Який вплив має співвідношення N/P на 1s літій-полімерний акумулятор?

1. Який вплив має співвідношення N/P на 1s lipo акумулятор

Зазвичай вважають, що занадто велике співвідношення N/P, тобто негативний електрод занадто великий, спричиняє мілке заряджання та розряджання негативного електрода 1s lipo акумулятора та глибоке заряджання та розряджання позитивного електрода (і навпаки, звичайно, це лише дуже загальна заява). Повністю заряджений негативний електрод не схильний до осадження літію (деякі матеріали, такі як м'який і твердий вуглець, матеріали LTO, не осаджують літій), що є безпечнішим, але збільшення ступеня окислення позитивного електрода 1s lipo акумулятора підвищує ризик безпеки.

Оскільки перший ефект негативного електрода 1s lipo акумулятора залишається незмінним, потрібно, щоб більше частин реагували. Водночас через вплив кінетики гравіметрична ємність позитивного електрода буде низькою, але коли N/P недостатнє до певної межі, позитивний електрод не може бути повністю використаний, що також впливає на продуктивність гравіметричної ємності. Підсумовуючи, дуже важливо знайти відповідне співвідношення N/P.

Співвідношення N/P для 1s lipo акумулятора з графітовим негативним електродом має бути більшим за 1.0, зазвичай 1.04~1.20. Це головним чином для безпекового дизайну, щоб запобігти осадженню літію на негативному електроді, а також слід враховувати технологічні можливості, такі як відхилення покриття, при проєктуванні. Однак, коли N/P занадто велике, незворотна втрата ємності 1s lipo акумулятора призведе до низької ємності 1s lipo акумулятора, а також знизиться енергетична щільність 1s lipo акумулятора.
У цій статті про зниження ємності lipo акумулятора наведено детальний опис:
Поясніть детально причини зниження ємності 2s 5600 lipo акумулятора

Для негативного електрода з літій-титанату застосовується надлишковий дизайн позитивного електрода, і ємність 1s lipo акумулятора визначається ємністю негативного електрода з літій-титанату. Надлишковий дизайн позитивного електрода сприяє покращенню високотемпературних характеристик 1s lipo акумулятора: гази при високій температурі в основному походять від негативного електрода. Коли позитивний електрод має надлишковий дизайн, потенціал негативного електрода нижчий, і легше утворюється SEI-плівка на поверхні літій-титанату.

2. Вплив співвідношення N/P на позитивний електрод 1s lipo акумулятора

Якщо співвідношення N/P занадто високе, ступінь окислення позитивного електродного матеріалу 1s lipo акумулятора збільшується. Окрім проблем безпеки, які приховані небезпеки? Тут наведено приклад лише для тернарних/графітових матеріалів.
Для акумулятора з надлишковим співвідношенням N/P виконайте експеримент у гарячій камері (130°C/150°C) або зберігання при високій температурі у повністю зарядженому стані, розберіть акумулятор і зазвичай виявляють, що позитивний порошок 1s lipo акумулятора відокремлюється від фольги, а діафрагма жовтіє.
Спочатку визначимо два поняття:
Концепція 1: По-перше, необхідно уточнити різні положення полюсної пластини, навіть якщо реакція в різних положеннях частинок не є однорідною, що пов'язано з проблемою різниці потенціалів у напрямку товщини полюсної пластини.
Концепція 2: Ni3+/4+ та Co3+/4+ мають перекриваючі енергетичні смуги з O, і O буде вилучатися з решітки у формі вільних радикалів, що є надзвичайно окислювальним.

Пожовтіння діафрагми спричинене окисленням, і механізм цього дуже зрозумілий. У літературі повідомлялося, що додавання легкоокислюваних захисних добавок, таких як PS, до електроліту 1s lipo акумулятора може полегшити окислення діафрагми.
У літературі повідомлялося, що в негативному електроді матеріалу MCMB 1s lipo акумулятора, оскільки потенціал на межі між порошком негативного електрода та струмознімачем є найвід'ємнішим, осадження літієвої солі спочатку відбувається в точці контакту між порошком негативного електрода та струмознімачем, і чітко спостерігається поперечний переріз матеріалу MCMB. Осадження літієвої солі існує на контактному інтерфейсі між анодним матеріалом і струмознімачем, але для матеріалів на основі графіту це не спостерігається.

Однак досліджень SEI-плівки позитивного електрода 1s lipo акумулятора мало. Оскільки контактна позиція між порошком позитивного електрода та струмознімачем має високий потенціал і високе окислення, припускається, що утворюється шар осаду літієвої солі позитивного електрода (висока температура прискорює цей процес реакції), що перешкоджає контакту між порошком позитивного електрода та струмознімачем 1s lipo акумулятора, що призводить до відшарування між порошком позитивного електрода та струмознімачем. Конкретні експерименти з характеристикою не проводилися, що також є предметом суперечок у цій статті. Відшарування позитивного електрода 1s lipo акумулятора збільшує внутрішній опір і безпосередньо призводить до відмови циклу при використанні за високих температур.

3. Вплив співвідношення N/P на негативний електрод 1s lipo акумулятора

Вивільнений надлишок Li забезпечить джерело Li для осадження літієвих солей на поверхні негативного електрода, а безперервне осадження літієвих солей призводить до відмови циклу. Тому занадто низьке співвідношення N/P збільшує цей ризик.
Але тут ми обговорюємо, що може статися в іншому вимірі, що станеться, якщо співвідношення N/P буде занадто високим?

Тут використовується той самий позитивний електрод 1s lipo акумулятора, а співвідношення N/P відрізняється шляхом регулювання кількості негативного електрода. 1s lipo акумулятор знаходиться в кінці розряджання, напруга позитивного та негативного полюсів з низьким співвідношенням N/P низька, позитивний полюс глибокий, а негативний — поверхневий. 1s lipo акумулятор знаходиться в кінці заряджання, і напруга позитивного та негативного полюсів з низьким співвідношенням N/P також низька, негативний полюс глибоко заряджений, а позитивний — поверхнево.

Ви повинні прочитати цю статтю про заряджання та розряджання Lipo акумулятора. У статті детально описано принцип заряджання та розряджання Lipo акумулятора:
Принцип заряджання та розряджання літій-полімерної батареї 4s, обов’язково зберігайте її належним чином!
Слід зазначити:
1. Крива потенціалу представляє два процеси заряджання та розряджання 1s lipo акумулятора, яку можна вважати потенціалом стану рівноваги.
2. Зниження ємності, спричинене першим ефектом позитивного електрода 1s lipo акумулятора, тут ігнорується. Навіть після втрати першого ефекту негативні електроди з різними співвідношеннями N/P відповідають тій самій позитивній кривій. Вважається, що втрата першого ефекту позитивного електрода 1s lipo акумулятора відбувається лише на початку заряджання, а утворення плівки, спричинене окисленням наприкінці заряджання, тут ігнорується. Насправді ж лише з прогресом циклу утворення окисної плівки впливає на ємність.

3. Співвідношення першого ефекту негативного електрода вважається незалежним від співвідношення N/P. Воно є константою. Існує багато негативних електродів, і 1s lipo акумулятор втрачає багато ємності через перший ефект. Стадія, на якій відбувається реакція, також знаходиться на початку заряджання.
4. Потенціали позитивного та негативного електродів вільні, і єдина обмеження — це напруга повної комірки. Напруги двох повних комірок на кінці розряду та кінці заряджання відповідно рівні.
Оскільки співвідношення негативного електрода, що реагує у першому ефекті 1s lipo акумулятора, однакове, а загальна кількість негативних електродів різна, криві заряд-розряд негативного електрода з більшою кількістю негативних електродів і негативного електрода з меншою кількістю негативних електродів утворюють фазовий зсув, що відповідає одній і тій же кривій заряд-розряд позитивного електрода.

Оскільки потенціал позитивного електрода поступово знижується зі збільшенням інтеркаляції літію (процес розряду), у процесі вилучення літію з негативного електрода 1s lipo акумулятора/підвищення напруги негативного електрода, позиція використання кривої розряду позитивного електрода, що відповідає кінцю кривої розряду негативного електрода з більшою та меншою кількістю негативних електродів, відрізняється: напруга позитивного електрода 1s lipo акумулятора, що відповідає кінцю розряду з меншою кількістю негативних електродів, є нижчою.

Щоб досягти однакової повної напруги акумулятора, напруга негативного електрода з меншою кількістю негативних електродів піднімається нижче, що також уникає надмірного вилучення Li з негативного електрода. Надмірне вилучення Li з негативного електрода пошкоджує та реформує SEI плівку 1s lipo акумулятора, що призводить до відмови циклу. Цей метод аналізу також можна застосувати до кінця заряджання, і робиться висновок, що коли позитивний електрод 1s lipo акумулятора надмірний, позитивний електрод перебуває у поверхневому заряді, а негативний — у глибокому заряді.

Підсумок

Для 1s lipo акумулятора з малим співвідношенням N/P, тобто 1s lipo акумулятора з надлишком негативних електродів, позитивний електрод може досягати стану поверхневого заряду та глибокого розряду в циклі, а стан негативного електрода — глибокого заряду та поверхневого розряду. І навпаки.
Отже, наведене вище є повним змістом на сьогодні. Сподіваюся, що через цю статтю всі зможуть зрозуміти співвідношення N/P у 1s lipo акумуляторах та вплив співвідношення N/P на акумулятор. Більше інформації про lipo акумулятори можна прочитати нижче:
Поясніть детально причини зниження ємності 2s 5600 lipo акумулятора