Dipengaruhi oleh tahap panas pasaran kenderaan elektrik,bateri litium-ion, sebagai salah satu komponen teras kenderaan elektrik, telah banyak ditekankan.Orang ramai komited untuk membangunkan bateri litium-ion yang tahan lama, berkuasa tinggi, keselamatan yang baik.Antaranya, pengecilanbateri litium-ionkapasiti adalah sangat layak untuk perhatian semua orang, hanya pemahaman penuh tentang sebab-sebab pengecilan bateri litium-ion atau mekanisme, untuk dapat menetapkan ubat yang betul untuk menyelesaikan masalah, bahawa kapasiti bateri litium-ion mengapa pengecilan?
Sebab penurunan kapasiti bateri lithium-ion
1.Bahan elektrod positif
LiCoO2 ialah salah satu bahan katod yang biasa digunakan (kategori 3C digunakan secara meluas, dan bateri kuasa pada asasnya membawa fosfat besi terner dan litium).Apabila bilangan kitaran bertambah, kehilangan ion litium aktif menyumbang lebih kepada pereputan kapasiti.Selepas 200 kitaran, LiCoO2 tidak mengalami peralihan fasa, sebaliknya perubahan dalam struktur lamellar, yang membawa kepada kesukaran dalam penyahbenaman Li+.
LiFePO4 mempunyai kestabilan struktur yang baik, tetapi Fe3+ dalam anod larut dan berkurangan kepada logam Fe pada anod grafit, mengakibatkan polarisasi anod meningkat.Secara amnya pembubaran Fe3+ dihalang oleh salutan zarah LiFePO4 atau pilihan elektrolit.
Bahan terner NCM ① Ion logam peralihan dalam bahan katod oksida logam peralihan mudah larut pada suhu tinggi, dengan itu membebaskan dalam elektrolit atau memendap pada bahagian negatif menyebabkan pengecilan kapasiti;② Apabila voltan lebih tinggi daripada 4.4V berbanding Li+/Li, perubahan struktur bahan terner membawa kepada kemerosotan kapasiti;③ Baris bercampur Li-Ni, membawa kepada penyumbatan saluran Li+.
Punca utama kemerosotan kapasiti dalam bateri litium-ion berasaskan LiMnO4 ialah 1. fasa tidak boleh balik atau perubahan struktur, seperti penyimpangan Jahn-Teller;dan 2. pelarutan Mn dalam elektrolit (kehadiran HF dalam elektrolit), tindak balas ketakkadaran, atau pengurangan pada anod.
2.Bahan elektrod negatif
Penjanaan pemendakan litium pada bahagian anod grafit (sebahagian daripada litium menjadi "litium mati" atau menjana dendrit litium), pada suhu rendah, penyebaran ion litium menjadi perlahan dengan mudah membawa kepada pemendakan litium, dan pemendakan litium juga terdedah kepada berlaku apabila nisbah N/P terlalu rendah.
Pemusnahan berulang dan pertumbuhan filem SEI pada bahagian anod membawa kepada pengurangan litium dan peningkatan polarisasi.
Proses berulang pembenaman litium/penyingkiran de-lithium dalam anod berasaskan silikon dengan mudah boleh membawa kepada pengembangan isipadu dan kegagalan retakan zarah silikon.Oleh itu, untuk anod silikon, adalah sangat penting untuk mencari cara untuk menghalang pengembangan volumnya.
3.Elektrolit
Faktor dalam elektrolit yang menyumbang kepada kemerosotan kapasitibateri litium-iontermasuk：
1. Penguraian pelarut dan elektrolit (kegagalan serius atau masalah keselamatan seperti pengeluaran gas), untuk pelarut organik, apabila potensi pengoksidaan lebih besar daripada 5V berbanding Li+/Li atau potensi pengurangan lebih rendah daripada 0.8V (voltan penguraian elektrolit yang berbeza ialah berbeza), mudah terurai.Untuk elektrolit (cth LiPF6), ia mudah terurai pada suhu yang lebih tinggi (melebihi 55 ℃) kerana kestabilan yang lemah;.
2. Apabila bilangan kitaran bertambah, tindak balas antara elektrolit dan elektrod positif dan negatif bertambah, menjadikan kapasiti pemindahan jisim menjadi lemah.
4.Diafragma
Diafragma boleh menyekat elektron dan memenuhi penghantaran ion.Walau bagaimanapun, keupayaan diafragma untuk mengangkut Li+ berkurangan apabila lubang diafragma disekat oleh produk penguraian elektrolit, dsb., atau apabila diafragma mengecut pada suhu tinggi, atau apabila diafragma semakin tua.Di samping itu, pembentukan dendrit litium yang menembusi diafragma yang membawa kepada litar pintas dalaman adalah sebab utama kegagalannya.
5. Mengumpul cecair
Punca kehilangan kapasiti disebabkan oleh pengumpul secara amnya adalah kakisan pengumpul.Kuprum digunakan sebagai pengumpul negatif kerana ia mudah teroksida pada potensi tinggi, manakala aluminium digunakan sebagai pengumpul positif kerana ia mudah untuk membentuk aloi litium-aluminium dengan litium pada potensi rendah.Di bawah voltan rendah (serendah 1.5V dan ke bawah, lebihan nyahcas), kuprum teroksida kepada Cu2+ dalam elektrolit dan mendapan pada permukaan elektrod negatif, menghalang nyahbenam litium, mengakibatkan kemerosotan kapasiti.Dan dari segi positif, pengecasan berlebihanbaterimenyebabkan pitting pengumpul aluminium, yang membawa kepada peningkatan rintangan dalaman dan kemerosotan kapasiti.
6. Faktor caj dan pelepasan
Pengganda cas dan nyahcas yang berlebihan boleh menyebabkan kemerosotan kapasiti dipercepatkan bateri litium-ion.Peningkatan dalam pengganda cas/nyahcas bermakna galangan polarisasi bateri meningkat dengan sewajarnya, membawa kepada pengurangan kapasiti.Di samping itu, tegasan akibat resapan yang dijana dengan mengecas dan menyahcas pada kadar pendaraban yang tinggi membawa kepada kehilangan bahan aktif katod dan penuaan bateri yang dipercepatkan.
Dalam kes pengecasan berlebihan dan lebihan nyahcas bateri, elektrod negatif terdedah kepada pemendakan litium, mekanisme penyingkiran litium berlebihan elektrod positif runtuh, dan penguraian oksidatif elektrolit (berlakunya produk sampingan dan pengeluaran gas) dipercepatkan.Apabila bateri terlalu dinyahcas, kerajang kuprum cenderung untuk larut (menghalang litium nyahbenam, atau terus menjana dendrit kuprum), membawa kepada kemerosotan kapasiti atau kegagalan bateri.
Kajian strategi pengecasan telah menunjukkan bahawa apabila voltan pemotongan pengecasan ialah 4V, menurunkan voltan pemotongan pengecasan dengan sewajarnya (cth, 3.95V) boleh meningkatkan hayat kitaran bateri.Ia juga telah menunjukkan bahawa pengecasan pantas bateri kepada 100% SOC mereput lebih cepat daripada pengecasan pantas kepada 80% SOC.Di samping itu, Li et al.mendapati bahawa walaupun berdenyut boleh meningkatkan kecekapan pengecasan, rintangan dalaman bateri akan meningkat dengan ketara, dan kehilangan bahan aktif elektrod negatif adalah serius.
7.Suhu
Kesan suhu ke atas kapasitibateri litium-ionjuga sangat penting.Apabila beroperasi pada suhu yang lebih tinggi untuk jangka masa yang panjang, terdapat peningkatan dalam tindak balas sampingan dalam bateri (cth, penguraian elektrolit), yang membawa kepada kehilangan kapasiti yang tidak dapat dipulihkan.Apabila beroperasi pada suhu yang lebih rendah untuk jangka masa yang panjang, jumlah impedans bateri meningkat (kekonduksian elektrolit berkurangan, impedans SEI meningkat, dan kadar tindak balas elektrokimia berkurangan), dan pemendakan litium daripada bateri terdedah kepada berlaku.
Di atas adalah sebab utama kemerosotan kapasiti bateri litium-ion, melalui pengenalan di atas saya percaya anda mempunyai pemahaman tentang punca penurunan kapasiti bateri litium-ion.
Masa siaran: Jul-24-2023