Что касается идеальной литий-ионной батареи, то баланс емкости не будет меняться в течение ее цикла, а начальная емкость в каждом цикле должна быть определенной величиной. Однако на самом деле ситуация гораздо сложнее. Любая побочная реакция, которая может возникнуть или уничтожить ионы лития, может привести к изменению баланса емкости аккумулятора. Как только баланс емкости батареи изменяется, это изменение становится необратимым и может накапливаться в течение нескольких циклов, серьезно влияя на циклическую производительность батареи. Влияние.
Существует множество факторов, которые влияют на срок службы литий-ионных батарей, но основная причина заключается в том, что количество ионов лития, участвующих в передаче энергии, постоянно уменьшается. Следует отметить, что общее количество литиевых элементов в аккумуляторе не уменьшилось, но активированных ионов лития стало меньше. Они заточены в других местах или каналы активности заблокированы, и они не могут свободно участвовать в цикле зарядки и разрядки.
Затем, когда мы выясним, куда идут эти ионы лития, которые должны участвовать в окислительно-восстановительной реакции, мы сможем выяснить механизм снижения емкости и принять целенаправленные меры, чтобы задержать тенденцию снижения емкости литий-ионных батарей. . Увеличьте срок службы литий-ионных аккумуляторов.
1. Осаждение металлического лития.
Благодаря предыдущему анализу мы понимаем, что металлическая форма лития не должна существовать в литий-ионных батареях. Элемент литий существует либо в виде оксидов металлов, углерод-литиевых соединений, либо в виде ионов.
Осаждение металлического лития обычно происходит на поверхности отрицательного электрода. По определенным причинам, когда ионы лития мигрируют к поверхности отрицательного электрода, часть ионов лития не попадает в активный материал отрицательного электрода, образуя стабильные соединения. Вместо этого они получают электроны и осаждаются на поверхности отрицательного электрода, превращаясь в металлический литий, и больше не участвуют в последующем циклическом процессе, что приводит к снижению емкости.
Такая ситуация обычно вызвана несколькими причинами: зарядка превышает напряжение отключения; зарядка с высокой скоростью; недостаточный материал отрицательного электрода. При перезаряде или недостаточном материале отрицательного электрода отрицательный электрод не может аккумулировать ионы лития, которые мигрируют из положительного электрода, что приводит к отложению металлического лития. При зарядке с высокой скоростью слишком много ионов лития достигают отрицательного электрода за короткий период времени, что приводит к его засорению и отложению.
Отложение металлического лития не только приведет к уменьшению срока службы, но в тяжелых случаях также приведет к короткому замыканию положительного и отрицательного электродов, что приведет к серьезным проблемам с безопасностью.
Чтобы решить эту проблему, необходимо иметь разумное соотношение материалов положительных и отрицательных электродов и в то же время строго ограничивать условия использования литий-ионных батарей, чтобы не допустить превышения лимита использования. Конечно, исходя из производительности, можно частично улучшить и срок службы.
2. Разложение катодных материалов.
Хотя литийсодержащий оксид металла, используемый в качестве материала катода, обладает достаточной стабильностью, при длительном использовании он будет продолжать разлагаться, при этом появятся некоторые электрохимические инертные вещества (такие как Co3O4, Mn2O3 и т. д.) и некоторые горючие газы. Баланс ёмкостей между электродами нарушается, что приводит к необратимой потере ёмкости.
Эта ситуация особенно очевидна в случае перезарядки, иногда может произойти бурное разложение и выделение газа, что не только влияет на емкость аккумулятора, но и создает серьезные риски для безопасности.
Помимо строгого ограничения напряжения отключения зарядки аккумулятора, улучшение химической и термической стабильности материала катода также является возможным методом снижения скорости снижения срока службы.
