Причина ёмкости литиевой батареи 6s — это формула для понимания!

6s lithium battery является самой быстрорастущей вторичной батареей после никель-кадмиевых и никель-водородных батарей. Её высокоэнергетические свойства обещают светлое будущее. Однако 6s lithium battery не идеальна, и её главная проблема — стабильность цикла заряд-разряд. В данной статье суммируются и анализируются возможные причины снижения ёмкости 6s lithium battery: перезаряд.

Баланс ёмкости 6s литиевой батареи

6s литиевая батарея имеет разную энергию интеркаляции при протекании реакции интеркаляции между двумя электродами, и для достижения наилучших характеристик батареи соотношение ёмкости двух основных электродов должно поддерживаться на сбалансированном уровне.
В 6s литиевой батарее баланс ёмкости выражается как массовое соотношение положительного электрода к отрицательному, а именно: γ=m+/m-=ΔxC-/ΔyC+
В приведённой выше формуле C обозначает теоретическую ёмкость в кулонах электрода 6s литиевой батареи, а Δx и Δy обозначают стехиометрическое число ионов лития, внедрённых в отрицательный и положительный электроды литиевого электрода соответственно. Из приведённой формулы видно, что требуемое массовое соотношение двух полюсов зависит от соответствующей ёмкости в кулонах двух полюсов и количества их обратимых ионов лития.

Влияние дисбаланса ёмкости 6s литиевой батареи

В общем, меньшее массовое соотношение приводит к неполному использованию материала отрицательного электрода; большее массовое соотношение может вызвать опасность из-за перезаряда отрицательного электрода. Вкратце, при оптимизированном массовом соотношении характеристики электродов 6s литиевой батареи наилучшие.
Для идеальной системы Li-ion аккумулятора баланс ёмкости не меняется в течение цикла, и начальная ёмкость в каждом цикле имеет определённое значение, но реальная ситуация гораздо сложнее. Любая побочная реакция, которая может генерировать или потреблять ионы лития или электроны, может вызвать изменение баланса ёмкости 6s литиевой батареи. Как только состояние баланса ёмкости 6s литиевой батареи изменяется, это изменение необратимо и может накапливаться в течение нескольких циклов. Это серьёзно влияет на характеристики 6s литиевой батареи. В 6s литиевых батареях, помимо окислительно-восстановительных реакций, происходящих при деинтеркаляции ионов лития, также происходит множество побочных реакций, таких как разложение электролита, растворение активного материала и отложение металлического лития.

Причина дисбаланса ёмкости 6s литиевой батареи: перезаряд

1. Реакция перезаряда графитового отрицательного электрода:
При перезаряде аккумулятора ионы лития легко восстанавливаются и осаждаются на поверхности отрицательного электрода:
Отложившийся литий покрывает поверхность отрицательного электрода, блокируя интеркаляцию лития. Это приводит к снижению эффективности разряда и потере ёмкости из-за:

① Сокращение количества перерабатываемого лития;
② Отложившийся металлический литий реагирует с растворителем или вспомогательным электролитом с образованием Li2CO3, LiF или других продуктов;
③ Металлический литий обычно образуется между отрицательным электродом и сепаратором, что может заблокировать поры сепаратора и увеличить внутреннее сопротивление аккумулятора;

④ Из-за высокой активности лития он легко реагирует с электролитом и расходует его, что приводит к снижению эффективности разряда и потере ёмкости.
Быстрая зарядка, слишком высокая плотность тока, отрицательный электрод сильно поляризован, и отложение лития становится более заметным. Это вероятно при избытке активного материала положительного электрода относительно отрицательного. Однако при высокой скорости зарядки отложение металлического лития может происходить даже при нормальном соотношении активных материалов положительного и отрицательного электродов.

2. Реакция перезаряда положительного электрода
Когда соотношение активного материала положительного электрода к активному материалу отрицательного электрода слишком низкое, вероятен перезаряд положительного электрода.
Потеря ёмкости, вызванная перезарядом положительного электрода, в основном связана с образованием электрохимически инертных веществ (таких как Co3O4, Mn2O3 и др.), которые нарушают баланс ёмкости между электродами, и потеря ёмкости является необратимой.
(1) LiyCoO2
LiyCoO2→(1-y)/3[Co3O4＋O2(g)]＋yLiCoO2 y<0.4
В то же время кислород, образующийся при разложении материала положительного электрода в герметичной 6s литиевой батарее, будет накапливаться из-за отсутствия реакций рекомбинации (например, образования H2O), а также воспламеняющийся газ, образующийся при разложении электролита, и последствия могут быть непредсказуемыми.
(2) λ-MnO2
Реакция литий-марганец происходит при полном делитировании литий-марганцевого оксида: λ-MnO2→Mn2O3+O2(g)

3. Электролит окисляется при перезаряде
При давлении выше 4,5 В электролит окисляется с образованием нерастворимых веществ (таких как Li2Co3) и газа. Эти нерастворимые вещества блокируют микропоры электрода и препятствуют миграции ионов лития, что приводит к потере емкости при циклировании.
Факторы, влияющие на скорость окисления:
Площадь поверхности материала положительного электрода
Материал токоотвода
Добавленный проводящий агент (сажа и др.)
Тип и площадь поверхности сажи
Среди более часто используемых электролитов EC/DMC считается обладающим наивысшей устойчивостью к окислению. Электрохимический процесс окисления раствора обычно выражается как: раствор→продукт окисления (газ, раствор и твердые вещества)+ne-

Окисление любого растворителя увеличивает концентрацию электролита, снижает стабильность электролита и в конечном итоге влияет на емкость батареи. Предполагая, что при каждой зарядке потребляется небольшое количество электролита, при сборке батареи требуется больше электролита. Для постоянного контейнера это означает загрузку меньшего количества активного вещества, что приводит к снижению начальной емкости. Кроме того, если образуется твердый продукт, на поверхности электрода образуется пассивирующая пленка, которая увеличивает поляризацию батареи и снижает выходное напряжение батареи.

Выше приведено полное содержание баланса емкости 6s литиевой батареи, представленное вам сегодня. 6s литиевая батарея имеет разные энергии интеркаляции при протекании реакции интеркаляции между двумя электродами, и для достижения наилучших характеристик батареи два основных электрода имеют разные энергии интеркаляции. Соотношение емкостей должно поддерживаться на сбалансированном уровне; меньшее соотношение массы приводит к неполному использованию материала отрицательного электрода; большее соотношение массы может вызвать опасность для безопасности из-за перезаряда отрицательного электрода. При оптимизированном соотношении массы характеристики электродов 6s литиевой батареи наилучшие; основной причиной дисбаланса емкости 6s литиевой батареи является перезаряд.
Надеюсь, сегодняшний материал был для вас полезен, дополнительная информация будет постоянно обновляться, увидимся в следующем выпуске.