Sähköajoneuvojen markkinoiden kuumuuden vaikutuksesta,litiumioniakut, yhtenä sähköajoneuvojen ydinkomponenteista, on korostettu suuresti. Ihmiset ovat sitoutuneet kehittämään pitkän käyttöiän, tehokkaan ja hyvän turvallisuuden litiumioniakkua. Niiden joukossa vaimennuslitiumioniakkukapasiteetti on erittäin kaikkien huomion arvoinen, vain täysi ymmärrys litiumioniakkujen vaimennuksen syistä tai mekanismista, jotta voidaan määrätä oikea lääke ongelman ratkaisemiseksi, että litiumioniakkujen kapasiteetti miksi vaimennus?
Syitä litiumioniakkujen kapasiteetin heikkenemiseen
1.Positiivinen elektrodimateriaali
LiCoO2 on yksi yleisesti käytetyistä katodimateriaaleista (3C-luokka on laajalti käytetty, ja tehoparistoissa on periaatteessa kolmikomponentti- ja litiumrautafosfaattia). Kun syklien lukumäärä kasvaa, aktiivisten litiumionien häviäminen vaikuttaa enemmän kapasiteetin heikkenemiseen. 200 syklin jälkeen LiCoO2 ei käynyt läpi faasimuutosta, vaan pikemminkin muutos lamellirakenteessa, mikä johti vaikeuksiin Li+:n purkamisessa.
LiFePO4:lla on hyvä rakenteellinen stabiilisuus, mutta anodissa oleva Fe3+ liukenee ja pelkistyy grafiittianodilla olevaksi Fe-metalliksi, mikä lisää anodin polarisaatiota. Yleensä Fe3+:n liukeneminen estetään LiFePO4-hiukkasten päällystyksellä tai elektrolyytin valinnalla.
NCM-kolmiomateriaalit ① Siirtymämetallioksidin katodimateriaalissa olevat siirtymämetalli-ionit liukenevat helposti korkeissa lämpötiloissa, jolloin ne vapautuvat elektrolyyttiin tai kerrostuvat negatiiviselle puolelle aiheuttaen kapasiteetin heikkenemistä; ② Kun jännite on yli 4,4 V vs. Li+/Li, kolmikomponentin rakennemuutos johtaa kapasiteetin heikkenemiseen; ③ Li-Ni sekoitetut rivit, mikä johtaa Li+-kanavien tukkeutumiseen.
LiMnO4-pohjaisten litiumioniakkujen kapasiteetin heikkenemisen tärkeimmät syyt ovat 1. peruuttamattomat vaihe- tai rakenteelliset muutokset, kuten Jahn-Teller-poikkeama; ja 2. Mn:n liukeneminen elektrolyyttiin (HF:n läsnäolo elektrolyytissä), disproportionaatioreaktiot tai pelkistys anodilla.
2. Negatiiviset elektrodimateriaalit
Litiumsaostumisen muodostuminen grafiitin anodipuolella (osa litiumista muuttuu "kuolleeksi litiumiksi" tai muodostaa litiumdendriittejä), alhaisissa lämpötiloissa litiumionidiffuusio hidastuu helposti, mikä johtaa litiumin saostumiseen, ja myös litiumin saostuminen on herkkä kun N/P-suhde on liian alhainen.
SEI-kalvon toistuva tuhoutuminen ja kasvu anodin puolella johtaa litiumin ehtymiseen ja lisääntyneeseen polarisaatioon.
Toistuva litiumin upotus/de-litiumin poistoprosessi piipohjaisessa anodissa voi helposti johtaa tilavuuden laajenemiseen ja piihiukkasten halkeamiseen. Siksi piianodin kohdalla on erityisen tärkeää löytää tapa estää sen tilavuuden kasvu.
3. Elektrolyytti
Tekijät elektrolyytissä, jotka vaikuttavat kapasiteetin heikkenemiseenlitiumioniakutsisältää:
1. Liuottimien ja elektrolyyttien hajoaminen (vakava vika tai turvallisuusongelmat, kuten kaasuntuotanto) orgaanisille liuottimille, kun hapetuspotentiaali on suurempi kuin 5 V vs. Li+/Li tai pelkistyspotentiaali on pienempi kuin 0,8 V (erilainen elektrolyytin hajoamisjännite on erilainen), helppo hajottaa. Elektrolyytille (esim. LiPF6) se on helppo hajota korkeammissa lämpötiloissa (yli 55 ℃) huonon stabiiliuden vuoksi;.
2. Kun syklien lukumäärä kasvaa, elektrolyytin ja positiivisten ja negatiivisten elektrodien välinen reaktio lisääntyy, jolloin massansiirtokapasiteetti heikkenee.
4. Kalvo
Kalvo voi estää elektronit ja suorittaa ionien siirron. Kalvon kyky kuljettaa Li+:a kuitenkin heikkenee, kun kalvon reiät tukkivat elektrolyytin hajoamistuotteet jne. tai kun kalvo kutistuu korkeissa lämpötiloissa tai kun kalvo vanhenee. Lisäksi litiumdendriittien muodostuminen, jotka lävistävät kalvon ja johtavat sisäiseen oikosulkuun, on tärkein syy sen epäonnistumiseen.
5. Nesteen kerääminen
Keräimen aiheuttaman kapasiteetin menetyksen syynä on yleensä keruulaitteen korroosio. Kuparia käytetään negatiivisena kollektorina, koska se on helppo hapettaa suurilla potentiaalilla, kun taas alumiinia käytetään positiivisena kerääjänä, koska siitä on helppo muodostaa litium-alumiiniseos litiumin kanssa alhaisilla potentiaaleilla. Matalajännitteellä (jopa 1,5 V ja alle, ylipurkaus) kupari hapettuu elektrolyytissä Cu2+:ksi ja kerääntyy negatiivisen elektrodin pinnalle, mikä estää litiumin irtoamisen, mikä johtaa kapasiteetin heikkenemiseen. Ja positiivinen puoli, ylilatausakkuaiheuttaa alumiinikeräimen kuoppia, mikä johtaa sisäisen vastuksen kasvuun ja kapasiteetin heikkenemiseen.
6. Varaus- ja purkauskertoimet
Liialliset lataus- ja purkauskertoimet voivat johtaa litiumioniakkujen kapasiteetin heikkenemiseen. Lataus/purkauskertoimen kasvu tarkoittaa, että akun polarisaatioimpedanssi kasvaa vastaavasti, mikä johtaa kapasiteetin laskuun. Lisäksi diffuusion aiheuttama jännitys, joka syntyy latauksesta ja purkamisesta suurilla lisääntymisnopeuksilla, johtaa katodin aktiivisen materiaalin katoamiseen ja akun kiihtyneeseen ikääntymiseen.
Akkujen ylilatauksen ja ylipurkauksen tapauksessa negatiivinen elektrodi on altis litiumin saostumiselle, positiivisen elektrodin liiallisen litiumin poistomekanismi romahtaa ja elektrolyytin oksidatiivinen hajoaminen (sivutuotteiden esiintyminen ja kaasuntuotanto) kiihtyy. Kun akku on ylipurkautunut, kuparifoliolla on taipumus liueta (estää litiumin uppoamisen tai synnyttää suoraan kuparidendriittejä), mikä johtaa kapasiteetin heikkenemiseen tai akun vikaantumiseen.
Latausstrategiatutkimukset ovat osoittaneet, että kun latauksen katkaisujännite on 4 V, latauksen katkaisujännitteen sopiva alentaminen (esim. 3,95 V) voi parantaa akun käyttöikää. On myös osoitettu, että akun pikalataus 100 % SOC:iin heikkenee nopeammin kuin pikalataus 80 % SOC:iin. Lisäksi Li et ai. havaitsi, että vaikka pulssi voi parantaa lataustehoa, akun sisäinen vastus kasvaa merkittävästi ja negatiivisen elektrodin aktiivisen materiaalin menetys on vakava.
7. Lämpötila
Lämpötilan vaikutus kapasiteettiinlitiumioniakuton myös erittäin tärkeä. Käytettäessä korkeammissa lämpötiloissa pitkiä aikoja, akussa esiintyvät sivureaktiot (esim. elektrolyytin hajoaminen) lisääntyvät, mikä johtaa peruuttamattomaan kapasiteetin menettämiseen. Kun akkua käytetään alhaisissa lämpötiloissa pitkiä aikoja, akun kokonaisimpedanssi kasvaa (elektrolyytin johtavuus laskee, SEI-impedanssi kasvaa ja sähkökemiallisten reaktioiden nopeus laskee), ja litiumia saostuu akusta alttiisti.
Yllä oleva on tärkein syy litiumioniakun kapasiteetin heikkenemiseen. Yllä olevan johdannon kautta uskon, että ymmärrät litiumioniakun kapasiteetin heikkenemisen syitä.
Postitusaika: 24.7.2023