Qual é o efeito da relação N/P na bateria lipo 1s?

1. Qual é o efeito da relação N/P na bateria lipo 1s

Normalmente pensamos que a relação N/P é demasiado grande, ou seja, o eletrodo negativo é demasiado grande, o que causará uma carga e descarga superficial do eletrodo negativo da bateria lipo 1s, e uma carga e descarga profunda do eletrodo positivo (e vice-versa, claro, esta é apenas uma afirmação muito geral). O eletrodo negativo totalmente carregado não facilita a precipitação de lítio (alguns materiais, como carbono macio e duro, materiais LTO não precipitam lítio), o que é mais seguro, mas o aumento do estado de oxidação do eletrodo positivo da bateria lipo 1s aumenta o risco de segurança.

Como o primeiro efeito do eletrodo negativo da bateria lipo 1s permanece o mesmo, mais partes precisam de reagir. Ao mesmo tempo, devido à influência da cinética, a capacidade em gramas do eletrodo positivo será baixa, mas quando a relação N/P é insuficiente até certo ponto, o eletrodo positivo não pode ser completamente utilizado, o que também afeta o desempenho da capacidade em gramas. Em suma, é muito importante encontrar uma relação N/P adequada.

A relação N/P da bateria lipo 1s com eletrodo negativo de grafite deve ser superior a 1,0, geralmente entre 1,04 e 1,20. Isto é principalmente para o design de segurança, principalmente para evitar a precipitação de lítio no eletrodo negativo, e a capacidade do processo, como o desvio de revestimento, deve ser considerada no design. No entanto, quando a relação N/P é demasiado grande, a perda de capacidade irreversível da bateria lipo 1s resultará numa baixa capacidade da bateria lipo 1s, e a densidade energética da bateria lipo 1s também diminuirá.
Este artigo sobre a atenuação da capacidade da bateria lipo tem uma introdução detalhada:
Explicação detalhada das razões para a decadência da capacidade da bateria lipo 2s 5600

Para o eletrodo negativo de titanato de lítio, é adotado o design de excesso do eletrodo positivo, e a capacidade da bateria lipo 1s é determinada pela capacidade do eletrodo negativo de titanato de lítio. O design excessivo do eletrodo positivo é benéfico para melhorar o desempenho a alta temperatura da bateria lipo 1s: o gás a alta temperatura provém principalmente do eletrodo negativo. Quando o eletrodo positivo é projetado em excesso, o potencial do eletrodo negativo é mais baixo, e é mais fácil formar uma película SEI na superfície do titanato de lítio.

2. O efeito da relação N/P no eletrodo positivo da bateria lipo 1s

Se a relação N/P for demasiado alta, o estado de oxidação do material do eletrodo positivo da bateria lipo 1s aumentará. Para além dos problemas de segurança, quais são os perigos ocultos? Aqui são usados apenas materiais ternários/grafite como exemplo.
Para uma bateria com excesso de relação N/P, realiza-se um teste em caixa quente (130°C/150°C) ou um experimento de armazenamento a alta temperatura em estado totalmente carregado, desmonta-se a bateria, e normalmente encontra-se que o pó positivo da bateria lipo 1s está separado da folha, e o diafragma amarelece.
Primeiro definem-se dois conceitos:
Conceito 1: Em primeiro lugar, é necessário esclarecer as diferentes posições da peça do pólo, mesmo que a reação em diferentes posições das partículas não seja uniforme, o que envolve o problema da diferença de potencial na direção da espessura de uma peça do pólo.
Conceito 2: Ni3+/4+ e Co3+/4+ têm bandas de energia sobrepostas com O, e O será extraído da rede na forma de radicais livres, o que é extremamente oxidante.

O amarelecimento do diafragma é causado pela oxidação, e o mecanismo está muito claro. Foi relatado na literatura que a adição de aditivos protetores facilmente oxidáveis, como PS, ao eletrólito da bateria lipo 1s pode aliviar a oxidação do diafragma.
Foi relatado na literatura que no material MCMB do eletrodo negativo da bateria lipo 1s, uma vez que o potencial da interface entre o pó do eletrodo negativo e o coletor de corrente é o mais negativo, a deposição de sal de lítio ocorre primeiro na posição de contacto entre o pó do eletrodo negativo e o coletor de corrente, e a secção transversal do material MCMB observa-se claramente a existência de deposição de sal de lítio na interface de contacto entre o material do ânodo e o coletor de corrente, mas não é observada para materiais à base de grafite.

No entanto, existem poucos estudos sobre a película SEI do eletrodo positivo da bateria lipo 1s. Como a posição de contacto entre o pó do eletrodo positivo e o coletor de corrente está em alto potencial e tem alta oxidação, presume-se que se formará uma camada de depósito de sal de lítio no eletrodo positivo (a alta temperatura acelera este processo). A reação progride), o que dificulta o contacto entre o pó do eletrodo positivo e o coletor de corrente da bateria lipo 1s, resultando na descamação entre o pó do eletrodo positivo e o coletor de corrente. Os experimentos específicos de caracterização não foram realizados, o que também é o ponto de controvérsia neste artigo. A descamação do eletrodo positivo da bateria lipo 1s aumenta a resistência interna e conduz diretamente à falha do ciclo sob condições de uso a alta temperatura.

3. A influência da relação N/P no eletrodo negativo da bateria lipo 1s

O Li excedente libertado fornecerá uma fonte de Li para a deposição de sais de lítio na superfície do eletrodo negativo, e a deposição contínua de sais de lítio leva à falha do ciclo. Portanto, uma relação N/P demasiado baixa aumentará este risco.
Mas aqui discutimos o que pode acontecer noutra dimensão, o que acontece se a relação N/P for demasiado alta?

Usa-se aqui o mesmo eletrodo positivo da bateria lipo 1s, e a relação N/P é diferente ajustando a quantidade do eletrodo negativo. A bateria lipo 1s está no fim da descarga, a voltagem dos polos positivo e negativo com uma relação N/P baixa é baixa, o polo positivo está profundo, e o polo negativo está superficial. A bateria lipo 1s está no fim da carga, e a voltagem dos polos positivo e negativo com uma relação N/P baixa também é baixa, o polo negativo está profundamente carregado, e o polo positivo está superficialmente carregado.

Deve ler este artigo sobre carga e descarga da bateria Lipo. O artigo apresenta detalhadamente o princípio de carga e descarga da bateria Lipo:
Princípio de carga e descarga da bateria Lipo 4s, certifique-se de armazená-la bem!
Deve notar-se:
1. Uma curva de potencial representa os dois processos de carga e descarga da bateria lipo 1s, que pode ser considerada como o potencial do estado de equilíbrio.
2. A decadência da capacidade causada pelo primeiro efeito do eletrodo positivo da bateria lipo 1s é ignorada aqui. Mesmo após a perda do primeiro efeito, os eletrodos negativos com diferentes relações N/P correspondem à mesma curva positiva. Acredita-se que a perda do primeiro efeito do eletrodo positivo da bateria lipo 1s ocorre apenas no início da carga, e a formação de película causada pela oxidação no fim da carga é ignorada aqui. A situação real é que apenas com o progresso do ciclo, a formação da película de oxidação afetará a capacidade.

3. Considera-se que a proporção do primeiro efeito do eletrodo negativo é independente da relação N/P. É uma constante. Existem muitos eletrodos negativos, e a bateria lipo 1s perde muita capacidade através do primeiro efeito. A fase em que a reação ocorre é também no início da carga.
4. Os potenciais positivo e negativo são livres, e a única limitação é a voltagem da célula completa. As voltagens das duas células completas no fim da descarga e no fim da carga são respectivamente iguais.
Como a proporção do eletrodo negativo a reagir no primeiro efeito da bateria lipo 1s é a mesma, e a quantidade total de eletrodos negativos é diferente, a curva de carga-descarga do eletrodo negativo com mais eletrodos negativos e do eletrodo negativo com menos eletrodos negativos produz uma diferença de fase correspondente à mesma curva de carga-descarga do eletrodo positivo.

Como o potencial do eletrodo positivo diminui gradualmente com o aumento da intercalação de lítio (processo de descarga), no processo de des-Li do eletrodo negativo da bateria lipo 1s/aumento da voltagem do eletrodo negativo, a posição de uso da curva de descarga do eletrodo positivo correspondente ao fim da curva de descarga do eletrodo negativo com mais eletrodos negativos e menos eletrodos negativos é: Diferente, a voltagem positiva da bateria lipo 1s correspondente ao fim da descarga negativa com menos eletrodos negativos é mais baixa.

Para alcançar a mesma voltagem da bateria completa, a voltagem do eletrodo negativo com menos eletrodos negativos sobe menos, o que também evita o grau excessivo de remoção de Li do eletrodo negativo. A remoção excessiva de Li do eletrodo negativo danificará e reformará a película SEI da bateria lipo 1s, resultando em falha do ciclo. Este método de análise também pode ser aplicado ao fim da carga, e conclui-se que quando o eletrodo positivo da bateria lipo 1s é excessivo, o eletrodo positivo está em carga superficial e o eletrodo negativo em carga profunda.

Resumo

Para uma bateria lipo 1s com uma relação N/P pequena, ou seja, uma bateria lipo 1s com excesso de eletrodos negativos, o eletrodo positivo pode atingir o estado de carga superficial e descarga profunda no ciclo, e a condição do eletrodo negativo é carga profunda e descarga superficial. vice-versa.
Bem, o acima é todo o conteúdo de hoje. Espero que através deste artigo, todos possam compreender a relação N/P da bateria lipo 1s, e o impacto da relação N/P da bateria lipo na bateria. Mais informações sobre baterias lipo podem ser lidas abaixo:
Explicação detalhada das razões para a decadência da capacidade da bateria lipo 2s 5600