Influenciat pel grau calent del mercat del vehicle elèctric,bateries de ions de liti, com un dels components bàsics dels vehicles elèctrics, s'han destacat en gran mesura.La gent es compromet a desenvolupar una bateria de ions de liti de llarga vida, alta potència i bona seguretat.Entre ells, l'atenuació debateria de ions de litiLa capacitat és molt digna de l'atenció de tothom, només una comprensió completa de les raons de l'atenuació de les bateries d'ions de liti o del mecanisme, per poder prescriure el medicament adequat per resoldre el problema, aquesta capacitat de les bateries d'ions de liti per què la atenuació?
Motius per a la degradació de la capacitat de les bateries d'ions de liti
1.Material d'elèctrode positiu
LiCoO2 és un dels materials de càtode més utilitzats (la categoria 3C s'utilitza àmpliament i les bateries d'alimentació bàsicament porten fosfat de ferro ternari i de liti).A mesura que augmenta el nombre de cicles, la pèrdua d'ions de liti actius contribueix més a la disminució de la capacitat.Després de 200 cicles, LiCoO2 no va experimentar una transició de fase, sinó un canvi en l'estructura lamel·lar, que va provocar dificultats en la desintegració de Li +.
LiFePO4 té una bona estabilitat estructural, però el Fe3 + de l'ànode es dissol i es redueix a Fe metall a l'ànode de grafit, donant lloc a una polarització més gran de l'ànode.Generalment, la dissolució de Fe3+ s'impedeix mitjançant el recobriment de partícules de LiFePO4 o l'elecció de l'electròlit.
Materials ternaris NCM ① Els ions metàl·lics de transició en el material càtode d'òxid de metall de transició són fàcils de dissoldre a altes temperatures, alliberant-se així a l'electròlit o dipositant-se al costat negatiu provocant una atenuació de la capacitat;② Quan la tensió és superior a 4,4 V enfront de Li+/Li, el canvi estructural del material ternari condueix a la degradació de la capacitat;③ Files mixtes de Li-Ni, que provoquen el bloqueig dels canals de Li+.
Les principals causes de la degradació de la capacitat de les bateries d'ions de liti basades en LiMnO4 són 1. canvis de fase o estructurals irreversibles, com ara l'aberració de Jahn-Teller;i 2. dissolució de Mn a l'electròlit (presència de HF a l'electròlit), reaccions de desproporció o reducció a l'ànode.
2.Materials d'elèctrodes negatius
La generació de precipitació de liti al costat de l'ànode del grafit (una part del liti es converteix en "liti mort" o genera dendrites de liti), a baixes temperatures, la difusió dels ions de liti s'alenteix fàcilment, provocant una precipitació de liti, i la precipitació de liti també és propensa a produir-se. quan la relació N/P és massa baixa.
La destrucció i el creixement repetits de la pel·lícula SEI al costat de l'ànode condueixen a l'esgotament del liti i a l'augment de la polarització.
El procés repetit d'incrustació/eliminació de liti a l'ànode basat en silici pot provocar fàcilment l'expansió del volum i la fallada de les esquerdes de les partícules de silici.Per tant, per a l'ànode de silici, és especialment crític trobar una manera d'inhibir la seva expansió de volum.
3.Electròlit
Factors de l'electròlit que contribueixen a la degradació de la capacitat debateries de ions de litiincloure:
1. Descomposició de dissolvents i electròlits (falla greu o problemes de seguretat, com ara la producció de gas), per a dissolvents orgànics, quan el potencial d'oxidació és superior a 5 V enfront de Li+/Li o el potencial de reducció és inferior a 0,8 V (la tensió de descomposició d'electròlit diferent és diferent), fàcil de descompondre.Per a l'electròlit (per exemple, LiPF6), és fàcil de descompondre a temperatura més alta (més de 55 ℃) a causa de la mala estabilitat.
2. A mesura que augmenta el nombre de cicles, augmenta la reacció entre l'electròlit i els elèctrodes positius i negatius, debilitant la capacitat de transferència de massa.
4.Diafragma
El diafragma pot bloquejar els electrons i complir la transmissió d'ions.Tanmateix, la capacitat del diafragma per transportar Li+ es redueix quan els forats del diafragma estan bloquejats pels productes de descomposició de l'electròlit, etc., o quan el diafragma es redueix a altes temperatures o quan el diafragma envelleix.A més, la formació de dendrites de liti que travessen el diafragma provocant un curtcircuit intern és el principal motiu de la seva fallada.
5. Recollida de líquid
La causa de la pèrdua de capacitat a causa del col·lector és generalment la corrosió del col·lector.El coure s'utilitza com a col·lector negatiu perquè és fàcil d'oxidar a alts potencials, mentre que l'alumini s'utilitza com a col·lector positiu perquè és fàcil formar un aliatge de liti-alumini amb liti a potencials baixos.Sota baixa tensió (fins a 1,5 V i per sota, sobredescàrrega), el coure s'oxida a Cu2+ a l'electròlit i es diposita a la superfície de l'elèctrode negatiu, dificultant la desintegració del liti, donant lloc a una degradació de la capacitat.I el costat positiu, la sobrecàrrega delbateriaprovoca la picada del col·lector d'alumini, la qual cosa comporta un augment de la resistència interna i una degradació de la capacitat.
6. Factors de càrrega i descàrrega
Els multiplicadors de càrrega i descàrrega excessius poden provocar una degradació accelerada de la capacitat de les bateries d'ions de liti.Un augment del multiplicador de càrrega/descàrrega significa que la impedància de polarització de la bateria augmenta en conseqüència, provocant una disminució de la capacitat.A més, l'estrès induït per difusió generat per la càrrega i la descàrrega a altes taxes de multiplicació condueix a la pèrdua de material actiu del càtode i a un envelliment accelerat de la bateria.
En el cas de sobrecàrrega i sobredescàrrega de bateries, l'elèctrode negatiu és propens a la precipitació de liti, el mecanisme d'eliminació excessiva de liti de l'elèctrode positiu es col·lapsa i la descomposició oxidativa de l'electròlit (l'aparició de subproductes i producció de gas) s'accelera.Quan la bateria es descarrega en excés, la làmina de coure tendeix a dissoldre's (dificultant la desintegració del liti o generant directament dendrites de coure), provocant una degradació de la capacitat o una fallada de la bateria.
Els estudis d'estratègia de càrrega han demostrat que quan la tensió de tall de càrrega és de 4 V, reduir adequadament la tensió de tall de càrrega (per exemple, 3,95 V) pot millorar la vida útil de la bateria.També s'ha demostrat que la càrrega ràpida d'una bateria al 100% SOC decau més ràpidament que la càrrega ràpida al 80% SOC.A més, Li et al.va trobar que, tot i que el pols pot millorar l'eficiència de càrrega, la resistència interna de la bateria augmentarà significativament i la pèrdua de material actiu de l'elèctrode negatiu és greu.
7.Temperatura
L'efecte de la temperatura sobre la capacitat debateries de ions de lititambé és molt important.Quan es treballa a temperatures més altes durant períodes de temps prolongats, hi ha un augment de les reaccions secundaries dins de la bateria (p. ex., descomposició de l'electròlit), donant lloc a una pèrdua irreversible de capacitat.Quan es treballa a temperatures més baixes durant períodes de temps prolongats, la impedància total de la bateria augmenta (la conductivitat de l'electròlit disminueix, la impedància SEI augmenta i la velocitat de reaccions electroquímiques disminueix) i la precipitació de liti de la bateria és propensa a produir-se.
L'anterior és el motiu principal de la degradació de la capacitat de la bateria d'ions de liti, a través de la introducció anterior, crec que enteneu les causes de la degradació de la capacitat de la bateria d'ions de liti.
Hora de publicació: 24-jul-2023