Jaki jest wpływ stosunku N/P na baterię litowo-polimerową 1s?

1. Jaki jest wpływ stosunku N/P na baterię 1s lipo

Zazwyczaj uważamy, że zbyt duży stosunek N/P, czyli zbyt duża elektroda ujemna, spowoduje płytkie ładowanie i rozładowanie elektrody ujemnej baterii 1s lipo oraz głębokie ładowanie i rozładowanie elektrody dodatniej (i odwrotnie, oczywiście jest to tylko bardzo ogólne stwierdzenie). W pełni naładowana elektroda ujemna nie łatwo wytrąca lit (niektóre materiały, takie jak miękki i twardy węgiel, materiały LTO nie wytrącają litu), co jest bezpieczniejsze, ale wzrost stopnia utlenienia elektrody dodatniej baterii 1s lipo zwiększa zagrożenie bezpieczeństwa.

Ponieważ pierwszy efekt elektrody ujemnej baterii 1s lipo pozostaje taki sam, więcej części musi zostać zareagowanych. Jednocześnie, ze względu na wpływ kinetyki, pojemność gramowa elektrody dodatniej będzie niska, ale gdy stosunek N/P jest niewystarczający do pewnego stopnia, elektroda dodatnia nie może być całkowicie wykorzystana, co również wpłynie na wydajność pojemności gramowej. Podsumowując, bardzo ważne jest znalezienie odpowiedniego stosunku N/P.

Stosunek N/P baterii 1s lipo z grafitową elektrodą ujemną powinien być większy niż 1,0, zazwyczaj 1,04~1,20. Jest to głównie ze względów bezpieczeństwa, przede wszystkim aby zapobiec wytrącaniu litu na elektrodzie ujemnej, a także należy uwzględnić zdolność procesu, taką jak odchylenia powlekania, w projekcie. Jednak gdy stosunek N/P jest zbyt duży, nieodwracalna utrata pojemności baterii 1s lipo spowoduje niską pojemność baterii 1s lipo, a także zmniejszy się gęstość energii baterii 1s lipo.
Ten artykuł o spadku pojemności baterii lipo zawiera szczegółowe wprowadzenie:
Wyjaśnij szczegółowo przyczyny spadku pojemności baterii 2s 5600 lipo

Dla elektrody ujemnej z tytanianu litu stosuje się nadmiarowy projekt elektrody dodatniej, a pojemność baterii 1s lipo jest określana przez pojemność elektrody ujemnej z tytanianu litu. Nadmiarowy projekt elektrody dodatniej sprzyja poprawie wydajności baterii 1s lipo w wysokiej temperaturze: gaz wysokotemperaturowy pochodzi głównie z elektrody ujemnej. Gdy elektroda dodatnia jest nadmiernie zaprojektowana, potencjał elektrody ujemnej jest niższy i łatwiej jest utworzyć warstwę SEI na powierzchni tytanianu litu.

2. Wpływ stosunku N/P na elektrodę dodatnią baterii 1s lipo

Jeśli stosunek N/P jest zbyt wysoki, stan utlenienia materiału elektrody dodatniej baterii 1s lipo wzrośnie. Oprócz problemów z bezpieczeństwem, jakie są ukryte zagrożenia? Tutaj jako przykład użyto tylko materiałów ternarnych/grafitowych.
Dla baterii z nadmiarem stosunku N/P przeprowadza się eksperyment w gorącej komorze (130°C/150°C) lub przechowywanie w wysokiej temperaturze w stanie pełnego naładowania, rozbiera się baterię i zwykle stwierdza, że proszek dodatni baterii 1s lipo oddziela się od folii, a przegroda żółknie.
Najpierw zdefiniuj dwa pojęcia:
Koncepcja 1: Przede wszystkim należy wyjaśnić różne pozycje elementu biegunowego, nawet jeśli reakcja na różnych pozycjach cząstek nie jest jednolita, co wiąże się z problemem różnicy potencjałów w kierunku grubości elementu biegunowego.
Koncepcja 2: Ni3+/4+ i Co3+/4+ mają nakładające się pasma energetyczne z O, a O będzie wyodrębniany z sieci w formie wolnych rodników, które są niezwykle utleniające.

Żółknięcie przegrody jest spowodowane utlenianiem, a mechanizm jest bardzo dobrze poznany. W literaturze podano, że dodanie łatwo utlenialnych dodatków ochronnych, takich jak PS, do elektrolitu baterii 1s lipo może złagodzić utlenianie przegrody.
W literaturze podano, że w materiale MCMB elektrody ujemnej baterii 1s lipo, ponieważ potencjał na styku między proszkiem elektrody ujemnej a kolektorem prądu jest najbardziej ujemny, osadzanie się soli litu najpierw zachodzi w miejscu styku między proszkiem elektrody ujemnej a kolektorem prądu, a przekrój materiału MCMB jest wyraźnie obserwowany. Osadzanie się soli litu występuje na styku między materiałem anody a kolektorem prądu, ale nie jest obserwowane dla materiałów na bazie grafitu.

Jednak istnieje niewiele badań nad warstwą SEI dodatniej elektrody baterii 1s lipo. Ponieważ miejsce kontaktu między proszkiem dodatniej elektrody a kolektorem prądu znajduje się przy wysokim potencjale i ma wysokie utlenianie, zakłada się, że powstanie warstwa osadu soli litu dodatniej elektrody (wysoka temperatura przyspiesza ten proces reakcji), która utrudnia kontakt między proszkiem dodatniej elektrody a kolektorem prądu baterii 1s lipo, powodując odwarstwienie między proszkiem dodatniej elektrody a kolektorem prądu. Nie przeprowadzono konkretnych eksperymentów charakteryzujących, co jest również punktem spornym w tym artykule. Odwarstwienie dodatniej elektrody baterii 1s lipo zwiększa opór wewnętrzny i bezpośrednio prowadzi do awarii cyklu w warunkach użytkowania w wysokiej temperaturze.

3. Wpływ stosunku N/P na elektrodę ujemną baterii 1s lipo

Uwolniony nadmiar Li dostarczy źródło litu do osadzania soli litu na powierzchni elektrody ujemnej, a ciągłe osadzanie soli litu prowadzi do awarii cyklu. Dlatego zbyt niski stosunek N/P zwiększy to ryzyko.
Ale tutaj omawiamy, co może się wydarzyć w innym wymiarze, co się stanie, jeśli stosunek N/P jest zbyt wysoki?

Tutaj używana jest ta sama dodatnia elektroda baterii 1s lipo, a stosunek N/P różni się przez regulację ilości elektrody ujemnej. Bateria 1s lipo jest na końcu rozładowania, napięcie biegunów dodatniego i ujemnego o niskim stosunku N/P jest niskie, biegun dodatni jest głęboki, a biegun ujemny płytki. Bateria 1s lipo jest na końcu ładowania, a napięcie biegunów dodatniego i ujemnego o niskim stosunku N/P jest również niskie, biegun ujemny jest głęboko naładowany, a biegun dodatni jest płytko naładowany.

Musisz przeczytać ten artykuł o ładowaniu i rozładowaniu baterii Lipo. Artykuł szczegółowo wprowadza zasadę ładowania i rozładowania baterii Lipo:
Zasada ładowania i rozładowywania baterii Lipo 4s, koniecznie przechowuj ją odpowiednio!
Należy zauważyć:
1. Krzywa potencjału reprezentuje dwa procesy ładowania i rozładowania baterii 1s lipo, które można uznać za potencjał stanu równowagi.
2. Spadek pojemności spowodowany pierwszym efektem dodatniej elektrody baterii 1s lipo jest tutaj pomijany. Nawet po utracie pierwszego efektu, elektrody ujemne o różnych stosunkach N/P odpowiadają tej samej krzywej dodatniej. Uważa się, że utrata pierwszego efektu dodatniej elektrody baterii 1s lipo jest spowodowana tylko na początku ładowania, a tworzenie się filmu spowodowane utlenianiem na końcu ładowania jest tutaj pomijane. Rzeczywista sytuacja jest taka, że dopiero wraz z postępem cyklu tworzenie się filmu utleniającego wpływa na pojemność.

3. Stosunek pierwszego efektu elektrody ujemnej uważa się za niezależny od stosunku N/P. Jest on stały. Istnieje wiele elektrod ujemnych, a bateria 1s lipo traci dużo pojemności przez pierwszy efekt. Etap, na którym zachodzi reakcja, jest również na początku ładowania.
4. Potencjały dodatni i ujemny są wolne, a jedynym ograniczeniem jest napięcie całej ogniwa. Napięcia dwóch całych ogniw na końcu rozładowania i końcu ładowania są odpowiednio równe.
Ponieważ stosunek elektrody ujemnej biorącej udział w pierwszym efekcie baterii 1s lipo jest taki sam, a całkowita ilość elektrod ujemnych różni się, krzywa ładowania i rozładowania elektrody ujemnej z większą liczbą elektrod ujemnych oraz elektrody ujemnej z mniejszą liczbą elektrod ujemnych wykazuje przesunięcie fazowe w stosunku do tej samej krzywej ładowania i rozładowania elektrody dodatniej.

Ponieważ potencjał elektrody dodatniej stopniowo maleje wraz ze wzrostem interkalacji litu (proces rozładowania), w procesie de-Li elektrody ujemnej baterii 1s lipo / wzrostu napięcia elektrody ujemnej, pozycja użycia krzywej rozładowania elektrody dodatniej odpowiadająca końcowi krzywej rozładowania elektrody ujemnej z większą i mniejszą liczbą elektrod ujemnych jest różna: napięcie dodatnie baterii 1s lipo odpowiadające końcowi rozładowania elektrody ujemnej z mniejszą liczbą elektrod ujemnych jest niższe.

Aby osiągnąć takie samo pełne napięcie baterii, napięcie elektrody ujemnej z mniejszą liczbą elektrod ujemnych wzrasta mniej, co również unika nadmiernego usuwania Li z elektrody ujemnej. Nadmierne usuwanie Li z elektrody ujemnej uszkadza i odtwarza warstwę SEI baterii 1s lipo, co powoduje awarię cyklu. Tę metodę analizy można również zastosować do końca ładowania i dochodzi się do wniosku, że gdy elektroda dodatnia baterii 1s lipo jest nadmiarowa, elektroda dodatnia znajduje się w stanie płytkiego ładowania, a elektroda ujemna w stanie głębokiego ładowania.

Podsumowanie

Dla baterii 1s lipo o małym stosunku N/P, czyli baterii 1s lipo z nadmiarem elektrod ujemnych, elektroda dodatnia może osiągnąć stan płytkiego ładowania i głębokiego rozładowania w cyklu, a stan elektrody ujemnej to głębokie ładowanie i płytkie rozładowanie. I odwrotnie.
Cóż, powyżej znajduje się cała zawartość dzisiejszego artykułu. Mam nadzieję, że dzięki temu artykułowi wszyscy mogą zrozumieć stosunek N/P w baterii 1s lipo oraz wpływ stosunku N/P baterii lipo na baterię. Więcej informacji o bateriach lipo można przeczytać poniżej:
Wyjaśnij szczegółowo przyczyny spadku pojemności baterii 2s 5600 lipo