Podczas ładowania
baterii litowo-jonowej
opady litu nie tylko zmniejszają wydajność baterii i znacznie skracają żywotność baterii, ale także ograniczają szybkie ładowanie baterii i mogą powodować katastrofalne konsekwencje, takie jak spalanie i wybuch.
W serii artykułów omówimy problemy z makroskali akumulatorów litowo-jonowych, warunków pracy, gradientu istniejącego w akumulatorze, testu elektrochemicznego, testu bezpieczeństwa itp., skali mikro (elektroda, cząstka, mikrostruktura itp.) .) i skali atomowej (atom, jon, cząsteczka, bariera energii aktywacji itp.). Dzisiaj omówimy eksperymentalne dowody na skutki uboczne osadzania litu zebrane pod różnymi kątami:
Porównując akumulatory litowo-jonowe z tym samym modelem, naukowcy odkryli, że reakcja uboczna osadzania litu spowodowała, że akumulator szybciej się starzeje, a jego pojemność, gęstość energii i wydajność energetyczna uległy znacznemu osłabieniu.
1.
Wykryj stopień reakcji ubocznej osadzania litu, analizując wydajność kulomba:
mechanizm starzenia się baterii obejmujący reakcję uboczną osadzania litu zmniejsza wydajność kulombowską baterii. Dlatego jest to realna metoda monitorowania stopnia reakcji ubocznej osadzania litu poprzez dokładny pomiar wydajności kulombowskiej baterii litowo-jonowej. Metaliczny lit wytworzony w reakcji ubocznej osadzania litu reaguje z elektrolitem tworząc film SEI, co zmniejsza wydajność kulombowska. Należy zauważyć, że spadek wydajności kulombowskiej nie jest w całości spowodowany reakcją uboczną osadzania litu. Na przykład odpadanie aktywnych materiałów elektrody, tworzenie filmu SEI i zablokowanie mikrospor na powierzchni elektrody zwiększy rezystancję wewnętrzną akumulatora i spowoduje nieodwracalną utratę pojemności. Zjawiska te zmniejszą sprawność kulombowska.
2. Pozorną energię aktywacji reakcji ubocznej osadzania litu otrzymujemy analizując krzywą Arrheniusa:
krzywą Arrheniusa można uzyskać z krzywej tłumienia pojemności w różnych temperaturach, testując cykl rozładowania akumulatora litowo-jonowego w różnych temperaturach (patrz rysunek poniżej). Gdy temperatura jest wysoka, nie zachodzi reakcja uboczna osadzania litu, rozpuszczanie dodatnich materiałów aktywnych i tworzenie filmu SEI na powierzchni elektrod dodatnich i ujemnych przyspieszają wraz ze wzrostem temperatury, a także szybkością starzenia się akumulatora przyspiesza; Gdy temperatura jest niska, na scenie pojawia się reakcja uboczna osadzania litu, która nagle zmienia mechanizm starzenia. Ponieważ reakcja uboczna osadzania litu staje się coraz bardziej intensywna wraz ze spadkiem temperatury, tempo starzenia baterii przyspiesza wraz ze spadkiem temperatury. Podsumowując, krzywa Arrheniusa baterii litowo-jonowej ma kształt litery V, jak pokazano na rysunku 4, a jej nachylenie jest wartością ujemną (-EA) pozornej energii aktywacji podczas starzenia. Reakcja uboczna osadzania litu ma ujemną pozorną energię aktywacji.
3. Przeanalizuj reakcję wydzielania litu według krzywej napięcia
3.1 przeanalizuj reakcję wytrącania litu za pomocą platformy napięciowej krzywej rozładowania: jeśli podczas ładowania w niskiej temperaturze wystąpi reakcja uboczna osadzania litu, na kolejnej krzywej rozładowania pojawi się platforma napięciowa odpowiadająca reakcji rozpuszczania litu. Wraz ze wzrostem rozpuszczania litu podczas rozładowania platforma napięciowa wydłuża się.
3.2 przeanalizuj reakcję uboczną osadzania litu za pomocą krzywej różnicowej napięcia pojemnościowego (DQ / DU) lub krzywej różnicowej pojemnościowej napięcia (DU / DQ): obie krzywe DQ / Du lub Du / DQ mogą być użyte do oszacowania ilości litu rozpuszczonego podczas rozładowania, a krzywa Du/DQ jest bardziej czuła.
3.3 przeanalizować reakcję uboczną osadzania litu za pomocą krzywej napięcia prądu po relaksacji: podczas ładowania w materiale elektrody ujemnej i/lub elektrolicie powstaje gradient stężenia jonów litu. Jeśli prąd zostanie odcięty po naładowaniu, rozkład stężenia jonów litu w materiale elektrody ujemnej i/lub elektrolicie osiągnie nową równowagę i można w tym procesie obserwować zmieniającą się w czasie krzywą napięcia prądu. Informacje uzyskane z tej krzywej można wykorzystać do analizy reakcji ubocznych osadzania litu.
Uwaga:
(1) jeśli na krzywej rozładowania występuje plateau napięcia lub zmiana krzywej napięcia prądu podczas relaksacji ma odpowiednią charakterystykę, oznacza to, że podczas ładowania wystąpiła reakcja uboczna osadzania litu. Jeżeli jednak żadne z powyższych zjawisk nie występuje, nie oznacza to, że nie zaszła reakcja uboczna osadzania litu. Może to być spowodowane tym, że proces relaksacji jest zahamowany w niskiej temperaturze i nie można zaobserwować charakterystyki zmienności krzywej napięcia prądu lub szybkość osadzania metalicznego litu w elektrodzie ujemnej w wysokiej temperaturze jest zbyt duża, aby zaobserwować platformę napięciową odpowiadającą rozpuszczaniu litu reakcja.
(2) Metoda elektrochemiczna może mierzyć tylko średnie wyniki na dużym obszarze i nie ma nic wspólnego z wykrywaniem metalicznego litu w elektrodzie ujemnej.
Wniosek:
Aby zapewnić płynne działanie aplikacji,
inżynierowie ds. badań i rozwoju
EverExceed
pracują dzień i noc, badając i projektując najnowocześniejsze
akumulatory litowo-żelazowo-fosforanowe
o doskonałych parametrach ładowania i rozładowywania. Wybierz więc EverExceed jako swoją markę, aby uzyskać pełną niezawodność.
