Vad är effekten av N/P-förhållandet på 1s lipo-batteri?

1. Vad är effekten av N/P-förhållandet på 1s lipo-batteri

Vanligtvis anser vi att N/P-förhållandet är för stort, det vill säga att den negativa elektroden är för stor, vilket orsakar grund laddning och urladdning av den negativa elektroden i 1s lipo-batteriet, och djup laddning och urladdning av den positiva elektroden (och vice versa, naturligtvis är detta bara ett mycket allmänt uttalande). Den fulladdade negativa elektroden har inte lätt för att fälla ut litium (vissa material, såsom mjuk och hård kol, LTO-material fäller inte ut litium), vilket är säkrare, men ökningen av oxidationsgraden hos den positiva elektroden i 1s lipo-batteriet ökar säkerhetsrisken.

Eftersom den första effekten av den negativa elektroden i 1s lipo-batteriet förblir densamma, behöver fler delar reagera. Samtidigt, på grund av kinetikens påverkan, kommer gramkapaciteten hos den positiva elektroden att vara låg, men när N/P är otillräckligt till en viss grad kan den positiva elektroden inte utnyttjas helt, vilket också påverkar gramkapacitetens prestanda. Sammanfattningsvis är det mycket viktigt att hitta ett lämpligt N/P-förhållande.

N/P-förhållandet för 1s lipo-batteri med grafit negativ elektrod bör vara större än 1,0, vanligtvis 1,04~1,20. Detta är främst för säkerhetsdesign, huvudsakligen för att förhindra litiumutfällning i den negativa elektroden, och processkapaciteten, såsom beläggningsavvikelse, bör beaktas i designen. Men när N/P är för stort kommer den irreversibla kapacitetsförlusten hos 1s lipo-batteriet att resultera i låg kapacitet för 1s lipo-batteriet, och energitätheten för 1s lipo-batteriet kommer också att minska.
Denna artikel om nedbrytning av lipo-batterikapacitet har en detaljerad introduktion:
Förklara i detalj orsakerna till kapacitetsminskningen hos 2s 5600 lipo-batteri

För litiumtitanat-negativ elektroden används en överdimensionering av den positiva elektroden, och kapaciteten hos 1s lipo-batteriet bestäms av kapaciteten hos litiumtitanat-negativ elektroden. Överdimensioneringen av den positiva elektroden är fördelaktig för att förbättra högtemperaturprestandan hos 1s lipo-batteriet: den höga temperaturgasen kommer huvudsakligen från den negativa elektroden. När den positiva elektroden är överdimensionerad är den negativa elektrodpotentialen lägre, och det är lättare att bilda en SEI-film på ytan av litiumtitanat.

2. Effekten av N/P-förhållandet på den positiva elektroden i 1s lipo-batteriet

Om N/P-förhållandet är för högt, kommer oxidationsgraden hos det positiva elektrodmaterialet i 1s lipo-batteriet att öka. Förutom säkerhetsproblem, vilka är de dolda farorna? Här används endast ternära/grafitmaterial som exempel.
För ett batteri med överskott av N/P-förhållande, utför ett hotbox-test (130°C/150°C) eller högtemperaturlagring i ett fulladdat tillstånd, demontera batteriet och man finner vanligtvis att det positiva pulvret i 1s lipo-batteriet har separerats från folien, och membranet gulnar.
Definiera först två begrepp:
Koncept 1: Först och främst är det nödvändigt att klargöra de olika positionerna för polstycket, även om reaktionen vid olika positioner på partiklarna inte är enhetlig, vilket involverar problemet med potentialskillnad i riktning mot tjockleken på ett polstycke.
Koncept 2: Ni3+/4+ och Co3+/4+ har överlappande energiband med O, och O kommer att extraheras från gitterstrukturen i form av fria radikaler, vilket är extremt oxiderande.

Gulningen av membranet orsakas av oxidation, och mekanismen är mycket klar. Det har rapporterats i litteraturen att tillsats av lätt oxiderbara skyddande tillsatser såsom PS till elektrolyten i 1s lipo-batteriet kan lindra oxidation av membranet.
Det har rapporterats i litteraturen att i det negativa elektroden MCMB-materialet i 1s lipo-batteriet, eftersom gränssnittspotentialen mellan det negativa elektrodenpulvret och strömsamlaren är mest negativ, sker avlagring av litiumsalt först vid kontaktpunkten mellan det negativa elektrodenpulvret och strömsamlaren, och tvärsnittet av MCMB-materialet kan tydligt observeras. Avlagring av litiumsalt finns vid kontaktgränssnittet mellan anodmaterialet och strömsamlaren, men det observeras inte för grafitbaserade material.

Det finns dock få studier om den positiva elektroden SEI-filmen i 1s lipo-batteriet. Eftersom kontaktpunkten mellan det positiva elektrodpulvret och strömuppsamlaren är vid hög potential och har hög oxidation, antas att ett lager av positiv elektrod litiumsaltavlagring kommer att bildas (hög temperatur påskyndar denna process). Reaktionen fortskrider), vilket hindrar kontakten mellan det positiva elektrodpulvret och strömuppsamlaren i 1s lipo-batteriet, vilket resulterar i avflagning mellan det positiva elektrodpulvret och strömuppsamlaren. Specifika karakteriseringsexperiment utfördes inte, vilket också är en kontroversiell punkt i denna artikel. Avflagningen av den positiva elektroden i 1s lipo-batteriet ökar det inre motståndet och leder direkt till cykelfel under användningsförhållanden med hög temperatur.

3. Påverkan av N/P-förhållandet på den negativa elektroden i 1s lipo-batteriet

Den frigjorda överskotts-Li kommer att tillhandahålla en Li-källa för avlagring av litiumsalter på den negativa elektrodens yta, och den kontinuerliga avlagringen av litiumsalter leder till cykelns fel. Därför ökar ett för lågt N/P-förhållande denna risk.
Men här diskuterar vi vad som kan hända i en annan dimension, vad händer om N/P-förhållandet är för högt?

Samma 1s lipo-batteris positiva elektrod används här, och N/P-förhållandet är olika genom att justera mängden negativ elektrod. 1s lipo-batteriet är i slutet av urladdningen, spänningen hos de positiva och negativa polerna med ett lågt N/P-förhållande är låg, den positiva polen är djup, och den negativa polen är grund. 1s lipo-batteriet är i slutet av laddningen, och spänningen hos de positiva och negativa polerna med ett lågt N/P-förhållande är också låg, den negativa polen är djupt laddad, och den positiva polen är grunt laddad.

Du måste läsa denna artikel om laddning och urladdning av Lipo-batterier. Artikeln introducerar laddnings- och urladdningsprincipen för Lipo-batterier i detalj:
Lipo-batteri 4s laddnings- och urladdningsprincip, se till att förvara det väl!
Det bör noteras:
1. En potentialkurva representerar de två processerna laddning och urladdning av 1s lipo-batteriet, vilket kan betraktas som potentialen i jämviktstillståndet.
2. Kapacitetsminskningen orsakad av den första effekten från den positiva elektroden i 1s lipo-batteriet ignoreras här. Även efter förlusten av den första effekten motsvarar de negativa elektroderna med olika N/P-förhållanden samma positiva kurva. Det antas att förlusten av den första effekten från den positiva elektroden i 1s lipo-batteriet endast orsakas i början av laddningen, och den filmformation som orsakas av oxidation i slutet av laddningen ignoreras här. Den faktiska situationen är att det först med cykelns framsteg som oxidationsfilmformationen påverkar kapaciteten.

3. Förhållandet för den första effekten av den negativa elektroden anses vara oberoende av N/P-förhållandet. Det är en konstant. Det finns många negativa elektroder, och 1s lipo-batteriet förlorar mycket kapacitet genom den första effekten. Steget där reaktionen sker är också i början av laddningen.
4. De positiva och negativa potentialerna är fria, och den enda begränsningen är spänningen för hela cellen. Spänningarna för de två hela cellerna vid urladdningsänden och laddningsänden är respektive lika.
Eftersom förhållandet för den negativa elektroden som ska reagera i den första effekten av 1s lipo-batteriet är detsamma, och den totala mängden negativa elektroder är olika, uppstår en fasförskjutning i laddnings-urladdningskurvan för den negativa elektroden med fler negativa elektroder och den negativa elektroden med färre negativa elektroder som motsvarar samma positiva elektrod laddnings-urladdningskurva.

Eftersom den positiva elektrodens potential gradvis minskar med ökningen av litiuminterkalation (urladdningsprocess), vid processen för 1s lipo-batteriets negativa elektrod de-Li/negativa elektrodspänningsökning, är användningspositionen för den positiva elektrodens urladdningskurva som motsvarar slutet av den negativa elektrodens urladdningskurva med fler negativa elektroder och färre negativa elektroder: Olika, den positiva spänningen för 1s lipo-batteriet som motsvarar den negativa urladdningsänden med färre negativa elektroder är lägre.

För att uppnå samma fulla batterispänning stiger spänningen på den negativa elektroden med färre negativa elektroder lägre, vilket också undviker överdriven Li-borttagning från den negativa elektroden. Överdriven borttagning av Li från den negativa elektroden skadar och reformerar SEI-filmen i 1s lipo-batteriet, vilket leder till cykelfel. Denna analysmetod kan också tillämpas på laddningsändan, och slutsatsen är att när den positiva elektroden i 1s lipo-batteriet är överdriven, är den positiva elektroden i grund laddning och den negativa elektroden i djup laddning.

Sammanfattning

För ett 1s lipo-batteri med ett litet N/P-förhållande, det vill säga ett 1s lipo-batteri med ett överskott av negativa elektroder, kan den positiva elektroden nå tillståndet med grund laddning och djup urladdning i cykeln, och den negativa elektroden är i tillståndet djup laddning och grund urladdning. Omvänt gäller det.
Nåväl, ovan är hela innehållet för idag. Jag hoppas att alla genom denna artikel kan förstå N/P-förhållandet för 1s lipo-batteri och hur lipo-batteriets N/P-förhållande påverkar batteriet. Mer information om lipo-batterier kan läsas nedan:
Förklara i detalj orsakerna till kapacitetsminskningen hos 2s 5600 lipo-batteri