Explique detalhadamente as razões para a degradação da capacidade da bateria lipo 2s 5600.

bateria 2s 5600 lipo é a bateria secundária 2s 5600 lipo de crescimento mais rápido após as baterias de níquel cádmio e níquel hidrogénio 2s 5600 lipo. As suas propriedades de alta energia fazem o seu futuro parecer promissor. No entanto, a bateria 2s 5600 lipo não é perfeita, o seu maior problema é a estabilidade do seu ciclo de carga-descarga.
CNHL resume e analisa as possíveis razões para o declínio da capacidade da bateria 2s 5600 lipo, incluindo sobrecarga, decomposição do eletrólito e autodescarga.
A bateria 2s 5600 lipo tem diferentes energias de intercalamento quando ocorre a reação de intercalamento entre os dois eletrodos, e para obter o melhor desempenho da bateria 2s 5600 lipo, a razão de capacidade dos dois eletrodos hospedeiros deve manter um valor equilibrado.
Na bateria 2s 5600 lipo, o equilíbrio de capacidade é expresso como a razão de massa do eletrodo positivo para o eletrodo negativo,
Ou seja: γ=m+/m-=ΔxC-/ΔyC+
Na fórmula acima, C refere-se à capacidade coulômbica teórica do eletrodo, e Δx e Δy referem-se ao número estequiométrico de iões de lítio incorporados no eletrodo negativo e no eletrodo positivo, respetivamente. Pode-se ver pela fórmula acima que a razão de massa necessária dos dois polos depende da capacidade coulômbica correspondente dos dois polos e do número dos respetivos iões de lítio reversíveis.
De um modo geral, uma razão de massa menor leva a uma utilização incompleta do material do eletrodo negativo; uma razão de massa maior pode causar um risco de segurança devido à sobrecarga do eletrodo negativo. Em resumo, na razão de massa otimizada, a bateria 2s 5600 lipo apresenta o melhor desempenho.
Para um sistema ideal de bateria Li-ion2s 5600 lipo, o equilíbrio de capacidade não muda durante o seu ciclo, e a capacidade inicial em cada ciclo é um valor certo, mas a situação real é muito mais complicada. Qualquer reação secundária que possa gerar ou consumir iões de lítio ou eletrões pode causar uma alteração no equilíbrio de capacidade da bateria 2s 5600 lipo. Uma vez que o equilíbrio de capacidade da bateria 2s 5600 lipo é alterado, a mudança é irreversível e pode acumular-se através de múltiplos ciclos, tendo um impacto sério no desempenho da bateria 2s 5600 lipo. Na bateria 2s 5600 lipo, além da reação redox que ocorre quando os iões de lítio são desintercalados, existem também muitas reações secundárias, como a decomposição do eletrólito, dissolução do material ativo e deposição de lítio metálico.

Razão 1: a bateria lipo 2s 5600 está sobrecarregada

1. Reação de sobrecarga do eletrodo negativo de grafite:
Quando a bateria lipo 2s 5600 está sobrecarregada, os iões de lítio são facilmente reduzidos e depositados na superfície do eletrodo negativo:
O lítio depositado reveste a superfície do eletrodo negativo, bloqueando a intercalação do lítio. Isto resulta numa redução da eficiência de descarga e perda de capacidade devido a:
① Reduzir a quantidade de lítio reciclável;
② O lítio metálico depositado reage com o solvente ou eletrólito de suporte para formar Li2CO3, LiF ou outros produtos;
③ O lítio metálico é geralmente formado entre o eletrodo negativo e o separador, o que pode bloquear os poros do separador e aumentar a resistência interna da bateria lipo 2s 5600;
④ Devido à natureza muito ativa do lítio, é fácil reagir com o eletrólito e consumir o eletrólito, resultando numa redução da eficiência de descarga e numa perda de capacidade.
Carga rápida, a densidade de corrente é demasiado elevada, o eletrodo negativo está severamente polarizado, e a deposição de lítio será mais evidente. Isto é provável de ocorrer quando o material ativo do eletrodo positivo é excessivo em relação ao material ativo do eletrodo negativo. No entanto, no caso de uma taxa de carga elevada, pode ocorrer deposição de lítio metálico mesmo que a proporção de materiais ativos positivo e negativo seja normal.
Para a sobrecarga de baterias de lítio, consulte o seguinte: Princípio de carga e descarga da bateria Lipo 4s, certifique-se de armazená-la bem!
2. Reação de sobrecarga do eletrodo positivo
Quando a proporção de material ativo do eletrodo positivo para o material ativo do eletrodo negativo é demasiado baixa, é provável que ocorra sobrecarga do eletrodo positivo.
A perda de capacidade causada pela sobrecarga do eletrodo positivo deve-se principalmente à geração de substâncias electroquimicamente inertes (como Co3O4, Mn2O3, etc.), que destroem o equilíbrio de capacidade entre os eletrodos, e a perda de capacidade é irreversível.
(1) LiyCoO2
LiyCoO2→(1-y)/3[[Co3O4＋O2(g)]]＋yLiCoO2 y<0.4
Ao mesmo tempo, o oxigénio gerado pela decomposição do material do eletrodo positivo na bateria lipo 2s 5600 selada acumula-se simultaneamente porque não há reação de recombinação (como a geração de H2O) e o gás inflamável gerado pela decomposição do eletrólito, e as consequências serão inimagináveis.
(2) λ-MnO2
A reação lítio-manganês ocorre quando o óxido de lítio-manganês está completamente deslitado: λ-MnO2→Mn2O3+O2(g)
3. O eletrólito é oxidado quando sobrecarregado
Quando a pressão é superior a 4,5V, o eletrólito será oxidado para gerar insolúveis (como Li2Co3) e gases. Estes insolúveis irão bloquear os microporos do eletrodo e dificultar a migração dos iões de lítio, resultando em perda de capacidade durante o ciclo.
Fatores que afetam a taxa de oxidação:
A área de superfície do material do eletrodo positivo
Material do coletor de corrente
Agente condutor adicionado (negro de fumo, etc.)
O tipo e a área de superfície do negro de fumo
Entre os eletrólitos mais usados, EC/DMC é considerado o de maior resistência à oxidação. O processo de oxidação eletroquímica da solução é geralmente expresso como: solução→produto de oxidação (gás, solução e matéria sólida)+ne-
A oxidação de qualquer solvente aumenta a concentração do eletrólito, diminui a estabilidade do eletrólito e, em última análise, afeta a capacidade da bateria lipo 2s 5600. Assumindo que uma pequena quantidade de eletrólito é consumida a cada carga, é necessário mais eletrólito quando a bateria lipo 2s 5600 é montada. Para um recipiente constante, isso significa que uma quantidade menor de substância ativa é carregada, o que resulta numa diminuição da capacidade inicial. Além disso, se for produzido um produto sólido, forma-se uma película de passivação na superfície do eletrodo, o que causa o aumento da polarização da bateria lipo 2s 5600 e reduz a tensão de saída da bateria lipo 2s 5600.

Razão 2: decomposição do eletrólito da bateria lipo 2s 5600 (redução)

Eu decompô-lo no eletrodo
1. O eletrólito é decomposto no eletrodo positivo:
O eletrólito é composto por um solvente e um eletrólito de suporte. Após a decomposição do eletrodo positivo, formam-se geralmente produtos insolúveis como Li2Co3 e LiF, que reduzem a capacidade da bateria lipo 2s 5600 bloqueando os poros do eletrodo. A reação de redução do eletrólito afeta a capacidade e a vida útil da bateria lipo 2s 5600. Tem efeitos adversos, e o gás gerado pela redução aumenta a pressão interna da bateria lipo 2s 5600, causando problemas de segurança.
A voltagem de decomposição do eletrodo positivo é geralmente superior a 4,5V (vs. Li/Li+), por isso não se decompõem facilmente no eletrodo positivo. Pelo contrário, o eletrólito decompõe-se mais facilmente no eletrodo negativo.
O artigo seguinte sobre eletrólito de bateria de lítio tem uma introdução detalhada, e parceiros interessados podem consultar:
Eletrólito da bateria lipo Cnhl 6s, função prática e construção do sistema clássico
2. O eletrólito é decomposto no eletrodo negativo:
O eletrólito não é estável no grafite e em outros ânodos de carbono com lítio inserido, e reage facilmente gerando capacidade irreversível. Durante a carga e descarga iniciais, a decomposição do eletrólito forma uma película de passivação na superfície do eletrodo, e essa película pode separar o eletrólito do ânodo de carbono para evitar a decomposição adicional do eletrólito. Assim, a estabilidade estrutural do ânodo de carbono é mantida. Em condições ideais, a redução do eletrólito limita-se à fase de formação da película de passivação, e este processo não ocorre quando o ciclo está estável.
Formação do filme de passivação
A redução dos sais do eletrólito participa na formação do filme de passivação, o que é benéfico para a estabilização do filme de passivação, mas
(1) A matéria insolúvel produzida pela redução terá um efeito adverso no produto da redução do solvente;
(2) A concentração do eletrólito diminui quando o sal do eletrólito é reduzido, o que eventualmente leva à perda de capacidade da bateria 2s 5600 lipo (LiPF6 é reduzido para formar LiF, LixPF5-x, PF3O e PF3);
(3) A formação do filme de passivação consome iões de lítio, o que causará o desequilíbrio de capacidade entre os dois eletrodos e reduzirá a capacidade específica de toda a bateria 2s 5600 lipo.
(4) Se houver fissuras no filme de passivação, moléculas do solvente podem penetrar e espessar o filme de passivação, o que não só consome mais lítio, mas também pode bloquear os microporos na superfície do carbono, resultando na incapacidade do lítio de ser inserido e extraído, causando perda irreversível de capacidade. A adição de alguns aditivos inorgânicos ao eletrólito, como CO2, N2O, CO, SO2, etc., pode acelerar a formação do filme de passivação e inibir a co-inserção e decomposição do solvente. A adição de aditivos orgânicos de éter coroa também tem o mesmo efeito. 12 coroas e 4 éteres são os melhores.
Fatores para perda de capacidade do filme:
(1) O tipo de carbono usado no processo;
(2) Composição do eletrólito;
(3) Aditivos nos eletrodos ou eletrólitos.
Blyr acredita que a reação de troca iónica avança da superfície da partícula do material ativo para o seu núcleo, a nova fase formada enterra o material ativo original, e um filme passivo com baixa condutividade iónica e eletrónica é formado na superfície da partícula, pelo que o espinélio após armazenamento apresenta maior polarização do que antes do armazenamento.
Zhang descobriu que a resistência da camada de passivação superficial aumentou e a capacitância interfacial diminuiu com o aumento do número de ciclos. Isso reflete que a espessura da camada de passivação aumenta com o número de ciclos. A dissolução do manganês e a decomposição do eletrólito levam à formação de filmes de passivação, e condições de alta temperatura são mais favoráveis ao progresso dessas reações. Isso aumentará a resistência de contacto entre as partículas do material ativo e a resistência à migração de Li+, aumentando assim a polarização da bateria 2s 5600 lipo, carga e descarga incompletas, e capacidade reduzida.

II Mecanismo de Redução do Eletrólito
O eletrólito frequentemente contém oxigénio, água, dióxido de carbono e outras impurezas, e ocorrem reações redox durante o processo de carga e descarga da bateria 2s 5600 lipo.
O mecanismo de redução do eletrólito inclui três aspetos: redução do solvente, redução do eletrólito e redução de impurezas:
1. Redução do solvente
A redução de PC e EC inclui processos de reação de um eletrão e de dois eletrões, e a reação de dois eletrões forma Li2CO3:
Fong et al. acreditavam que durante o primeiro processo de descarga, quando o potencial do eletrodo estava próximo de 0,8V (vs. Li/Li+), ocorreu a reação eletroquímica de PC/EC no grafite para gerar CH=CHCH3(g)/CH2=CH2(g) e LiCO3(s), levando à perda irreversível de capacidade nos eletrodos de grafite.
Aurbach et al. realizaram extensas pesquisas sobre o mecanismo de redução e produtos de vários eletrólitos em eletrodos de lítio metálico e eletrodos à base de carbono, e descobriram que o mecanismo de reação de um eletrão do PC produz ROCO2Li e propileno. ROCO2Li é muito sensível à água em traços. Os principais produtos são Li2CO3 e propileno na presença de água em traços, mas não é produzido Li2CO3 em condições secas.
Restauração do DEC:

Ein-Eli Y relatou que o eletrólito misturado com carbonato de dietilo (DEC) e carbonato de dimetilo (DMC) sofrerá uma reação de troca numa bateria lipo 2s 5600 para gerar carbonato de etil metilo (EMC), o que tem algum impacto na perda de capacidade.
2. Redução do eletrólito
A reação de redução do eletrólito é geralmente considerada envolvida na formação do filme superficial do eletrodo de carbono, pelo que o seu tipo e concentração afetarão o desempenho do eletrodo de carbono. Em alguns casos, a redução do eletrólito contribui para a estabilização da superfície do carbono, que pode formar a camada de passivação desejada e o desempenho.
(3) A presença de oxigénio no solvente também formará Li2O
1/2O2+2e-+2Li+→Li2O

Porque a diferença de potencial entre o lítio metálico e o carbono totalmente intercalado é pequena, a redução do eletrólito no carbono é semelhante à redução no lítio.

Razão 3: auto-descarga da bateria lipo 2s 5600

Auto-descarga refere-se ao fenómeno em que a capacidade da bateria lipo 2s 5600 se perde naturalmente quando não está em uso. A auto-descarga da bateria lipo 2s 5600 (o artigo seguinte sobre auto-descarga da bateria lipo tem uma introdução detalhada: auto-descarga da bateria lipo 3s mercadorias secas!) leva à perda de capacidade em dois casos:
Um é a perda de capacidade reversível;
O segundo é a perda de capacidade irreversível.
A perda de capacidade reversível significa que a capacidade perdida pode ser recuperada durante o carregamento, enquanto a perda de capacidade irreversível é o oposto. Os eletrodos positivo e negativo podem interagir com o eletrólito para uma bateria lipo micro-2s 5600 no estado carregado, resultando na intercalação e desintercalação de iões de lítio. Os iões de lítio intercalados e desintercalados estão apenas relacionados com os iões de lítio do eletrólito, pelo que a capacidade dos eletrodos positivo e negativo fica desequilibrada, e esta parte da perda de capacidade não pode ser recuperada durante o carregamento. como:
O eletrodo positivo de óxido de manganês de lítio e o solvente terão um efeito micro-2s 5600 lipo battery, resultando em auto-descarga e perda irreversível de capacidade:
LiyMn2O4+xLi++xe-→Liy+xMn2O4
Moléculas de solvente (como PC) são oxidadas como eletrodo negativo da micro bateria lipo 2s 5600 na superfície do material condutor negro de fumo ou coletor de corrente:
xPC→xPC-radical+xe-
De forma semelhante, o material ativo negativo pode interagir com o eletrólito para causar auto-descarga e causar perda irreversível de capacidade, e o eletrólito (como LiPF6) é reduzido no material condutor:
PF5+xe-→PF5-x
O carbeto de lítio no estado carregado é oxidado removendo íons de lítio como o eletrodo negativo da micro bateria lipo 2s 5600:
LiyC6→Liy-xC6+xLi+++xe-
Fatores que afetam a auto-descarga: o processo de fabricação do material do eletrodo positivo, o processo de fabricação da bateria lipo 2s 5600, as propriedades do eletrólito, a temperatura e o tempo.
A taxa de auto-descarga é controlada principalmente pela taxa de oxidação do solvente, portanto a estabilidade do solvente afeta a vida útil de armazenamento da bateria lipo 2s 5600.
A oxidação do solvente ocorre principalmente na superfície do negro de fumo, e reduzir a área de superfície do negro de fumo pode controlar a taxa de auto-descarga, mas para materiais catódicos LiMn2O4, é igualmente importante reduzir a área de superfície dos materiais ativos, e o papel da superfície do coletor de corrente na oxidação do solvente não pode ser ignorado.
O vazamento de corrente através do separador da bateria lipo 2s 5600 também pode causar auto-descarga na bateria Li-ion lipo 2s 5600, mas este processo é limitado pela resistência do separador, ocorre a uma taxa muito baixa e é independente da temperatura. Considerando que a taxa de auto-descarga da bateria lipo 2s 5600 é fortemente dependente da temperatura, este processo não é o principal mecanismo na auto-descarga.
Se o eletrodo negativo estiver em estado totalmente carregado e o eletrodo positivo se auto-descargar, o equilíbrio de capacidade na bateria lipo 2s 5600 será destruído, resultando em perda permanente de capacidade.

Durante auto-descarga prolongada ou frequente, o lítio pode depositar-se no carbono, aumentando o desequilíbrio de capacidade entre os eletrodos.
Pistoia et al. compararam as taxas de auto-descarga de três principais cátodos de óxidos metálicos em vários eletrólitos e descobriram que as taxas de auto-descarga variavam com diferentes eletrólitos. É apontado que os produtos de oxidação da auto-descarga bloqueiam os microporos no material do eletrodo, dificultando a intercalação e extração do lítio, aumentando a resistência interna e reduzindo a eficiência de descarga, resultando em perda irreversível de capacidade.
Para mais informações sobre baterias de lítio, por favor clique abaixo:
Básicos da modelagem da bateria lipo 2s 5600mah