Бо таъсири сатҳи гарми бозори мошинҳои барқӣ,батареяҳои литий-ион, ба сифати яке аз ҷузъҳои асосии мошинҳои барқӣ, ба андозаи зиёд таъкид шудааст. Одамон ӯҳдадор мешаванд, ки умри дароз, қудрати баланд, батареяи хуби бехатарии литий-ионро таҳия кунанд. Дар байни онҳо, сустшавиибатареяи литий-иониқтидор хеле сазовори таваҷҷӯҳи ҳама аст, танҳо дарки пурраи сабабҳои сустшавии батареяҳои литий-ионӣ ё механизм, то тавонанд доруи дурустро барои ҳалли мушкилот таъин кунанд, ки иқтидори батареяҳои литий-ионӣ чаро сустшавӣ?
Сабабҳои таназзули иқтидори батареяҳои литий-ионӣ
1.Маводи электроди мусбат
LiCoO2 яке аз маводҳои катодӣ мебошад (категорияи 3С ба таври васеъ истифода мешавад ва батареяҳои барқӣ асосан фосфати оҳани семарӣ ва литий доранд). Бо зиёд шудани шумораи давраҳо, талафоти ионҳои фаъоли литий ба таназзули иқтидор бештар мусоидат мекунад. Пас аз 200 давра, LiCoO2 гузариши фазаро аз сар нагузаронд, балки тағирот дар сохтори ламелҳо ба амал омад, ки боиси мушкилот дар ҷудокунии Li+ гардид.
LiFePO4 устувории хуби сохторӣ дорад, аммо Fe3+ дар анод об мешавад ва то металли Fe дар аноди графит коҳиш меёбад, ки дар натиҷа поляризатсияи анод зиёд мешавад. Умуман, парокандашавии Fe3+ тавассути пӯшонидани зарраҳои LiFePO4 ё интихоби электролит пешгирӣ карда мешавад.
Маводҳои сегонаи NCM ① Ионҳои металлии гузаранда дар маводи катодҳои оксиди металлии гузаранда дар ҳарорати баланд ба осонӣ об мешаванд, аз ин рӯ дар электролит озод мешаванд ё дар паҳлӯи манфӣ ҷойгир мешаванд, ки боиси сустшавии иқтидор мешаванд; ② Вақте ки шиддат аз 4.4V нисбат ба Li+/Li баландтар аст, тағирёбии сохтории маводи сегона боиси таназзули иқтидор мегардад; ③ Қаторҳои омехтаи Li-Ni, ки боиси баста шудани каналҳои Li+ мегардад.
Сабабҳои асосии таназзули иқтидор дар батареяҳои литий-ионӣ дар асоси LiMnO4 инҳоянд 1. марҳилаи бебозгашт ё тағйироти сохторӣ, ба монанди аберратсияи Ҷаҳн-Теллер; ва 2. мањлули Mn дар электролит (мављудияти ХФ дар электролит), реаксияњои диспропорсионї ё камшавї дар анод.
2.Маводҳои электроди манфӣ
Насли боришоти литий дар тарафи анодии графит (қисми литий "литийи мурда" мешавад ё дендритҳои литийро ба вуҷуд меорад), дар ҳарорати паст паҳншавии ионҳои литий ба осонӣ суст мешавад, ки боиси боришоти литий мегардад ва боришоти литий низ майл дорад. вақте ки таносуби N / P хеле паст аст.
Нобудшавии такрорӣ ва афзоиши филми SEI дар тарафи анод боиси камшавии литий ва афзоиши поляризатсия мегардад.
Раванди такрории ҷобаҷогузории литий/де-литий дар аноди бар кремний метавонад ба осонӣ ба васеъшавии ҳаҷм ва шикастани зарраҳои кремний оварда расонад. Аз ин рӯ, барои аноди кремний, дарёфти роҳи пешгирии тавсеаи ҳаҷми он махсусан муҳим аст.
3. Электролит
Омилҳое, ки дар электролит ба таназзули иқтидори он мусоидат мекунандбатареяҳои литий-иондохил мешавад:
1. Таҷзияи маҳлулҳо ва электролитҳо (мушкилоти ҷиддӣ ё мушкилоти бехатарӣ, аз қабили истеҳсоли газ), барои ҳалкунандаҳои органикӣ, вақте ки потенсиали оксидшавӣ аз 5V бештар аз Li+/Li ё потенсиали коҳиш аз 0,8В камтар аст (шиддати таҷзияи электролитҳои гуногун гуногун), осон таҷзия кардан. Барои электролит (масалан, LiPF6), аз сабаби устувории суст дар ҳарорати баландтар (зиёда аз 55 ℃) таҷзия кардан осон аст;.
2. Њангоми зиёд шудани миќдори даврањо реаксияи байни электролит ва электродњои мусбат ва манфї зиёд шуда, ќобилияти интиќоли масса суст мешавад.
4. Диафрагма
Диафрагма метавонад электронҳоро маҳкам кунад ва интиқоли ионҳоро иҷро кунад. Аммо қобилияти интиқоли Li+ ҳангоми маҳкам шудани сӯрохиҳои диафрагма бо маҳсули таҷзияи электролит ва ғайра, ё ҳангоми хурд шудани диафрагма дар ҳарорати баланд ё пиршавии диафрагма коҳиш меёбад. Илова бар ин, ташаккули дендритҳои литий, ки диафрагмаро сӯрох мекунанд, сабаби асосии нокомии он мебошад.
5. Ҷамъоварии моеъ
Сабаби аз даст додани иқтидор дар натиҷаи коллектор умуман зангзании коллектор мебошад. Мис ҳамчун коллектори манфӣ истифода мешавад, зеро он дар потенсиалҳои баланд оксид шудан осон аст, дар ҳоле ки алюминий ҳамчун коллектори мусбат истифода мешавад, зеро дар потенсиали пасти литий хӯлаи литий-алюминий бо литий осон аст. Дар зери шиддати паст (то 1,5 В ва камтар, разряди аз ҳад зиёд) мис дар электролит то Cu2+ оксид шуда, дар рӯи электроди манфӣ мемонад, ки ба ҷаббидашавии литий монеъ мешавад ва боиси таназзули иқтидор мегардад. Ва аз ҷониби мусбат, аз ҳад зиёд пуркуниибатареябоиси чоҳ шудани коллектори алюминий мегардад, ки боиси афзоиши муқовимати дохилӣ ва таназзули иқтидор мегардад.
6. Омилҳои заряднок ва разряд
Зарбкунакҳои аз ҳад зиёди барқ ва разряд метавонад ба таназзули иқтидори батареяҳои литий-ион оварда расонад. Афзоиши мултипликатори заряд/разряд маънои онро дорад, ки муқовимати поляризатсияи батарея мутаносибан зиёд мешавад ва боиси кам шудани иқтидор мегардад. Илова бар ин, фишори барангезандаи диффузия, ки тавассути пур кардан ва холӣ кардан бо суръати баланди афзоиш ба вуҷуд меояд, боиси аз даст додани маводи фаъоли катод ва пиршавии тези батарея мегардад.
Дар сурати аз ҳад зиёд пур кардани батареяҳо, электроди манфӣ ба боришоти литий моил аст, электроди мусбат механизми аз ҳад зиёд хориҷ кардани литий хароб мешавад ва таҷзияи оксидшавии электролит (ба вуҷуд омадани маҳсулоти иловагӣ ва истеҳсоли газ) суръат мегирад. Вақте ки батарея аз ҳад зиёд холӣ мешавад, фолгаи мис майл ба об мешавад (монеъ шудан ба ҷобаҷокунии литий ё мустақиман тавлиди дендритҳои мис), ки боиси таназзули иқтидор ё корношоямии батарея мегардад.
Тадқиқотҳои стратегияи пуркунии барқ нишон доданд, ки вақте ки шиддати қатъи барқ 4V аст, ба таври мувофиқ паст кардани шиддати қатъи барқ (масалан, 3,95V) метавонад мӯҳлати давраи батареяро беҳтар кунад. Инчунин нишон дода шудааст, ки пуркунии босуръати батарея то 100% SOC нисбат ба пуркунии зуд то 80% SOC тезтар мефасад. Илова бар ин, Ли ва дигарон. муайян кард, ки гарчанде импулс метавонад самаранокии пуркунии барқро беҳтар кунад, муқовимати дохилии батарея ба таври назаррас афзоиш хоҳад ёфт ва аз даст додани маводи фаъоли электроди манфӣ ҷиддӣ аст.
7. Ҳарорат
Таъсири ҳарорат ба иқтидорибатареяҳои литий-ионниз хеле муҳим аст. Ҳангоми кор дар ҳарорати баландтар барои муддати тӯлонӣ, афзоиши аксуламалҳои тарафӣ дар дохили батарея (масалан, таҷзияи электролит) ба амал меояд, ки боиси талафоти бебозгашти иқтидор мегардад. Ҳангоми дар ҳарорати пасттар муддати тӯлонӣ кор кардан, муқовимати умумии батарея зиёд мешавад (ноқилии электролитҳо кам мешавад, муқовимати SEI зиёд ва суръати реаксияҳои электрохимиявӣ кам мешавад) ва боришоти литий аз батарея майл дорад.
Дар боло сабаби асосии таназзули иқтидори батареяи литий-ион аст, тавассути муқаддимаи дар боло овардашуда, ман боварӣ дорам, ки шумо дар бораи сабабҳои таназзули иқтидори батареяи литий-ион фаҳмед.
Вақти фиристодан: июл-24-2023