Influite de la varma grado de la merkato de elektraj veturiloj,litio-jonaj kuirilaroj, kiel unu el la kernaj komponentoj de elektraj veturiloj, estis emfazitaj en granda mezuro.Homoj kompromitas disvolvi longan vivon, altan potencon, bonan sekurecan litijonan baterion.Inter ili, la mildigo delitio-jona bateriokapablo estas tre inda je ĉies atento, nur plena kompreno de la kialoj de la malfortiĝo de litio-jonaj kuirilaroj aŭ la mekanismo, por povi preskribi la ĝustan medikamenton por solvi la problemon, ke litio-jonaj kuirilaroj kapablo kial la malfortiĝo?
Kialoj de kapacitdegenero de litio-jonaj kuirilaroj
1.Pozitiva elektroda materialo
LiCoO2 estas unu el la ofte uzataj katodaj materialoj (3C-kategorio estas vaste uzata, kaj potencaj kuirilaroj esence portas ternaran kaj litian ferfosfaton).Ĉar la nombro da cikloj pliiĝas, la perdo de aktivaj litiojonoj pli kontribuas al la kapacito dekadenco.Post 200 cikloj, LiCoO2 ne spertis faztransiron, sed prefere ŝanĝon en la lamellarstrukturo, kondukante al malfacilaĵoj en Li+ de-enkonstruado.
LiFePO4 havas bonan strukturan stabilecon, sed la Fe3+ en la anodo dissolviĝas kaj reduktas al Fe-metalo sur la grafita anodo, rezultigante pliigitan anodan polusiĝon.Ĝenerale la Fe3+ dissolvo estas malhelpita per la tegaĵo de LiFePO4-partikloj aŭ la elekto de elektrolito.
NCM ternaraj materialoj ① Transiro metalo jonoj en la transiro metalo rusto katodo materialo estas facile solvi ĉe altaj temperaturoj, tiel liberigante en la elektrolito aŭ deponi sur la negativa flanko kaŭzante kapacito mildigo;② Kiam la tensio estas pli alta ol 4.4V kontraŭ Li+/Lio, la struktura ŝanĝo de la ternara materialo kondukas al kapacita degradado;③ Li-Ni miksitaj vicoj, kondukante al la blokado de Li+-kanaloj.
La ĉefaj kaŭzoj de kapacitdegenero en LiMnO4-bazitaj litiojonaj baterioj estas 1. neinversigeblaj fazoj aŭ strukturaj ŝanĝoj, kiel la Jahn-Teller-aberacio;kaj 2. dissolvo de Mn en la elektrolito (ĉeesto de HF en la elektrolito), misproporciaj reagoj, aŭ redukto ĉe la anodo.
2.Negativaj elektrodaj materialoj
La generacio de litia precipitaĵo ĉe la anoda flanko de grafito (parto de la litio fariĝas "morta litio" aŭ generas litiajn dendritojn), ĉe malaltaj temperaturoj, litiojona disvastigo malrapidiĝas facile kondukante al litia precipitaĵo, kaj ankaŭ litia precipitaĵo estas ema okazi. kiam la N/P-proporcio estas tro malalta.
Ripeta detruo kaj kresko de SEI-filmo ĉe la anoda flanko kondukas al litio-malplenigo kaj pliigita polusiĝo.
La ripeta procezo de litio-enigo/de-litio-forigo en la silicio-bazita anodo povas facile konduki al volumena ekspansio kaj fendetfiasko de la siliciaj partikloj.Tial, por silicia anodo, estas aparte kritike trovi manieron malhelpi ĝian volumenan ekspansion.
3.Elektrolito
Faktoroj en la elektrolito kiuj kontribuas al kapacito degenero delitio-jonaj kuirilarojinkluzivi:
1. Malkomponiĝo de solviloj kaj elektrolitoj (grava malsukceso aŭ sekurecaj problemoj kiel produktado de gaso), por organikaj solviloj, kiam la oksida potencialo estas pli granda ol 5V kontraŭ Li+/Lio aŭ redukta potencialo estas pli malalta ol 0,8V (malsama elektrolita malkompona tensio estas malsama), facile malkomponebla.Por elektrolito (ekz. LiPF6), estas facile putriĝi ĉe pli alta temperaturo (pli ol 55℃) pro malbona stabileco;.
2. Ĉar la nombro da cikloj pliiĝas, la reago inter la elektrolito kaj la pozitivaj kaj negativaj elektrodoj pliiĝas, igante la mastransiga kapacito malfortiĝi.
4.Diafragmo
La diafragmo povas bloki la elektronojn kaj plenumi la transdonon de jonoj.Tamen, la kapablo de la diafragmo transporti Li+ estas reduktita kiam la diafragmtruoj estas blokitaj per putriĝoproduktoj de la elektrolito, ktp., aŭ kiam la diafragmo ŝrumpas ĉe altaj temperaturoj, aŭ kiam la diafragmo maljuniĝas.Krome, la formado de litio-dendritoj trapikantaj la diafragmon kondukante al interna fuŝkontakto estas la ĉefa kialo de ĝia fiasko.
5. Kolekti fluidon
La kialo de kapacitperdo pro la kolektanto estas ĝenerale la korodo de la kolektanto.Kupro estas utiligita kiel la negativa kolektanto ĉar estas facile oksigeni ĉe altaj potencialoj, dum aluminio estas utiligita kiel la pozitiva kolektanto ĉar estas facile formi litian-aluminian alojon kun litio ĉe malaltaj potencialoj.Sub malalta tensio (ekzemple 1.5V kaj malsupre, tro-senŝargiĝo), kupro oksigeniĝas al Cu2+ en la elektrolito kaj deponiĝas sur la surfaco de la negativa elektrodo, malhelpante la de-enkonstruadon de litio, rezultigante kapacitdegeneron.Kaj sur la pozitiva flanko, troŝarĝado de lakuirilarokaŭzas pikadon de la aluminiokolektilo, kiu kondukas al pliiĝo en interna rezisto kaj kapacitdegenero.
6. Ŝarĝo kaj malŝarĝo faktoroj
Troaj ŝargaj kaj senŝargiĝmultiplikatoj povas konduki al akcelita kapacitdegenero de litiojonaj baterioj.Pliiĝo en la ŝargo/senŝargiĝmultiplikato signifas, ke la polusiimpedanco de la baterio pliiĝas sekve, kondukante al malkresko de kapacito.Krome, la disvastig-induktita streso generita per ŝargado kaj malŝarĝo ĉe altaj multiplikaj indicoj kondukas al la perdo de katoda aktiva materialo kaj akcelita maljuniĝo de la baterio.
En la kazo de troŝarĝado kaj tromalŝarĝado de kuirilaroj, la negativa elektrodo estas inklina al litia precipitaĵo, la pozitiva elektrodo troa litio-foriga mekanismo kolapsas, kaj la oksidativa putriĝo de la elektrolito (la apero de kromproduktoj kaj gasproduktado) akceliĝas.Kiam la baterio estas tro-eligita, la kuprofolio tendencas dissolviĝi (malhelpante litian de-enkonstruadon, aŭ rekte generante kuprajn dendritojn), kaŭzante kapacitdegeneron aŭ bateriofiaskon.
Studoj pri ŝarĝo-strategio montris, ke kiam la ŝarĝa interrompa tensio estas 4V, konvene malaltigi la ŝarĝan interrompan tension (ekz. 3.95V) povas plibonigi la ciklan vivon de la baterio.Estis ankaŭ montrite, ke rapida ŝarĝo de kuirilaro al 100% SOC kadukiĝas pli rapide ol rapida ŝarĝo al 80% SOC.Krome, Li et al.trovis, ke kvankam pulsado povas plibonigi la ŝarĝan efikecon, la interna rezisto de la kuirilaro signife altiĝos, kaj la perdo de negativa elektroda aktiva materialo estas grava.
7.Temperatura
La efiko de temperaturo sur la kapablo delitio-jonaj kuirilarojestas ankaŭ tre grava.Dum funkciado ĉe pli altaj temperaturoj dum plilongigitaj tempodaŭroj, ekzistas pliiĝo en flankreagoj ene de la baterio (ekz., putriĝo de la elektrolito), kondukante al nemaligebla perdo de kapacito.Kiam funkcias ĉe pli malaltaj temperaturoj por plilongigitaj tempodaŭroj, la totala impedanco de la baterio pliiĝas (elektrolita konduktivo malpliiĝas, SEI-impedanco pliiĝas, kaj la indico de elektrokemiaj reakcioj malpliiĝas), kaj litia precipitaĵo de la baterio estas ema okazi.
Ĉi-supra estas la ĉefa kialo de litio-jona baterio-kapacito-degenero, per la supra enkonduko mi kredas, ke vi havas komprenon pri la kaŭzoj de litio-jona baterio-kapacito-degenero.
Afiŝtempo: Jul-24-2023