锂离子电池是发展最快的二次电池镉镍和镍氢电池。其高能量特性使其未来看起来明亮。然而,锂离子电池是不完美的,他们最大的问题是稳定的充放电循环。本文总结并分析了可能的锂离子电池容量衰减的原因,包括过度充电,电解液分解,自放电。
锂离子电池有不同的嵌入能量在两个电极之间的嵌入反应。获得最佳性能的电池,两个主机电极的容量比应该保持在一个平衡值。
在锂离子电池,容量平衡是表示为正到负端子的质量比,
即:γ= m + / m - =ΔxC /ΔyC +
在上面的方程中,C指电极的库仑理论能力,和ΔxΔy指化学计量的锂离子嵌入到正面和负面的电极,分别。可以看到从上面的方程,所需的质量比波兰人取决于相应的库仑能力两极和可逆锂离子的数量。
一般来说,小质量比会导致不完整的负极材料的利用率;更大的质量比可能有安全隐患,由于负电极被多收了。简而言之,电池性能是最好的最佳质量比。
对于理想的锂离子电池系统,平衡能力并没有改变在其周期,每个周期的初始容量是一定值,但实际情况要复杂得多。任何副反应,生成或使用锂离子或电子可能导致电池的容量平衡的变化,一旦电池的容量平衡的变化,这种变化是不可逆的,可以积累通过多个周期,对电池性能有严重影响。
在锂离子电池中,除了发生在锂离子的氧化还原反应,也有大量的副反应,如电解液分解、活性物质的溶解,金属锂沉积。
原因一:收费过高
锂lắngđọngđược phủtren bềmặt, ngăn chặn việc陈锂。Điều不dẫnđến giảm hiệu quảxảva mất cong suất做:
①Giảm lượng锂公司thểtai chế;
②金loại锂lắngđọng phảnứng với粪莫伊hoặc chấtđiện phan hỗtrợđểtạo thanh Li2CO3,制药业hoặc cac sản phẩm khac;
③金正日loại锂thườngđược hinh thanh giữađiện cực是弗吉尼亚州芒ngăn公司thểchặn cac lỗcủa莽ngăn va lam tăngđiện trở阮富仲của销;
做bản chất của锂rất sốngđộng, dễphảnứng với chấtđiện phan va越南计量thụchấtđiện表象。Dẫnđến hiệu quảxảgiảm va tổn thất丛suất。
在快速充电,电流密度太大,负极严重两极分化和锂的沉积将更加明显。这种情况很容易发生在相对过剩的情况下积极活跃的物质-活性物。然而,在高充电率,金属锂的沉积可能出现即使正极和负极活性物质比例是正常的。
2、积极反应过度充电
当积极活跃的物质-活性物的比例太低,很容易发生积极的超载。
积极的超载造成的容量损失主要是由于生产电化学惰性物质(如Co3O4 Mn2O3等等),是由破坏能力之间的平衡电极,和能力是不可逆转的损失。
(1)LiyCoO2
LiyCoO2→(1 y) / 3 [Co3O4 + O2 (g)] + yLiCoO2y < 0.4
同时,生成的氧气分解密封锂离子电池的正极材料由于缺乏重组的反应(例如水)的形成和电解液的分解产生的可燃气体积累,后果将不堪设想。
(2)lambda-MNO2
锂锰反应发生在一个国家完全de-lithium:锂锰氧化物的λ-MnO2→Mn2O3 + O2 (g)
3、电解质氧化反应在过度充电
当压力高于4.5 v时,电解质会氧化成不溶性的物质(如Li2Co3)和气体,将屏蔽电极的作用,阻碍锂离子的迁移,导致产能周期期间的损失。
氧化速率影响因素:
阴极材料的表面积
收集材料
添加导电剂(炭黑等)。
类型和炭黑的表面面积
在目前常用的电解质越多,EC / DMC被认为有抗氧化性能最高。的电化学氧化过程解决方案通常表示为解决方案→氧化产品(气体,解决方案,和固体物质)+东北
的氧化溶剂将增加电解液浓度,降低电解液的稳定性,并最终影响电池的容量。假设一小部分电解液消耗每一次充电,将需要更多的电解质在电池组装。为一个常数容器,这意味着加载一个小数量的活性物质,导致初始容量减少。此外,如果一个坚实的产品生产,电极表面的钝化膜形成,这将导致细胞的极化增加,减少细胞的输出电压。
Điện美联社phan hủy củađiện cực dương thường lớn hơn 4、5 v(所以với李+ /李)nen涌khong dễbịphan hủy trenđiện cực dương。Ngược lại, chấtđiện phan有限公司徐hướng phan hủy dễ见鬼hơnởđiện cực。
2。Chấtđiện phan bịphan hủy trenđiện cực问:
电解液对石墨是不稳定的,另一个lithium-embedded碳阴极,并很容易产生不可逆的反应能力。
在最初的充电和放电,电解液分解会在电极表面形成钝化膜。钝化膜分离-碳电极的电解液,防止电解液的进一步分解。因此,负碳电极的结构稳定性。
在理想条件下,电解液的减少是有限的钝化膜的形成阶段,并不再发生在流通过程是稳定的。
钝化膜的形成
减少电解质盐参与钝化膜的形成,有利于稳定的钝化膜,然而
(1)产生的不溶解物质减少伤害减少溶剂的产品;
(2)电解质的浓度减少在e电解质盐减少,最终导致电池容量的损失(LiPF6还原生成的生活,LixPF5-x、PF3O PF3);
(3)钝化膜消耗锂离子的形成,这将导致两极之间的能力不平衡,导致整个电池的具体能力降低。
(4)如果有裂纹钝化膜,溶剂分子可以穿透和钝化膜变厚,这不仅消耗更多锂也可能会阻止微孔隙表面的碳,导致无法锂嵌入和删除,导致不可逆容量损失。在电解液中添加一些无机添加剂,如二氧化碳,一氧化二氮,有限公司,二氧化硫,等等,可以加速钝化膜的形成,并能抑制溶剂的co-embedding和分解,加入冠醚有机添加剂也有同样的效果,其中12 4冠醚是最好的。
因素的电影容量:
(1)碳的类型中使用的过程;
(2)电解液成分;
(3)在电极或电解质添加剂。
离子交换反应预收的表面活性物质粒子其核心,和新相形成覆盖原来的活性物质,和钝化膜较低的离子和电子电导率在粒子表面形成。因此,存储尖晶石有比这更大的极化之前存储。
通过交流阻抗谱的比较分析前后电极材料周期,发现周期数增加,表面钝化层阻力的增加,界面电容减少。结果表明,钝化层的厚度增加而循环的数量。锰溶解和电解液分解导致钝化膜的形成,和高温的条件更适合这些反应。这将导致增加接触电阻和李+迁移活性物质的粒子之间的电阻,使电池的极化增加,充电和放电将是不完整的,容量会减少。
二世。降低电解液的机理
Chấtđiện phan thường chứa cac tạp Chất như氧,弗吉尼亚州弗吉尼亚州nước二氧化碳cac phảnứng氧化还原xảy ra阮富仲作为陈sạc va xả销。保Cơchếkhửcủa chấtđiện phan gồm khử粪莫伊,khửchấtđiện ly va khửtạp chấtở英航khia cạnh:
1,giảm粪莫伊
作为陈khửPC va EC包gồm phảnứngđiện tửva作为陈phảnứng海điện tử,va phảnứng海điện tửtạo thanh Li2CO3:
阮富仲作为陈冯氏điệnđầu天山,川崎thếđiện cực gần bằng O.8V李(李所以với / +), PC / EC公司phảnứngđiện阿花tren比气tạo thanh CH = CHCH3 (g) / CH2 = CH2 (g)弗吉尼亚州LiCO3 (s), dẫnđến tổn thất cong suất khong thểphục hồi trenđiện cực比气。
Cơchếkhửcủa cac chấtđiện phan khac nhau trenđiện cực锂金正日loại vađiện cực dựa tren碳va cac sản phẩm của涌đađược nghien cứu rộng rai va người ta thấy rằng Cơchếphảnứng một电子của PC tạo ra ROCO2Li va丙烯。弗吉尼亚州ROCO2Li rất nhạy cảm với nước vết cac sản phẩm chinh la Li2CO3 va丙烯川崎公司nước vết, nhưng khong公司Li2CO3 naođược tạo ra阮富仲điều kiện许思义。
2。Giảmđiện giải
电解液的还原反应通常被认为是参与碳电极表面膜的形成,所以它的类型和浓度会影响碳电极的性能。在某些情况下,电解液的减少有助于稳定的碳表面,从而形成所需的钝化层。
人们普遍认为,支持电解质比溶剂,容易降低和减少产品都包含在负极沉积膜,影响电池的容量衰减。几个可能发生还原反应与支持电解质如下:
3所示。减少杂质
(1)火腿lượng nước dưthừa阮富仲chấtđiện phan sẽtạo ra cac lớp lắngđọng LiOH va Li2O, khong公司lợi曹việc nhung锂离子,dẫnđến tổn thất cong suất khong thểphục hồi:
李LiOH + + e﹣- Li2O + 1/2 h2 (s)
Kết quảla LiOH (s) lắngđọng tren bềmặt củađiện cực, tạo thanh莽bềmặt公司độbền曹ngăn khong秋李+ nhung农村村民điện cực比气dẫnđến tổn thất cong suất khong thểphục hồi。Một lượng nước nhỏ阮富仲粪莫伊(100 - 300×10 - 6)khongảnh hưởngđến hiệu suất củađiện cực比气。
(2)二氧化碳阮富仲粪莫伊公司thểbịkhửthanh公司va LiCO3 (s) trenđiện cực问:
李co2 + 2 + 2 e + - Li2CO3 +有限公司
公司将增加电池的内部压力,而Li2CO3 (s)将增加电池的内部阻力和影响电池的性能。
(3)溶剂中的氧气的存在也会形成Li2O1/2O2 + 2 e -李+ 2 +→Li2O
由于金属锂和完全Li-embedded碳之间的电位差很小,减少电解质对碳锂相似。
原因三:自放电
自放电指自然失去电子能力的现象在电池使用。锂离子电池自放电导致产能损失两种情况:
一个是可逆容量损失;
另一个是不可逆容量损失。
可逆容量损失是指可以恢复充电能力的丧失,和不可逆容量损失是相反的,积极的和消极的电极与电解质微电池充电状态可能发生的行动,锂离子嵌入和deembedment正负电极埋置和锂离子的嵌入与电解质锂离子,因此积极和消极能力不平衡,这部分的容量损失充电时不能恢复。例如:
锂锰氧化物正极和溶剂会发生微电池行动产生自放电导致不可逆容量损失:
LiyMn2O4 + xLi + + xe -→莉丽+ xMn2O4
Cac phan tử粪莫伊(chẳng hạn nhưPC) bị氧阿花tren bềmặt của vật liệu dẫnđiện muội比hoặc bộ星期四lamđiện cực是của微细胞:
+ xe xPC→xPC gốc tự做
Tương tự,hoạt chất我公司thể公司Tương tac vi销với chấtđiện phan dẫnđến hiện tượng tự冯氏điện dẫnđến tổn thất cong suất khong thểđảo ngược va chấtđiện表象(chẳng hạn nhưLiPF6) bịgiảm tren chất dẫnđiện:
PF5 + xe -→PF5-x
Cacbua锂ởtrạng泰国sạc bị氧阿花lamđiện cực是của销sieu nhỏđểloại bỏcac锂离子:
LiyC6→Liy-xC6 + xLi + + + xe
Cac yếu tốảnh hưởngđến作为陈tự冯氏điện: quy陈sản xuất vật liệuđiện cực dương, quy陈sản xuất销,bản chất của chấtđiện phan nhiệtđộva thời吉安。Tốcđộtự冯氏điện chủyếuđược bởi探照灯使这种感觉kiểm强烈Tốcđộ氧阿花của粪莫伊,vi vậyđộổnđịnh của粪莫伊ảnh hưởngđến tuổi thọlưu trữcủa销。
作为阿华陈牛的粪便莫伊chủyếu xảy ra tren bềmặt muội比giảm diện tich bềmặt của muội比公司thểtốc探照灯使这种感觉kiểm强烈độtự冯氏điện, nhưngđối với vật liệu catốt LiMn2O4, việc giảm diện tich bềmặt của hoạt chất cũng关丽珍trọng khong克姆,va vai有望khong thểbỏ作为bềmặt của bộ星期四阮富仲作为陈阿华牛的粪便莫伊。
罗董rỉđiện作为莽ngăn của销cũng公司thể同性恋ra hiện tượng tự冯氏điện阮富仲销锂离子,nhưng作为陈不bịgiới hạn bởiđiện trởcủa芒ngăn xảy raởtốcđộrất thấp va khong phụthuộc农村村民nhiệtđộ。曹rằng tốcđộtựxảcủa销phụthuộc nhiều农村村民nhiệtđộ,作为陈不khong phải la cơchếtựxảchinh。
Nếu cực是ởtrạng泰国được sạcđầy va cực dương tự冯氏điện,可以bằng粪lượng阮富仲销bịpha vỡ,dẫnđến mất粪lượng vĩnh viễn。
川崎tự冯氏điện阮富仲một thời吉安戴hoặc thường xuyen,锂公司thểlắngđọng tren碳,lam tăng sựmất可以bằng cong suất giữa cac cực。
Tốcđộtự冯氏điện của英航điện cực dương oxit金正日loại chinh阮富仲cac chấtđiện phan khac nhauđađược所以山va người ta thấy rằng Tốcđộtự冯氏điện塞尔đổi theo cac chấtđiện phan khac nhau。Người ta cũng chỉra rằng cac sản phẩm氧阿花của作为陈tự冯氏điện lam tắc cac lỗsieu nhỏtren vật liệuđiện cực,同性恋许思义khăn曹việc nhung va loại bỏ锂,lam tăngđiện trở阮富仲va giảm hiệu suất冯氏điện, dẫnđến tổn thất cong suất khong thểphục hồi。
quetđể微信:everexceed
