Hva er effekten av N/P-forholdet på 1s lipo-batteri?

1. Hva er effekten av N/P-forholdet på 1s lipo-batteri

Vanligvis tenker vi at N/P-forholdet er for stort, det vil si at den negative elektroden er for stor, noe som vil føre til grunn lading og utlading av den negative elektroden i 1s lipo-batteriet, og dyp lading og utlading av den positive elektroden (og omvendt, selvfølgelig, dette er bare en veldig generell uttalelse). Den fulladet negative elektroden har ikke lett for å felle ut litium (noen materialer, som myk og hard karbon, LTO-materialer vil ikke felle ut litium), noe som er tryggere, men økningen i oksidasjonstilstanden til den positive elektroden i 1s lipo-batteriet øker sikkerhetsrisikoen.

Siden den første effekten av den negative elektroden i 1s lipo-batteriet forblir den samme, må flere deler reagere. Samtidig, på grunn av kinetikkens innvirkning, vil gramkapasiteten til den positive elektroden være lav, men når N/P er utilstrekkelig til en viss grad, kan ikke den positive elektroden utnyttes fullstendig, noe som også vil påvirke gramkapasitetens ytelse. Oppsummert er det veldig viktig å finne et passende N/P-forhold.

N/P-forholdet for 1s lipo-batteri med grafitt negativ elektrode bør være større enn 1,0, vanligvis 1,04~1,20. Dette er hovedsakelig for sikkerhetsdesign, for å forhindre litiumutfelling i den negative elektroden, og prosesskapasiteten, som beleggsavvik, bør tas i betraktning i designet. Men når N/P er for stor, vil det irreversible kapasitets-tapet i 1s lipo-batteriet føre til lav kapasitet, og energitettheten til 1s lipo-batteriet vil også reduseres.
Denne artikkelen om nedbrytning av lipo-batterikapasitet har en detaljert introduksjon:
Forklar i detalj årsakene til kapasitetsnedgangen til 2s 5600 lipo-batteri

For litiumtitanat-negativ elektroden benyttes positiv elektrode med overskuddsdesign, og kapasiteten til 1s lipo-batteriet bestemmes av kapasiteten til litiumtitanat-negativ elektroden. Den overdrevne designen av den positive elektroden er gunstig for å forbedre høytemperaturytelsen til 1s lipo-batteriet: høytemperaturgassen kommer hovedsakelig fra den negative elektroden. Når den positive elektroden er overdimensjonert, er den negative elektrodepotensialet lavere, og det er lettere å danne en SEI-film på overflaten av litiumtitanat.

2. Effekten av N/P-forholdet på den positive elektroden i 1s lipo-batteriet

Hvis N/P-forholdet er for høyt, vil oksidasjonstilstanden til det positive elektrode-materialet i 1s lipo-batteriet øke. I tillegg til sikkerhetsproblemer, hva er de skjulte farene? Her brukes kun ternære/grafittmaterialer som eksempel.
For et batteri med overskudd av N/P-forhold, utfør en varm boks (130°C/150°C) eller høyt temperatur lagringseksperiment i fulladet tilstand, demonter batteriet, og man finner vanligvis at det positive pulveret i 1s lipo-batteriet er separert fra folien, og membranen gulner.
Definer først to konsepter:
Konsept 1: Først må man klargjøre de forskjellige posisjonene til polstykket, selv om reaksjonen på forskjellige posisjoner av partiklene ikke er jevn, noe som involverer problemet med potensialforskjell i tykkelsesretningen av et polstykke.
Konsept 2: Ni3+/4+ og Co3+/4+ har overlappende energibånd med O, og O vil bli trukket ut fra gitteret i form av frie radikaler, noe som er ekstremt oksiderende.

Gulningen av membranen skyldes oksidasjon, og mekanismen er veldig klar. Det er rapportert i litteraturen at tilsetning av lett oksiderbare beskyttelsestilsetninger som PS til elektrolytten i 1s lipo-batteriet kan lindre oksidasjonen av membranen.
Det er rapportert i litteraturen at i det negative elektrodematerialet MCMB i 1s lipo-batteriet, siden grensesnittpotensialet mellom det negative elektrodepulveret og strømsamleren er mest negativt, skjer avsetning av litiumsalt først ved kontaktpunktet mellom det negative elektrodepulveret og strømsamleren, og tverrsnittet av MCMB-materialet observeres tydelig. Avsetning av litiumsalt eksisterer ved kontaktgrensesnittet mellom anodematerialet og strømsamleren, men det observeres ikke for grafittbaserte materialer.

Det er imidlertid få studier på den positive elektrodes SEI-film i 1s lipo-batteriet. Siden kontaktpunktet mellom det positive elektrodepulveret og strømopptakeren er ved høy potensial og har høy oksidasjon, antas det at et lag av positiv elektrode litiumsaltavsetning vil dannes (høy temperatur akselererer denne prosessen). Reaksjonen utvikler seg), noe som hindrer kontakten mellom det positive elektrodepulveret og strømopptakeren i 1s lipo-batteriet, noe som resulterer i avskalling mellom det positive elektrodepulveret og strømopptakeren. De spesifikke karakteriseringseksperimentene ble ikke utført, noe som også er et kontroversielt punkt i denne artikkelen. Avskallingen av den positive elektroden i 1s lipo-batteriet øker den indre motstanden og fører direkte til syklusfeil under bruk ved høy temperatur.

3. Innflytelsen av N/P-forholdet på den negative elektroden i 1s lipo-batteriet

Den frigjorte overskytende Li vil gi en Li-kilde for avsetning av litiumsalter på overflaten av den negative elektroden, og den kontinuerlige avsetningen av litiumsalter fører til syklusfeil. Derfor vil et for lavt N/P-forhold øke denne risikoen.
Men her diskuterer vi hva som kan skje i en annen dimensjon, hva skjer hvis N/P-forholdet er for høyt?

Den samme 1s lipo-batteriets positive elektrode brukes her, og N/P-forholdet er forskjellig ved å justere mengden av den negative elektroden. 1s lipo-batteriet er ved slutten av utladingen, spenningen til den positive og negative polen med lavt N/P-forhold er lav, den positive polen er dyp, og den negative polen er grunn. 1s lipo-batteriet er ved slutten av ladingen, og spenningen til den positive og negative polen med lavt N/P-forhold er også lav, den negative polen er dypt ladet, og den positive polen er grunt ladet.

Du må lese denne artikkelen om lading og utlading av Lipo-batterier. Artikkelen introduserer ladings- og utladingprinsippet for Lipo-batterier i detalj:
Lipo-batteri 4s lading og utlading prinsipp, sørg for å oppbevare det godt!
Det bør bemerkes:
1. En potensialkurve representerer de to prosessene lading og utlading av 1s lipo-batteri, som kan betraktes som potensialet i likevektstilstanden.
2. Kapasitetsnedgangen forårsaket av den første effekten av den positive elektroden i 1s lipo-batteriet ignoreres her. Selv etter tapet av den første effekten tilsvarer de negative elektrodene med forskjellige N/P-forhold den samme positive kurven. Det antas at tapet av den første effekten i den positive elektroden til 1s lipo-batteriet kun skjer i begynnelsen av ladingen, og filmforming forårsaket av oksidasjon ved ladeenden ignoreres her. Den faktiske situasjonen er at det først med syklusens fremgang at oksidasjonsfilmforming vil påvirke kapasiteten.

3. Forholdet til den første effekten av den negative elektroden antas å være uavhengig av N/P-forholdet. Det er en konstant. Det er mange negative elektroder, og 1s lipo-batteriet mister mye kapasitet gjennom den første effekten. Fasene der reaksjonen skjer er også i begynnelsen av lading.
4. De positive og negative potensialene er frie, og den eneste begrensningen er spenningen til hele cellen. Spenningene til de to hele cellene ved utladningsenden og ladeenden er henholdsvis like.
Siden forholdet til den negative elektroden som skal reagere i den første effekten av 1s lipo-batteriet er det samme, og det totale antallet negative elektroder er forskjellig, produserer lade-utladningskurven til den negative elektroden med flere negative elektroder og den negative elektroden med færre negative elektroder en faseforskjell som tilsvarer den samme positive elektrode lade-utladningskurven.

Siden den positive elektrodepotensialet gradvis synker med økningen av litiuminterkalering (utladningsprosess), i prosessen med 1s lipo-batteriets negative elektrode de-Li/negative elektrode spenningsøkning, er bruksposisjonen til den positive elektrodeutladningskurven som tilsvarer slutten av den negative elektrodeutladningskurven med flere negative elektroder og færre negative elektroder: Ulikt, den positive spenningen til 1s lipo-batteriet som tilsvarer den negative utladningsenden med færre negative elektroder er lavere.

For å oppnå samme full batterispenning, stiger spenningen til den negative elektroden med færre negative elektroder lavere, noe som også unngår overdreven grad av Li-fjerning fra den negative elektroden. Overdreven fjerning av Li fra den negative elektroden vil skade og reformere SEI-filmen til 1s lipo-batteriet, noe som resulterer i syklusfeil. Denne analysemetoden kan også brukes på ladeenden, og det konkluderes med at når den positive elektroden til 1s lipo-batteriet er overflødig, er den positive elektroden i grunn lading og den negative elektroden i dyp lading.

Sammendrag

For et 1s lipo-batteri med et lite N/P-forhold, det vil si et 1s lipo-batteri med et overskudd av negative elektroder, kan den positive elektroden nå tilstanden med grunn lading og dyp utlading i syklusen, og tilstanden til den negative elektroden er dyp lading og grunn utlading. Omvendt.
Vel, det ovenstående er hele innholdet for i dag. Jeg håper at gjennom denne artikkelen kan alle forstå N/P-forholdet til 1s lipo-batteri, og virkningen av lipo-batteriets N/P-forhold på batteriet. Mer informasjon om lipo-batterier kan leses nedenfor:
Forklar i detalj årsakene til kapasitetsnedgangen til 2s 5600 lipo-batteri