N/P oranının 1s lipo pil üzerindeki etkisi nedir?

1. N/P oranının 1s lipo pil üzerindeki etkisi nedir

Genellikle N/P oranının çok büyük olduğunu, yani negatif elektrodun çok büyük olduğunu düşünürüz; bu, 1s lipo pilin negatif elektrodunun sığ şarj ve deşarjına ve pozitif elektrodun derin şarj ve deşarjına neden olur (ve tabii ki tam tersi, bu sadece çok genel bir ifadedir). Tam şarjlı negatif elektrodun lityum çökelmesi kolay değildir (yumuşak ve sert karbon, LTO malzemeleri gibi bazı malzemeler lityum çökelmez), bu daha güvenlidir, ancak 1s lipo pilin pozitif elektrodunun oksidasyon durumundaki artış güvenlik riskini artırır.

1s lipo pilin negatif elektrodunun ilk etkisi aynı kaldığından, daha fazla kısmın reaksiyona girmesi gerekir. Aynı zamanda kinetik etkiler nedeniyle pozitif elektrodun gram kapasitesi düşük olur, ancak N/P belirli bir seviyede yetersiz olduğunda, pozitif elektrodun tam olarak kullanılamaması gram kapasite performansını da etkiler. Özetle, uygun bir N/P oranı bulmak çok önemlidir.

Grafit negatif elektrotlu 1s lipo pilin N/P oranı 1.0'dan büyük olmalıdır, genellikle 1.04~1.20 aralığındadır. Bu, öncelikle güvenlik tasarımı içindir, özellikle negatif elektrottaki lityum çökelmesini önlemek için ve kaplama sapması gibi proses yeteneği tasarımda dikkate alınmalıdır. Ancak, N/P çok büyük olduğunda, 1s lipo pilin geri dönüşümsüz kapasite kaybı, 1s lipo pilin düşük kapasiteye sahip olmasına ve enerji yoğunluğunun da azalmasına neden olur.
Lipo pil kapasitesinin azalması hakkında bu makalede detaylı bir tanıtım bulunmaktadır:
2s 5600 lipo pilin kapasite azalmasının nedenlerini ayrıntılı olarak açıklayın

Lityum titanatı negatif elektrot için pozitif elektrot fazla tasarımı benimsenir ve 1s lipo pilin kapasitesi lityum titanatı negatif elektrot kapasitesi ile belirlenir. Pozitif elektrotun aşırı tasarımı, 1s lipo pilin yüksek sıcaklık performansını artırmaya faydalıdır: yüksek sıcaklık gazı esas olarak negatif elektrottan gelir. Pozitif elektrot aşırı tasarlandığında, negatif elektrot potansiyeli daha düşüktür ve lityum titanatı yüzeyinde SEI filmi oluşması daha kolaydır.

2. 1s lipo pilin pozitif elektrotu üzerindeki N/P oranının etkisi

N/P oranı çok yüksekse, 1s lipo pilin pozitif elektrot malzemesinin oksidasyon durumu artar. Güvenlik sorunlarının yanı sıra, gizli tehlikeler nelerdir? Burada sadece ternary/grafit malzemeler örnek olarak kullanılmıştır.
Fazla N/P oranına sahip bir pil için, tam şarjlı durumda sıcak kutu (130°C/150°C) veya yüksek sıcaklıkta depolama deneyi yapın, pili sökün ve genellikle 1s lipo pilin pozitif tozunun folyodan ayrıldığını ve diyaframın sarardığını bulun.
Öncelikle iki kavram tanımlayın:
Kavram 1: Öncelikle, kutup parçasının farklı pozisyonlarının netleştirilmesi gerekir; parçacıkların farklı pozisyonlarının reaksiyonu uniform olmasa bile, bu, bir kutup parçasının kalınlık yönündeki potansiyel farkı sorununu içerir.
Kavram 2: Ni3+/4+ ve Co3+/4+ enerji bantları O ile örtüşür ve O, serbest radikal formunda kafesten çıkarılır, bu da son derece oksitleyicidir.

Diyaframın sararması oksidasyondan kaynaklanır ve mekanizma çok açıktır. Literatürde, 1s lipo pilin elektrolitine PS gibi kolay oksitlenebilir koruyucu katkı maddelerinin eklenmesinin diyaframın oksidasyonunu hafifletebileceği bildirilmiştir.
Literatürde, 1s lipo pilin negatif elektrot MCMB malzemesinde, negatif elektrot tozu ile akım toplayıcı arasındaki ara yüzey potansiyelinin en negatif olduğu bildirilmektedir; lityum tuzunun birikimi ilk olarak negatif elektrot tozu ile akım toplayıcı arasındaki temas noktasında gerçekleşir ve MCMB malzemesinin kesiti net bir şekilde gözlemlenir. Lityum tuz birikimi anot malzeme ile akım toplayıcı arasındaki temas ara yüzeyinde mevcuttur, ancak grafit bazlı malzemelerde gözlemlenmez.

Ancak, 1s lipo pilin pozitif elektrot SEI filmi üzerine çok az çalışma vardır. Pozitif elektrot tozu ile akım toplayıcı arasındaki temas pozisyonu yüksek potansiyelde olup yüksek oksidasyona sahip olduğundan, bir katman pozitif elektrot lityum tuzu birikiminin oluşacağı varsayılmaktadır (yüksek sıcaklık bu süreci hızlandırır). Reaksiyon ilerledikçe, bu durum 1s lipo pilin pozitif elektrot tozu ile akım toplayıcı arasındaki teması engeller ve pozitif elektrot tozu ile akım toplayıcı arasında soyulmaya neden olur. Spesifik karakterizasyon deneyleri yapılmamıştır, bu da bu makaledeki tartışma noktasıdır. 1s lipo pilin pozitif elektrotundaki soyulma iç direnci artırır ve yüksek sıcaklık kullanım koşullarında doğrudan döngü arızasına yol açar.

3. 1s lipo pilin negatif elektrodu üzerindeki N/P oranının etkisi

Serbest kalan fazla Li, negatif elektrot yüzeyinde lityum tuzlarının çökelmesi için bir Li kaynağı sağlar ve lityum tuzlarının sürekli birikmesi döngü arızasına yol açar. Bu nedenle, çok düşük bir N/P oranı bu riski artırır.
Ama burada başka bir boyutta ne olabileceğini tartışıyoruz, N/P oranı çok yüksek olursa ne olur?

Burada aynı 1s lipo pil pozitif elektrodu kullanılmıştır ve negatif elektrot miktarını ayarlayarak N/P oranı farklıdır. 1s lipo pil deşarjın sonunda, düşük N/P oranına sahip pozitif ve negatif kutupların voltajı düşüktür, pozitif kutup derin, negatif kutup sığdır. 1s lipo pil şarjın sonunda ise, düşük N/P oranına sahip pozitif ve negatif kutupların voltajı da düşüktür, negatif kutup derin şarjlı, pozitif kutup sığ şarjlıdır.

Lipo pil şarj ve deşarjı hakkında bu makaleyi mutlaka okuyun. Makale, Lipo pilin şarj ve deşarj prensibini detaylı olarak tanıtmaktadır:
Lipo pil 4s şarj ve deşarj prensibi, mutlaka iyi saklayın!
Dikkat edilmelidir ki:
1. Bir potansiyel eğrisi, 1s lipo pilin şarj ve deşarj olmak üzere iki sürecini temsil eder ve denge durumunun potansiyeli olarak düşünülebilir.
2. 1s lipo pilin pozitif elektrodunun ilk etkisinden kaynaklanan kapasite kaybı burada göz ardı edilmiştir. İlk etki kaybından sonra bile, farklı N/P oranlarına sahip negatif elektrotlar aynı pozitif eğriye karşılık gelir. 1s lipo pilin pozitif elektrodunun ilk etki kaybının yalnızca şarjın başında meydana geldiği ve şarj sonunda oksidasyon nedeniyle oluşan film oluşumunun burada göz ardı edildiği düşünülmektedir. Gerçek durum, döngünün ilerlemesiyle birlikte oksidasyon film oluşumunun kapasiteyi etkileyeceğidir.

3. Negatif elektrotun ilk etkisinin oranının N/P oranından bağımsız olduğu düşünülür. Bu sabittir. Çok sayıda negatif elektrot vardır ve 1s lipo pil ilk etki yoluyla çok fazla kapasite kaybeder. Reaksiyonun gerçekleştiği aşama da şarjın başındadır.
4. Pozitif ve negatif potansiyeller serbesttir ve tek kısıtlama tam hücre voltajıdır. Deşarj sonu ve şarj sonundaki iki tam hücrenin voltajları sırasıyla eşittir.
1s lipo pilin ilk etkisinde reaksiyona giren negatif elektrot oranı aynı olduğundan ve toplam negatif elektrot miktarı farklı olduğundan, daha fazla negatif elektrota ve daha az negatif elektrota sahip negatif elektrotun şarj-deşarj eğrileri, aynı pozitif elektrot şarj-deşarj eğrisine karşılık gelen bir faz farkı üretir.

Pozitif elektrot potansiyeli lityum interkalasyonu arttıkça (deşarj süreci) kademeli olarak azaldığından, 1s lipo pil negatif elektrot de-Li/negatif elektrot voltaj yükselişi sürecinde, pozitif elektrot deşarj eğrisinin kullanıldığı pozisyon, daha fazla negatif elektrota ve daha az negatif elektrota sahip negatif elektrot deşarj eğrisinin sonuna karşılık gelir: Farklı olarak, daha az negatif elektrota sahip negatif deşarj sonuna karşılık gelen 1s lipo pilin pozitif voltajı daha düşüktür.

Aynı tam pil voltajına ulaşmak için, daha az negatif elektrota sahip negatif elektrotun voltajı daha az yükselir, bu da negatif elektrottan aşırı Li çıkarılmasını önler. Negatif elektrottan aşırı Li çıkarılması 1s lipo pilin SEI filminin zarar görmesine ve yeniden oluşmasına neden olarak döngü arızasına yol açar. Bu analiz yöntemi şarj sonu için de uygulanabilir ve 1s lipo pilin pozitif elektrotu aşırı olduğunda pozitif elektrotun sığ şarjda, negatif elektrotun ise derin şarjda olduğu sonucuna varılır.

Özet

Küçük N/P oranına sahip bir 1s lipo pil için, yani negatif elektrot fazlası olan bir 1s lipo pilde, pozitif elektrot döngüde sığ şarj ve derin deşarj durumuna ulaşabilir, negatif elektrot ise derin şarj ve sığ deşarj durumundadır. Tersi de geçerlidir.
Bugünlük yukarıdaki tüm içerik bu kadar. Umarım bu makale sayesinde herkes 1s lipo pilin N/P oranını ve lipo pil N/P oranının pil üzerindeki etkisini anlayabilir. Daha fazla lipo pil bilgisi aşağıda okunabilir:
2s 5600 lipo pilin kapasite azalmasının nedenlerini ayrıntılı olarak açıklayın