Grunnen til kapasiteten til 6s litiumbatteri er en formel å forstå!

6s litiumbatteri er det raskest voksende sekundærbatteriet etter nikkel-kadmium og nikkel-hydrogenbatterier. Dets høyenergiegenskaper gjør at fremtiden ser lys ut. Imidlertid er ikke 6s litiumbatteriet perfekt, og det største problemet er stabiliteten i lade-utladningssyklusen. Denne artikkelen oppsummerer og analyserer den mulige årsaken til kapasitetsnedgangen i 6s litiumbatteri: overlading.

6s litiumbatteri kapasitetsbalanse

6s litiumbatteriet har forskjellige interkaleringsenergier når interkaleringsreaksjonen skjer mellom de to elektrodene, og for å oppnå best mulig ytelse for batteriet bør kapasitetsforholdet mellom de to hostelektrodene opprettholde en balansert verdi.
I et 6s litiumbatteri uttrykkes kapasitetsbalansen som massforholdet mellom den positive elektroden og den negative elektroden, nemlig: γ=m+/m-=ΔxC-/ΔyC+
I formelen ovenfor refererer C til den teoretiske coulombiske kapasiteten til 6s litiumbatteriets elektrode, og Δx og Δy refererer til det støkiometriske antallet litiumioner som er innlemmet i henholdsvis den negative elektroden og den positive elektroden i litiumelektroden. Det kan sees fra formelen ovenfor at det nødvendige massforholdet mellom de to polene avhenger av den tilsvarende coulombkapasiteten til de to polene og antallet av deres respektive reversible litiumioner.

6s litiumbatteri kapasitetsubalanse påvirkning

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 er elektrodeytelsen til 6s litiumbatteriet best.
For et ideelt Li-ion batterisystem 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 6s litiumbatteriet. Når kapasitetsbalansestatusen til 6s litiumbatteriet endres, er endringen irreversibel og kan akkumuleres gjennom flere sykluser. Dette påvirker ytelsen til 6s litiumbatteriet alvorlig. I 6s litiumbatterier, i tillegg til redoksreaksjonene som skjer når litiumioner deinterkaleres, forekommer også mange side-reaksjoner, som elektrolyttnedbrytning, oppløsning av aktivt materiale og avsetning av metallisk litium.

6s litiumbatteri kapasitetsubalanse årsak: overlading

1. Overladingsreaksjon for grafitt negativ elektrode:
Når 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 utladningseffektivitet og kapasitets-tap på grunn av:

① Reduserer mengden resirkulerbart litium;
② Det avsatte metalliske litium reagerer med løsemiddelet eller støttende elektrolytt 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 batteriets indre motstand;

④ På grunn av litiums svært aktive natur reagerer det lett med elektrolytten og forbruker elektrolytten, noe som resulterer i redusert utladningseffektivitet og kapasitets-tap.
Rask lading, strøm-tettheten er for stor, den negative elektroden blir sterkt polarisert, og avleiringen av litium vil være mer tydelig. Dette skjer sannsynligvis når det positive elektrodeaktive materialet er i overskudd i forhold til det negative elektrodeaktive materialet. Men ved høy ladehastighet kan avleiring av metallisk litium forekomme selv om forholdet mellom positive og negative aktive materialer er normalt.

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 positiv overlading oppstår
Kapasitetstapet forårsaket av overlading av den positive elektroden skyldes hovedsakelig dannelsen av elektrokjemisk inert stoffer (som Co3O4, Mn2O3, osv.), som ødelegger kapasitetsbalansen mellom elektrodene, og kapasitets-tapet er irreversibelt.
(1) LiyCoO2
LiyCoO2→(1-y)/3[Co3O4＋O2(g)]＋yLiCoO2 y<0.4
Samtidig vil oksygenet som genereres ved nedbrytning av det positive elektrode-materialet i det forseglede 6s litiumbatteriet akkumulere samtidig på grunn av fraværet av rekombinasjonsreaksjoner (som dannelse av H2O) og den brennbare gassen som genereres ved nedbrytning av elektrolytten, og konsekvensene vil være 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 oksidere og danne uløselige stoffer (som Li2Co3) og gass. Disse uløselige stoffene vil blokkere mikroporene i elektroden og hindre migrasjon av litiumioner, noe som resulterer i kapasitetsreduksjon under sykluser.
Faktorer som påvirker oksidasjonshastigheten:
Overflatearealet til det positive elektrode-materialet
Materiale for strømoppsamler
Tilført ledende middel (karbon svart, etc.)
Type og overflateareal av 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-

Oksidasjon av ethvert løsemiddel vil øke elektrolyttkonsentrasjonen, redusere elektrolyttens stabilitet, og til slutt påvirke batteriets kapasitet. Forutsatt at en liten mengde elektrolytt forbrukes hver gang det lades, kreves mer elektrolytt under batterimontering. For en konstant beholder betyr dette at en mindre mengde aktivt stoff lastes, noe som resulterer i en reduksjon i den opprinnelige kapasiteten. I tillegg, hvis et fast produkt dannes, vil en passiviseringsfilm dannes på overflaten av elektroden, noe som vil øke polariseringen av batteriet og redusere batteriets utgangsspenning.

Ovenfor er hele innholdet om kapasitetsbalansen for 6s litiumbatteri som vi presenterer i dag. 6s litiumbatteriet har forskjellige interkaleringsenergier når interkaleringsreaksjonen skjer mellom de to elektrodene, og for å oppnå best mulig ytelse for batteriet, har de to hostelektrodene forskjellige interkaleringsenergier. Kapasitetsforholdet bør holdes på en balansert verdi; et mindre masseforhold fører til ufullstendig utnyttelse av det negative elektrode-materialet; et større masseforhold kan forårsake en sikkerhetsrisiko på grunn av overlading av den negative elektroden. Ved det optimaliserte masseforholdet er elektrodeytelsen til 6s litiumbatteriet best; hovedårsaken til kapasitetsubalanse i 6s litiumbatteriet er overlading.
Jeg håper dagens innhold er nyttig for deg, mer informasjon vil kontinuerlig bli oppdatert, vi sees i neste utgave.