Az elektromos járművek piacának forró foka hatására,lítium-ion akkumulátorok, mint az elektromos járművek egyik alapeleme, nagy hangsúlyt kapott. Az emberek elkötelezettek a hosszú élettartamú, nagy teljesítményű, jó biztonságú lítium-ion akkumulátor kifejlesztése iránt. Ezek közül a csillapításalítium-ion akkumulátora kapacitás nagyon megérdemli mindenki figyelmét, csak a lítium-ion akkumulátorok csillapításának okainak vagy mechanizmusának teljes megértése, hogy a probléma megoldására megfelelő gyógyszert fel lehessen írni, hogy a lítium-ion akkumulátorok kapacitása miért a csillapítás?
A lítium-ion akkumulátorok kapacitáscsökkenésének okai
1. Pozitív elektróda anyaga
A LiCoO2 az egyik leggyakrabban használt katódanyag (a 3C kategóriát széles körben használják, és az akkumulátorok alapvetően háromkomponensű és lítium-vas-foszfátot hordoznak). A ciklusok számának növekedésével az aktív lítium-ionok elvesztése jobban hozzájárul a kapacitás csökkenéséhez. 200 ciklus után a LiCoO2 nem ment át fázisátalakuláson, inkább megváltozott a lamellás szerkezete, ami nehézségeket okozott a Li+ de-beágyazódásában.
A LiFePO4 jó szerkezeti stabilitással rendelkezik, de az anódban lévő Fe3+ feloldódik és a grafit anódon Fefémmé redukálódik, ami fokozott anódpolarizációt eredményez. A Fe3+ feloldódását általában a LiFePO4 részecskék bevonása vagy az elektrolit megválasztása akadályozza meg.
NCM hármas anyagok ① Az átmenetifém-oxid katód anyagában lévő átmeneti fémionok könnyen oldódnak magas hőmérsékleten, így felszabadulnak az elektrolitban, vagy lerakódnak a negatív oldalon, ami kapacitáscsökkenést okoz; ② Ha a feszültség meghaladja a 4,4 V-ot a Li+/Li-hez viszonyítva, a háromkomponensű anyag szerkezeti változása kapacitásromláshoz vezet; ③ Li-Ni kevert sorok, ami a Li+ csatornák blokkolásához vezet.
A LiMnO4 alapú lítium-ion akkumulátorok kapacitáscsökkenésének fő okai: 1. visszafordíthatatlan fázis- vagy szerkezeti változások, mint például a Jahn-Teller aberráció; és 2. Mn oldódása az elektrolitban (HF jelenléte az elektrolitban), diszproporcionálási reakciók vagy redukció az anódon.
2.Negatív elektródák anyagai
A lítium kiválás a grafit anód oldalán (a lítium egy része "halott lítiummá" válik, vagy lítium-dendritek keletkeznek), alacsony hőmérsékleten a lítium-ion diffúziója könnyen lelassul, ami lítium kiváláshoz vezet, és lítium kiválás is hajlamos ha az N/P arány túl alacsony.
Az anódoldali SEI film ismételt megsemmisülése és növekedése a lítium kimerüléséhez és fokozott polarizációhoz vezet.
A szilícium alapú anódban a lítium beágyazás/de-lítium eltávolítása ismételt folyamata könnyen térfogat-növekedéshez és a szilícium részecskék repedéshibájához vezethet. Ezért a szilícium anód esetében különösen fontos megtalálni a módját a térfogat-növekedés gátlására.
3.Elektrolit
Az elektrolitban lévő tényezők, amelyek hozzájárulnak a kapacitás csökkenéséhezlítium-ion akkumulátoroktartalmazza:
1. Oldószerek és elektrolitok bomlása (súlyos meghibásodás vagy biztonsági problémák, például gáztermelés) szerves oldószerek esetében, ha az oxidációs potenciál nagyobb, mint 5 V vs. Li+/Li vagy redukciós potenciál kisebb, mint 0,8 V (különböző elektrolit bomlási feszültség különböző), könnyen lebontható. Az elektrolit (pl. LiPF6) esetében a rossz stabilitás miatt könnyen lebomlik magasabb hőmérsékleten (55 ℃ felett);.
2. A ciklusok számának növekedésével az elektrolit és a pozitív és negatív elektródák közötti reakció fokozódik, így a tömegátadó képesség gyengül.
4.Membrán
A membrán blokkolja az elektronokat és teljesíti az ionok átvitelét. A membrán Li+ szállítási képessége azonban csökken, ha a membrán lyukait az elektrolit bomlástermékei stb. blokkolják, vagy ha a membrán magas hőmérsékleten összezsugorodik, vagy ha a membrán elöregszik. Ezenkívül a membránon áthatoló lítium-dendritek képződése, amely belső rövidzárlathoz vezet, a meghibásodás fő oka.
5. Folyadék gyűjtése
A kollektor miatti kapacitásvesztés oka általában a kollektor korróziója. A rezet negatív kollektorként használják, mert nagy potenciálon könnyen oxidálódik, míg az alumíniumot pozitív kollektorként, mert könnyű lítium-alumínium ötvözetet képezni lítiummal alacsony potenciálon. Alacsony feszültség alatt (akár 1,5 V alatt, túlkisülés) a réz az elektrolitban Cu2+-ra oxidálódik, és lerakódik a negatív elektróda felületére, akadályozva a lítium leépülését, ami kapacitáscsökkenést eredményez. És ami pozitívum, a túltöltés aakkumulátoraz alumínium kollektor lyukacsosodást okoz, ami a belső ellenállás növekedéséhez és a kapacitás csökkenéséhez vezet.
6. Töltési és kisütési tényezők
A túlzott töltési és kisütési szorzók a lítium-ion akkumulátorok kapacitásának gyorsuló csökkenéséhez vezethetnek. A töltés/kisütés szorzó növekedése azt jelenti, hogy az akkumulátor polarizációs impedanciája ennek megfelelően növekszik, ami a kapacitás csökkenéséhez vezet. Ezenkívül a nagy szaporodási sebesség melletti töltés és kisütés által generált diffúzió által kiváltott feszültség a katód aktív anyagának elvesztéséhez és az akkumulátor felgyorsult öregedéséhez vezet.
Az akkumulátorok túltöltése és túltöltése esetén a negatív elektróda hajlamos a lítium kicsapódására, a pozitív elektróda túlzott lítium-eltávolító mechanizmusa összeomlik, és az elektrolit oxidatív bomlása (melléktermékek és gázképződés) felgyorsul. Ha az akkumulátor túlzottan lemerült, a rézfólia hajlamos feloldódni (megakadályozza a lítium beágyazódását, vagy közvetlenül rézdendriteket termel), ami kapacitáscsökkenéshez vagy az akkumulátor meghibásodásához vezet.
A töltési stratégiai tanulmányok kimutatták, hogy amikor a töltési megszakítási feszültség 4 V, a töltési megszakító feszültség megfelelő csökkentése (pl. 3,95 V) javíthatja az akkumulátor élettartamát. Azt is kimutatták, hogy az akkumulátor 100%-os SOC-ra történő gyors töltése gyorsabban bomlik le, mint a 80%-os SOC-ra történő gyorstöltés. Ezenkívül Li és mtsai. azt találta, hogy bár a pulzálás javíthatja a töltési hatékonyságot, az akkumulátor belső ellenállása jelentősen megnő, és a negatív elektródák aktív anyagának elvesztése komoly.
7. Hőmérséklet
A hőmérséklet hatása a kapacitásralítium-ion akkumulátorokis nagyon fontos. Ha hosszabb ideig magasabb hőmérsékleten üzemel, az akkumulátoron belüli mellékreakciók fokozódnak (pl. az elektrolit lebomlása), ami visszafordíthatatlan kapacitásvesztéshez vezet. Alacsonyabb hőmérsékleten történő hosszabb ideig tartó üzemeléskor az akkumulátor teljes impedanciája megnő (csökken az elektrolit vezetőképessége, nő az SEI impedancia és csökken az elektrokémiai reakciók sebessége), és hajlamos lítium kiválásra az akkumulátorból.
A fentiek a fő oka a lítium-ion akkumulátor kapacitásának csökkenésének, a fenti bevezetés révén úgy gondolom, hogy megértette a lítium-ion akkumulátor kapacitásának csökkenésének okait.
Feladás időpontja: 2023. július 24