Каков эффект соотношения N/P на 1s литий-полимерный аккумулятор?

1. Какое влияние оказывает соотношение N/P на 1s lipo аккумулятор

Обычно считается, что слишком большое соотношение N/P, то есть слишком большой отрицательный электрод, приведет к мелкому заряду и разряду отрицательного электрода 1s lipo аккумулятора и глубокому заряду и разряду положительного электрода (и наоборот, конечно, это очень общее утверждение). Полностью заряженный отрицательный электрод не склонен к осаждению лития (некоторые материалы, такие как мягкий и твердый углерод, материалы LTO, не вызывают осаждения лития), что безопаснее, но увеличение степени окисления положительного электрода 1s lipo аккумулятора увеличивает риск безопасности.

Поскольку первый эффект отрицательного электрода 1s lipo аккумулятора остается неизменным, необходимо, чтобы реагировало больше частей. В то же время, из-за влияния кинетики, граммовая емкость положительного электрода будет низкой, но при недостаточном N/P в определенной степени положительный электрод не может быть полностью использован, что также повлияет на производительность граммовой емкости. В итоге, очень важно найти подходящее соотношение N/P.

Соотношение N/P для 1s lipo аккумулятора с графитовым отрицательным электродом должно быть больше 1.0, обычно 1.04~1.20. Это в основном связано с безопасностью конструкции, главным образом для предотвращения осаждения лития на отрицательном электроде, а также с учетом технологических возможностей, таких как отклонения при нанесении покрытия. Однако, если N/P слишком велико, необратимая потеря емкости 1s lipo аккумулятора приведет к низкой емкости аккумулятора, а также снизится энергетическая плотность 1s lipo аккумулятора.
В этой статье подробно рассматривается снижение емкости lipo аккумулятора:
Подробно объясните причины снижения емкости 2s 5600 lipo аккумулятора

Для отрицательного электрода из литий-титаната применяется избыточный дизайн положительного электрода, и емкость 1s lipo аккумулятора определяется емкостью литий-титанатного отрицательного электрода. Избыточный дизайн положительного электрода способствует улучшению высокотемпературных характеристик 1s lipo аккумулятора: основной источник газа при высокой температуре — отрицательный электрод. При избыточном дизайне положительного электрода потенциал отрицательного электрода ниже, и легче формируется SEI-пленка на поверхности литий-титаната.

2. Влияние соотношения N/P на положительный электрод 1s lipo аккумулятора

Если соотношение N/P слишком высоко, степень окисления положительного материала 1s lipo аккумулятора увеличивается. Помимо проблем с безопасностью, каковы скрытые опасности? Здесь в качестве примера используются только материалы на основе тернарных соединений/графита.
Для аккумулятора с избыточным соотношением N/P проводят испытание в горячей камере (130°C/150°C) или испытание на хранение при высокой температуре в полностью заряженном состоянии, разбирают аккумулятор и обычно обнаруживают, что положительный порошок 1s lipo аккумулятора отделяется от фольги, а диафрагма желтеет.
Сначала определим два понятия:
Концепция 1: Прежде всего необходимо прояснить различные положения полюсного элемента, даже если реакция в разных точках частиц неоднородна, что связано с проблемой разности потенциалов в направлении толщины полюсного элемента.
Концепция 2: Ni3+/4+ и Co3+/4+ имеют перекрывающиеся энергетические зоны с O, и O будет извлекаться из решетки в виде свободных радикалов, что является крайне окисляющим.

Пожелтение диафрагмы вызвано окислением, и механизм этого очень ясен. В литературе сообщается, что добавление легко окисляемых защитных добавок, таких как PS, в электролит 1s lipo аккумулятора может смягчить окисление диафрагмы.
В литературе сообщается, что в отрицательном электроде из материала MCMB для 1s lipo аккумулятора, поскольку потенциал интерфейса между порошком отрицательного электрода и токосъемником является самым отрицательным, осаждение литиевой соли сначала происходит в месте контакта между порошком отрицательного электрода и токосъемником, и на поперечном сечении материала MCMB четко наблюдается осаждение литиевой соли на контактном интерфейсе между анодным материалом и токосъемником, но для материалов на основе графита это не наблюдается.

Однако исследований SEI-пленки положительного электрода 1s lipo аккумулятора мало. Поскольку контактная точка между порошком положительного электрода и токосъёмником находится при высоком потенциале и подвергается сильному окислению, предполагается, что образуется слой осадка литиевой соли положительного электрода (высокая температура ускоряет этот процесс реакции), который препятствует контакту между порошком положительного электрода и токосъёмником 1s lipo аккумулятора, вызывая отслоение между порошком положительного электрода и токосъёмником. Конкретные экспериментальные исследования не проводились, что также является спорным моментом в данной работе. Отслоение положительного электрода 1s lipo аккумулятора увеличивает внутреннее сопротивление и напрямую приводит к отказу цикла при использовании в условиях высокой температуры.

3. Влияние соотношения N/P на отрицательный электрод 1s lipo аккумулятора

Освобождённый избыточный Li обеспечит источник лития для осаждения литиевых солей на поверхности отрицательного электрода, а непрерывное осаждение литиевых солей приводит к отказу цикла. Поэтому слишком низкое соотношение N/P увеличит этот риск.
Но здесь мы обсуждаем, что может произойти в другом измерении, что случится, если соотношение N/P слишком высоко?

Здесь используется тот же положительный электрод 1s lipo аккумулятора, а соотношение N/P различается за счёт регулировки количества отрицательного электрода. 1s lipo аккумулятор находится в конце разрядки, напряжение положительного и отрицательного полюсов с низким соотношением N/P низкое, положительный полюс глубокий, а отрицательный — мелкий. 1s lipo аккумулятор находится в конце зарядки, и напряжение положительного и отрицательного полюсов с низким соотношением N/P также низкое, отрицательный полюс глубоко заряжен, а положительный — мелко заряжен.

Вы должны прочитать эту статью о зарядке и разрядке Lipo аккумулятора. В статье подробно изложен принцип зарядки и разрядки Lipo аккумулятора:
Принцип зарядки и разрядки литий-полимерного аккумулятора 4s, обязательно храните его правильно!
Следует отметить:
1. Кривая потенциала представляет два процесса зарядки и разрядки 1s lipo аккумулятора, которые можно рассматривать как потенциал равновесного состояния.
2. Здесь игнорируется снижение ёмкости, вызванное первым эффектом положительного электрода 1s lipo аккумулятора. Даже после потери первого эффекта отрицательные электроды с разными соотношениями N/P соответствуют одной и той же положительной кривой. Считается, что потеря первого эффекта положительного электрода 1s lipo аккумулятора происходит только в начале зарядки, а образование пленки, вызванное окислением в конце зарядки, здесь игнорируется. На самом деле только с прогрессом цикла образование окислительной пленки влияет на ёмкость.

3. Соотношение первого эффекта отрицательного электрода считается независимым от соотношения N/P. Оно является постоянным. При большом количестве отрицательных электродов 1s lipo аккумулятор теряет много ёмкости через первый эффект. Стадия, на которой происходит реакция, также находится в начале зарядки.
4. Потенциалы положительного и отрицательного электродов свободны, и единственным ограничением является напряжение полной ячейки. Напряжения двух полных ячеек на конце разряда и конце зарядки соответственно равны.
Поскольку доля отрицательного электрода, участвующего в первом эффекте 1s lipo аккумулятора, одинакова, а общее количество отрицательных электродов различно, кривая заряд-разряд отрицательного электрода с большим количеством отрицательных электродов и отрицательного электрода с меньшим количеством отрицательных электродов создаёт фазовый сдвиг, соответствующий одной и той же кривой заряд-разряда положительного электрода.

Поскольку потенциал положительного электрода постепенно снижается с увеличением интеркаляции лития (процесс разряда), в процессе де-литирования отрицательного электрода 1s lipo аккумулятора/повышения напряжения отрицательного электрода, положение использования кривой разряда положительного электрода, соответствующей концу кривой разряда отрицательного электрода с большим и меньшим количеством отрицательных электродов, различается: напряжение положительного электрода 1s lipo аккумулятора, соответствующее концу разряда с меньшим количеством отрицательных электродов, ниже.

Для достижения одинакового полного напряжения аккумулятора напряжение отрицательного электрода с меньшим количеством отрицательных электродов поднимается ниже, что также предотвращает чрезмерное удаление Li с отрицательного электрода. Чрезмерное удаление Li с отрицательного электрода повредит и перестроит SEI-пленку 1s lipo аккумулятора, что приведет к сбою цикла. Этот метод анализа также можно применить к концу зарядки, и делается вывод, что при избытке положительного электрода 1s lipo аккумулятора положительный электрод находится в состоянии мелкой зарядки, а отрицательный — в состоянии глубокой зарядки.

Резюме

Для 1s lipo аккумулятора с малым соотношением N/P, то есть 1s lipo аккумулятора с избытком отрицательных электродов, положительный электрод может достигать состояния мелкой зарядки и глубокого разряда в цикле, а состояние отрицательного электрода — глубокая зарядка и мелкий разряд. И наоборот.
Итак, выше приведено все содержание на сегодня. Надеюсь, что через эту статью все смогут понять соотношение N/P в 1s lipo аккумуляторе и влияние соотношения N/P на аккумулятор. Больше информации о lipo аккумуляторах можно прочитать ниже:
Подробно объясните причины снижения емкости 2s 5600 lipo аккумулятора