ikke kan settes inn og tas ut, og dermed føre til irreversibelt kapasitets tap. Tilsetning av noen uorganiske tilsetningsstoffer til elektrolytten, som CO2, N2O, CO, SO2 osv., kan akselerere dannelsen av passiviseringsfilmen og hemme samtidig innsetting og nedbrytning av løsemiddelet. Tilsetning av kroneeter-organiske tilsetningsstoffer har også samme effekt. 12-kroner og 4-eter er best.
Faktorer for tap av filmkapasitet:
(1) Typen karbon som brukes i prosessen;
(2) Elektrolyttens sammensetning;
(3) Tilsetningsstoffer i elektroder eller elektrolytter.
Blyr mener at ionebytte-reaksjonen går fra overflaten av den aktive materialpartikkelen til kjernen, den nye fasen som dannes begraver det opprinnelige aktive materialet, og en passiv film med lav ionisk og elektronisk ledningsevne dannes på overflaten av partikkelen, så spinellen etter lagring har større polarisering enn før lagring.
Zhang fant at motstanden i overflatepassiviseringslaget økte og grenseflatekapasitansen minket med økningen i antall sykluser. Det reflekterer at tykkelsen på passiviseringslaget øker med antall sykluser. Oppløsningen av mangan og nedbrytningen av elektrolytten fører til dannelse av passiviseringsfilmer, og høye temperaturforhold fremmer disse reaksjonene. Dette vil øke kontaktmotstanden mellom de aktive materialpartiklene og Li+-migrasjonsmotstanden, og dermed øke polariseringen av 2s 5600 lipo-batteriet, ufullstendig lading og utlading, og redusert kapasitet.

II Reduksjonsmekanisme for elektrolytt
Elektrolytten inneholder ofte oksygen, vann, karbondioksid og andre urenheter, og redoksreaksjoner skjer under lading og utlading av 2s 5600 lipo-batteriet.
Reduksjonsmekanismen til elektrolytten inkluderer tre aspekter: reduksjon av løsemiddel, reduksjon av elektrolytt og reduksjon av urenheter:
1. Løsemiddelreduksjon
Reduksjonen av PC og EC inkluderer en-elektron reaksjon og to-elektron reaksjonsprosess, og to-elektron reaksjonen danner Li2CO3:
Fong et al. mente at under den første utladningsprosessen, når elektrodepotensialet var nær 0,8V (vs. Li/Li+), skjedde den elektrokjemiske reaksjonen av PC/EC på grafitt for å generere CH=CHCH3(g)/CH2=CH2(g) og LiCO3(s), noe som førte til irreversibelt kapasitets tap på grafittelektroder.
Aurbach et al. utførte omfattende forskning på reduksjonsmekanismen og produktene av ulike elektrolytter på litium metal elektroder og karbonbaserte elektroder, og fant at en-elektron reaksjonsmekanismen til PC produserer ROCO2Li og propylene. ROCO2Li er svært følsom for spor av vann. Hovedproduktene er Li2CO3 og propylene i nærvær av spor av vann, men det produseres ikke Li2CO3 under tørre forhold.
Gjenoppretting av DEC:

Ein-Eli Y rapporterte at elektrolytten blandet med dietylkarbonat (DEC) og dimetylkarbonat (DMC) vil gjennomgå en utvekslingsreaksjon i et 2s 5600 lipo batteri for å generere etyl metyl karbonat (EMC), som har noe innvirkning på kapasitets tap.
2. Elektrolyttreduksjon
Reduksjonsreaksjonen til elektrolytten anses generelt å være involvert i dannelsen av karbon elektrodeoverflatefilmen, så dens type og konsentrasjon vil påvirke ytelsen til karbon elektroden. I noen tilfeller bidrar reduksjonen av elektrolytten til stabilisering av karbonoverflaten, som kan danne det ønskede passiviseringslaget yteevne.
(3) Tilstedeværelsen av oksygen i løsemidlet vil også danne Li2O
1/2O2+2e-+2Li+→Li2O

Fordi potensialforskjellen mellom metallisk litium og fullstendig interkalert karbon er liten, er reduksjonen av elektrolytten på karbon lik reduksjonen på litium.

Årsak 3: 2s 5600 lipo batteri selvutlading

Selvutlading refererer til fenomenet at kapasiteten til 2s 5600 lipo batteriet naturlig går tapt når det ikke er i bruk. 2s 5600 lipo batteri selvutlading (den følgende artikkelen om lipo batteri selvutlading har en detaljert introduksjon: lipo battery 3s self-discharge dry goods!) fører til kapasitets tap i to tilfeller:
En er reversibelt kapasitets tap;
Den andre er tapet av irreversibel kapasitet.
Reversibelt kapasitets tap betyr at den tapte kapasiteten kan gjenopprettes under lading, mens irreversibelt kapasitets tap er det motsatte. De positive og negative elektrodene kan samhandle med elektrolytten for et micro-2s 5600 lipo batteri i ladet tilstand, noe som resulterer i litiumion interkalering og deinterkalering. De interkalerte og deinterkalerte litiumionene er bare relatert til litiumionene i elektrolytten, så kapasiteten til de positive og negative elektrodene er ubalansert, og denne delen av kapasitets tapet kan ikke gjenopprettes under lading. som:
Den litium manganoksid positive elektroden og løsemidlet vil ha en micro-2s 5600 lipo batteri effekt, noe som resulterer i selvutlading og irreversibelt kapasitets tap:
LiyMn2O4+xLi++xe-→Liy+xMn2O4
Løsemiddelmolekyler (som PC) oksideres som micro 2s 5600 lipo batteri negativ elektrode på overflaten av ledende materiale karbon svart eller strøm samler:
xPC→xPC-radikal+xe-
På samme måte kan det negative aktive materialet reagere med elektrolytten for å forårsake selvutlading og forårsake irreversibelt kapasitets tap, og elektrolytten (som LiPF6) reduseres på det ledende materialet:
PF5+xe-→PF5-x
Litiumkarbid i ladet tilstand oksideres ved å fjerne litiumioner som den negative elektroden til micro 2s 5600 lipo batteriet:
LiyC6→Liy-xC6+xLi+++xe-
Faktorer som påvirker selvutlading: produksjonsprosessen til det positive elektrode materialet, produksjonsprosessen til 2s 5600 lipo batteriet, egenskapene til elektrolytten, temperatur og tid.
Selvutladningshastigheten styres hovedsakelig av løsemiddel oksidasjonshastigheten, så stabiliteten til løsemidlet påvirker lagrings levetiden til 2s 5600 lipo batteriet.
Oksidasjonen av løsemidlet skjer hovedsakelig på overflaten av karbon svart, og å redusere overflatearealet av karbon svart kan kontrollere selvutladningshastigheten, men for LiMn2O4 katodematerialer er det like viktig å redusere overflatearealet av aktive materialer, og rollen til overflaten av strøm samleren på løsemiddel oksidasjon kan ikke ignoreres.
Strømlekkasje gjennom 2s 5600 lipo batteri separatoren kan også forårsake selvutlading i Li-ion 2s 5600 lipo batteriet, men denne prosessen begrenses av motstanden til separatoren, skjer i en veldig lav hastighet og er uavhengig av temperatur. Med tanke på at selvutladningshastigheten til 2s 5600 lipo batteriet er sterkt temperaturavhengig, er ikke denne prosessen hovedmekanismen i selvutlading.
Hvis den negative elektroden er i fulladet tilstand og den positive elektroden selvutlades, vil kapasitetsbalansen i 2s 5600 lipo batteriet bli ødelagt, noe som resulterer i permanent kapasitets tap.

Under langvarig eller hyppig selvutlading kan litium avsettes på karbonet, noe som øker kapasitetsubalansen mellom elektrodene.
Pistoia et al. sammenlignet selvutladningshastighetene til tre hovedmetalloksidkatoder i ulike elektrolytter og fant at selvutladningshastighetene varierte med forskjellige elektrolytter. Det påpekes at de selvutladede oksidasjonsproduktene blokkerer mikroporene på elektrode-materialet, noe som gjør interkalering og ekstraksjon av litium vanskelig, øker den indre motstanden og reduserer utladningseffektiviteten, noe som resulterer i irreversibelt kapasitets tap.
For mer informasjon om litiumbatterier, vennligst klikk nedenfor:
5600mah 2s lipo batteri modellering grunnleggende