Naimpluwensyahan ng mainit na antas ng merkado ng de-kuryenteng sasakyan,mga baterya ng lithium-ion, bilang isa sa mga pangunahing bahagi ng mga de-kuryenteng sasakyan, ay binigyang-diin nang malaki.Ang mga tao ay nakatuon sa pagbuo ng isang mahabang buhay, mataas na kapangyarihan, mahusay na kaligtasan ng lithium-ion na baterya.Kabilang sa mga ito, ang pagpapalambing ngbaterya ng lithium-ionAng kapasidad ay lubos na karapat-dapat sa atensyon ng lahat, tanging ang ganap na pag-unawa sa mga dahilan para sa pagpapahina ng mga baterya ng lithium-ion o ang mekanismo, upang makapagreseta ng tamang gamot upang malutas ang problema, na kapasidad ng mga baterya ng lithium-ion kung bakit ang pagpapahina?
Mga dahilan para sa pagbaba ng kapasidad ng mga baterya ng lithium-ion
1. Positibong materyal na elektrod
Ang LiCoO2 ay isa sa mga karaniwang ginagamit na materyales ng cathode (malawakang ginagamit ang kategoryang 3C, at ang mga power na baterya ay karaniwang nagdadala ng ternary at lithium iron phosphate).Habang tumataas ang bilang ng mga cycle, ang pagkawala ng mga aktibong lithium ions ay nag-aambag ng higit sa pagkabulok ng kapasidad.Pagkatapos ng 200 cycle, ang LiCoO2 ay hindi sumailalim sa isang phase transition, ngunit sa halip ay isang pagbabago sa lamellar structure, na humahantong sa mga paghihirap sa Li+ de-embedding.
Ang LiFePO4 ay may magandang structural stability, ngunit ang Fe3+ sa anode ay natutunaw at bumaba sa Fe metal sa graphite anode, na nagreresulta sa pagtaas ng anode polarization.Sa pangkalahatan ang Fe3+ dissolution ay pinipigilan ng patong ng LiFePO4 particle o ang pagpili ng electrolyte.
NCM ternary na materyales ① Transition metal ions sa transition metal oxide cathode material ay madaling matunaw sa mataas na temperatura, kaya naglalabas sa electrolyte o nagdedeposito sa negatibong bahagi na nagiging sanhi ng pagpapalambing ng kapasidad;② Kapag ang boltahe ay mas mataas sa 4.4V kumpara sa Li+/Li, ang pagbabago sa istruktura ng ternary material ay humahantong sa pagkasira ng kapasidad;③ Pinaghalong mga hilera ng Li-Ni, na humahantong sa pagbara ng mga channel ng Li+.
Ang mga pangunahing sanhi ng pagkasira ng kapasidad sa mga bateryang lithium-ion na nakabatay sa LiMnO4 ay 1. hindi maibabalik na yugto o mga pagbabago sa istruktura, tulad ng aberration ng Jahn-Teller;at 2. dissolution ng Mn sa electrolyte (presensya ng HF sa electrolyte), disproportionation reactions, o pagbabawas sa anode.
2. Negatibong mga materyales sa elektrod
Ang henerasyon ng lithium precipitation sa anode side ng graphite (bahagi ng lithium ay nagiging "dead lithium" o bumubuo ng lithium dendrites), sa mababang temperatura, ang lithium ion diffusion ay madaling bumabagal na humahantong sa lithium precipitation, at ang lithium precipitation ay madaling mangyari. kapag ang N/P ratio ay masyadong mababa.
Ang paulit-ulit na pagkasira at paglaki ng SEI film sa gilid ng anode ay humahantong sa pag-ubos ng lithium at pagtaas ng polariseysyon.
Ang paulit-ulit na proseso ng lithium embedding/de-lithium removal sa silicon-based anode ay madaling humantong sa pagpapalawak ng volume at pagkabigo ng crack ng mga particle ng silikon.Samakatuwid, para sa silicon anode, ito ay lalong kritikal na makahanap ng isang paraan upang pigilan ang pagpapalawak ng dami nito.
3.Electrolyte
Mga salik sa electrolyte na nag-aambag sa pagkasira ng kapasidad ngmga baterya ng lithium-ionisama ang:
1. Pagbulok ng mga solvent at electrolyte (malubhang pagkabigo o mga problema sa kaligtasan tulad ng produksyon ng gas), para sa mga organikong solvent, kapag ang potensyal ng oksihenasyon ay mas malaki kaysa sa 5V kumpara sa Li+/Li o ang potensyal ng pagbabawas ay mas mababa sa 0.8V (iba't ibang electrolyte decomposition boltahe ay iba), madaling mabulok.Para sa electrolyte (hal. LiPF6), madali itong mabulok sa mas mataas na temperatura (higit sa 55 ℃) dahil sa mahinang katatagan;.
2. Habang tumataas ang bilang ng mga cycle, tumataas ang reaksyon sa pagitan ng electrolyte at ng positibo at negatibong mga electrodes, na nagiging dahilan upang humina ang kapasidad ng mass transfer.
4. Dayapragm
Maaaring harangan ng diaphragm ang mga electron at matupad ang paghahatid ng mga ion.Gayunpaman, ang kakayahan ng diaphragm na maghatid ng Li+ ay nababawasan kapag ang mga butas ng diaphragm ay na-block ng mga decomposition na produkto ng electrolyte, atbp., o kapag ang diaphragm ay lumiliit sa mataas na temperatura, o kapag ang diaphragm ay tumatanda.Bilang karagdagan, ang pagbuo ng mga lithium dendrite na tumutusok sa diaphragm na humahantong sa panloob na maikling circuit ay ang pangunahing dahilan ng pagkabigo nito.
5. Pagkolekta ng likido
Ang sanhi ng pagkawala ng kapasidad dahil sa kolektor ay karaniwang ang kaagnasan ng kolektor.Ang tanso ay ginagamit bilang negatibong kolektor dahil madaling mag-oxidize sa mataas na potensyal, habang ang aluminyo ay ginagamit bilang positibong kolektor dahil madaling bumuo ng lithium-aluminum alloy na may lithium sa mababang potensyal.Sa ilalim ng mababang boltahe (kasing baba ng 1.5V at mas mababa, over-discharge), ang tanso ay nag-oxidize sa Cu2+ sa electrolyte at nagdedeposito sa ibabaw ng negatibong elektrod, na humahadlang sa de-embedding ng lithium, na nagreresulta sa pagkasira ng kapasidad.At sa positibong bahagi, ang sobrang pagsingil ngbateryanagiging sanhi ng pitting ng aluminum collector, na humahantong sa pagtaas ng internal resistance at pagkasira ng kapasidad.
6. Charge at discharge factor
Ang mga sobrang charge at discharge multiplier ay maaaring humantong sa pinabilis na pagbaba ng kapasidad ng mga lithium-ion na baterya.Ang pagtaas sa charge/discharge multiplier ay nangangahulugan na ang polarization impedance ng baterya ay tumataas nang naaayon, na humahantong sa pagbaba ng kapasidad.Bilang karagdagan, ang diffusion-induced stress na nabuo sa pamamagitan ng pag-charge at pag-discharge sa mataas na multiplication rate ay humahantong sa pagkawala ng cathode active material at pinabilis na pagtanda ng baterya.
Sa kaso ng overcharging at overdischarging na mga baterya, ang negatibong electrode ay madaling kapitan ng pag-ulan ng lithium, ang positibong electrode na labis na mekanismo ng pag-alis ng lithium ay bumagsak, at ang oxidative decomposition ng electrolyte (ang paglitaw ng mga by-product at produksyon ng gas) ay pinabilis.Kapag ang baterya ay sobrang na-discharge, ang copper foil ay may posibilidad na matunaw (hinahadlangan ang lithium de-embedding, o direktang pagbuo ng mga copper dendrite), na humahantong sa pagkasira ng kapasidad o pagkabigo ng baterya.
Ang mga pag-aaral sa diskarte sa pag-charge ay nagpakita na kapag ang charging cut-off voltage ay 4V, ang naaangkop na pagpapababa ng charging cut-off voltage (hal. 3.95V) ay maaaring mapabuti ang cycle ng buhay ng baterya.Ipinakita rin na ang mabilis na pag-charge ng baterya sa 100% SOC ay mas mabilis na nabubulok kaysa sa mabilis na pag-charge sa 80% SOC.Bilang karagdagan, si Li et al.natagpuan na kahit na ang pulsing ay maaaring mapabuti ang charging efficiency, ang panloob na resistensya ng baterya ay tataas nang malaki, at ang pagkawala ng negatibong electrode active material ay seryoso.
7.Temperatura
Ang epekto ng temperatura sa kapasidad ngmga baterya ng lithium-ionay napakahalaga din.Kapag nagpapatakbo sa mas mataas na temperatura para sa pinalawig na mga panahon, mayroong pagtaas sa mga side reaction sa loob ng baterya (hal., decomposition ng electrolyte), na humahantong sa hindi maibabalik na pagkawala ng kapasidad.Kapag nagpapatakbo sa mas mababang temperatura sa mahabang panahon, tumataas ang kabuuang impedance ng baterya (bumababa ang conductivity ng electrolyte, tumataas ang SEI impedance, at bumababa ang rate ng mga electrochemical reaction), at ang pag-ulan ng lithium mula sa baterya ay madaling mangyari.
Ang nasa itaas ay ang pangunahing dahilan ng pagbaba ng kapasidad ng baterya ng lithium-ion, sa pamamagitan ng pagpapakilala sa itaas, naniniwala akong naiintindihan mo ang mga sanhi ng pagkasira ng kapasidad ng baterya ng lithium-ion.
Oras ng post: Hul-24-2023