1 Analiżi tal-litju u film SEI
Dan l-artikolu janalizza b'mod komprensiv il-mekkaniżmu tad-degradazzjoni tal-kapaċità fil-batteriji tal-jone tal-litju, jikklassifika u jorganizza l-fatturi li jaffettwaw it-tixjiħ u l-ħajja tal-batteriji tal-jone tal-litju, u jelabora fuq diversi mekkaniżmi bħal ċċarġjar żejjed, tkabbir tal-film SEI u elettrolit, kwittanza awto, telf ta 'materjal attiv, u korrużjoni tal-kollettur kurrenti. Jiġbor fil-qosor il-progress tar-riċerka ta 'skulari f'diversi oqsma fil-mekkaniżmi tat-tixjiħ tal-batteriji f'dawn l-aħħar snin, janalizza fid-dettall il-fatturi li jinfluwenzaw u l-modi ta' azzjoni tat-tixjiħ tal-batterija tal-jone tal-litju, u telabora fuq il-metodi ta 'mudellar ta' reazzjonijiet sekondarji li qed tixjieħ.
Klassifikazzjoni u Effetti ta 'Kawżi li Tixjieħ ta' Batteriji tal-jone tal-litju
1. Klassifikazzjoni tal-Kawżi tax-Xjuħija tal-Batteriji tal-jone tal-litju
Il-proċess ta 'tixjiħ tal-batteriji tal-jone tal-litju huwa influwenzat minn diversi fatturi bħall-metodu ta' raggruppament tagħhom f'vetturi elettriċi, temperatura ambjentali, rata ta 'skarika ta' ċarġ u fond ta 'skarika. Id-degradazzjoni tal-kapaċità u l-prestazzjoni hija ġeneralment ir-riżultat ta 'proċessi ta' reazzjoni sekondarji multipli, li huma relatati ma 'diversi mekkaniżmi fiżiċi u kimiċi. Il-mekkaniżmu tad-degradazzjoni u l-forma ta 'tixjiħ huma kumplessi ħafna. Juri l-analiżi komprensiva tal-mekkaniżmu tat-tixjiħ tal-batterija tal-jone tal-litju. Fil-proċess attwali ta 'tixjiħ tal-batteriji tal-jone tal-litju, reazzjonijiet sekondarji differenti jew proċessi ta' transizzjoni tal-fażi jseħħu f'kull komponent tal-batterija tal-jone tal-litju, u kull proċess għandu effetti differenti fuq id-degradazzjoni tal-kapaċità.
Ibbażat fuq il-progress riċenti tar-riċerka kemm domestikament kif ukoll internazzjonalment, il-fatturi ewlenin li jaffettwaw il-mekkaniżmu tad-degradazzjoni tal-kapaċità tal-batteriji tal-jone tal-litju jinkludu t-tkabbir tal-film SEI, id-dekompożizzjoni tal-elettroliti, l-iskariku awto tal-batteriji tal-jone tal-litju, telf ta 'materjali attivi tal-elettrodu, u korrużjoni tal-kolletturi kurrenti . Fil-proċess attwali ta 'tixjiħ tal-batteriji tal-jone tal-litju, diversi reazzjonijiet sekondarji jseħħu fl-istess ħin ma' reazzjonijiet ta 'elettrodi, u diversi mekkaniżmi ta' tixjiħ jaħdmu flimkien u jikkombinaw ma 'xulxin, u jżidu d-diffikultà li jiġu studjati mekkaniżmi ta' tixjiħ.
2. Effetti tat-tixjiħ tal-batteriji tal-jone tal-litju
It-tixjiħ tal-batteriji tal-jone tal-litju għandu impatt profond fuq il-prestazzjoni ġenerali tagħhom, prinċipalment manifestat fit-tnaqqis tal-prestazzjoni ta 'ċarġ u skariku, degradazzjoni tal-kapaċità disponibbli u stabbiltà termali.
Il-karatteristiċi esterni ewlenin tal-batteriji tal-jone tal-litju wara t-tixjiħ huma tnaqqis fil-kapaċità disponibbli u żieda fir-reżistenza interna, li mbagħad iwassal għal tnaqqis fil-kapaċità attwali ta 'ċarġ u skariku u qawwa massima disponibbli ta' ħlas u skariku ta 'batteriji tal-jone tal-litju. ; Fl-istess ħin, minħabba ż-żieda fir-reżistenza interna tal-batteriji tal-jone tal-litju, hemm problemi bħal żieda fil-ġenerazzjoni tas-sħana, żieda fit-temperatura ġewwa l-modulu, u żieda fl-inkonsistenza fit-temperatura waqt l-użu, li jeħtieġu rekwiżiti ogħla għas-sistema ta 'ġestjoni termali ta' Batteriji tal-jone tal-litju; Madankollu, ir-reazzjonijiet sekondarji interni tal-batteriji tal-jone tal-litju jvarjaw minħabba differenzi fil-grupp tal-batteriji u strutturi ta 'konnessjoni, li jwasslu għal differenzi fil-kundizzjonijiet tal-użu individwali. Hekk kif tintuża l-batterija, ir-rata ta 'tixjiħ ta' kull ċellula individwali fi ħdan il-batterija tvarja, u tħarrax l-inkonsistenza tal-pakketti tal-batteriji tal-jone tal-litju.
Il-kurva tal-vultaġġ taċ-ċirkwit miftuħ tal-batteriji tal-jone tal-litju tikkaratterizza l-forza elettromotiva interna attwali tal-batteriji tal-jone tal-litju. Hekk kif il-batteriji tal-jone tal-litju qed jixjieħu, il-kurva tal-vultaġġ taċ-ċirkwit miftuħ se tiċċaqlaq jew tiddeforma sa ċertu punt relattiva għall-istat oriġinali, li tirriżulta f'bidliet fil-kurva attwali tal-vultaġġ tal-iċċarġjar u l-ħruġ tal-batteriji tal-jone tal-litju, li taffettwa l-eżattezza tal-istat tal-batterija stima fis-sistema ta 'ġestjoni tal-batterija waqt l-użu attwali. Bit-tixjiħ tal-batteriji tal-jone tal-litju, ir-rata massima disponibbli ta 'ċarġ u skariku tal-batteriji tal-jone tal-litju se tonqos ukoll. Jekk is-sistema ta 'ġestjoni tal-batterija ma tagħmilx aġġustamenti adattivi, huwa faċli li tikkawża ċċarġjar żejjed, skariku żejjed, u użu ta' qawwa għolja ta 'batteriji tal-jone tal-litju, li jżid ir-riskji tas-sikurezza tal-użu tal-batterija tal-jone tal-litju.
Mekkaniżmu ta 'Tnaqqis fil-Kapaċità fil-batteriji tal-jone tal-litju
1. Analiżi tal-Impatt tat-Tnaqqis tal-Kapaċità Ikkawżat minn Preċipitazzjoni tal-Lithium
Il-figura turi t-telf ta 'jonji tal-litju attivi ikkawżat minn depożizzjoni tal-litju mill-elettrodu negattiv, li jirreferi għall-proċess ta' depożizzjoni tal-litju mill-elettrolit sal-wiċċ tal-elettrodu. Id-depożizzjoni tal-litju fuq il-wiċċ tal-elettrodu negattiv hija kawża importanti tat-tixjiħ fil-batteriji tal-jone tal-litju u fattur sinifikanti li jaffettwa s-sigurtà tal-batterija. Meta l-potenzjal tal-elettrodu negattiv jaqbeż il-limitu ta '0V (relattiv għal Li/Li+), id-depożizzjoni tal-litju sseħħ fuq il-wiċċ tal-elettrodu negattiv.
Il-preċipitazzjoni tal-litju tista 'twassal għal telf irriversibbli tal-inventarju tal-jone tal-litju, li jirriżulta fi tnaqqis fil-kapaċità disponibbli. It-tkabbir tad-dendriti tal-litju jwassal għat-telf ta 'jonji tal-litju attivi, kif muri fil-figura. Hemm ħafna fatturi li jaffettwaw id-depożizzjoni tal-litju fil-batteriji. Xi studjużi jemmnu li r-rata ta 'inserzjoni bil-mod ta' joni tal-litju f'elettrodi negattivi tal-grafita jew ir-rata ta 'trasferiment mgħaġġel ta' joni tal-litju għall-elettrodi negattivi jistgħu jikkawżaw depożizzjoni tal-litju.Hemm ukoll studji li juru li r-rata ta 'diffużjoni tal-jonji tal-litju tonqos meta taħdem taħt kundizzjonijiet ta' temperatura baxxa, u l-potenzjal tax-xogħol tal-elettrodu negattiv huwa qrib ħafna tal-potenzjal ta 'depożizzjoni tal-litju, li jagħmilha aktar faċli li tikkawża depożizzjoni tal-litju. Barra minn hekk, N/P żgħir wisq (proporzjon tal-kapaċità tal-elettrodu negattiv għall-kapaċità tal-elettrodu pożittiv) jista 'jwassal għal depożizzjoni tal-litju, u l-polarizzazzjoni tal-elettrodu lokali u nuqqas ta' qbil ġeometriku jistgħu wkoll jikkawżaw depożizzjoni tal-litju.
L-evoluzzjoni tal-litju hija relatata mill-qrib mal-proċess tat-tixjiħ. M ü hlbauer et al. jemmnu li d-depożizzjoni tal-litju tal-elettrodu hija aktar probabbli li sseħħ f'batteriji b'difetti interni eżistenti. Kabir u Demirocak sabu li l-fenomenu tad-depożizzjoni tal-litju fil-batteriji jaċċellera fl-istadji aktar tard tat-tixjiħ, u jsir wieħed mir-raġunijiet ewlenin għall-okkorrenza ta 'punti ta' inflessjoni tal-kapaċità tal-batterija. Ir-raġuni hija li hekk kif il-batterija tixjieħ, il-ġenerazzjoni SEI twassal għal tnaqqis fil-porożità tal-elettrodu negattiv, u l-gradjent tal-potenzjal tal-elettrolit fl-elettrodu negattiv jiżdied.Għalhekk, matul il-proċess tal-iċċarġjar, il-potenzjal tal-elettrodu negattiv jonqos u huwa aktar probabbli li jinżel taħt 0V, li jirriżulta f'depożizzjoni tal-litju; Il-proċess ta 'preċipitazzjoni tal-litju jista' jwassal għal tnaqqis fil-porożità negattiva tal-elettrodu u żieda fil-gradjent potenzjali tal-elettroliti, li jirriżulta f'tixjiħ aċċellerat tal-batterija. Meta l-batterija tkun fi stat ta 'skarika, il-litju fuq id-dendriti jista' jinħall, iżda dan il-materjal ma jistax jikseb elettroni minħabba n-nuqqas ta 'kuntatt mal-kollettur tal-kurrent, u ma jistax jipparteċipa f'reazzjonijiet ta' elettrodu waqt l-iċċarġjar u l-ħatt, li jifforma litju mejjet. Id-depożizzjoni tal-litju twassal għat-telf ta 'jonji tal-litju attivi kif muri fil-figura.
2. L-effett tat-tkabbir tal-film SEI fuq id-degradazzjoni tal-kapaċità
Il-film SEI huwa film passiv iffurmat fuq il-wiċċ ta 'l-elettrodu negattiv tal-batteriji tal-jone tal-litju, li għandu konduttività tal-jone u jipprevjeni li l-elettroni jgħaddu, u jissepara l-elettrolit mill-elettrodu negattiv. It-tkabbir tal-film SEI huwa r-reazzjoni ewlenija tal-ġenb tal-batteriji tal-jone tal-litju fl-interface negattiv tal-elettrodu/elettrolit, li jista 'jwassal għal telf ta' kapaċità irriversibbli. Ir-rata tal-batterija, it-tul tal-ħajja, u l-karatteristiċi tas-sikurezza huma relatati mill-qrib mal-film SEI; Taħt kundizzjonijiet ta 'użu normali, il-film SEI huwa l-fattur ewlieni li jikkawża t-telf tal-litju attiv fil-batteriji.
Il-film SEI huwa magħmul prinċipalment minn sustanzi inorganiċi bħal Li2CO3, LiF, Li2O, kif ukoll sustanzi organiċi bħal ROCO2Li, ROLi, RCOO2Li (fejn R huwa grupp organiku). Għal xi batteriji, il-ħxuna tal-film SEI tista 'tilħaq aktar minn 100nm. Il-proċess tal-iċċarġjar u l-ħatt tal-batteriji tal-jone tal-litju huwa akkumpanjat mill-estrazzjoni ripetuta u l-inserzjoni ta 'jonji tal-litju bejn l-elettrodi pożittivi u negattivi. Waqt l-iċċarġjar, il-jonji tal-litju attivi fil-materjal tal-elettrodu pożittiv se jgħaddu mis-separatur biex jilħqu l-wiċċ tal-elettrodu negattiv, jgħaddu minn reazzjoni ta 'nofs ċellula, u mbagħad ikunu inkorporati fil-materjal tal-elettrodu negattiv. Minħabba l-fatt li l-potenzjal tax-xogħol tal-wiċċ tal-elettrodu negattiv tal-batteriji tal-jone tal-litju huwa ġeneralment aktar baxx mit-tieqa potenzjali termodinamikament stabbli tal-elettrolit, ladarba l-joni tal-litju, l-elettrolit, u l-elettroni fuq il-wiċċ tal-elettrodu negattiv jiġu f'kuntatt, hemm hija possibbiltà ta 'tnaqqis ta' l-elettrolit. Barra minn hekk, hemm diversi reazzjonijiet kumplessi bejn sustanzi ħdejn l-elettrodu negattiv, li jirriżultaw fil-formazzjoni ta 'film SE fuq il-wiċċ tal-elettrodu negattiv, li jikkawżaw it-telf ta' materjali attivi fil-batteriji tal-jone tal-litju, li jwasslu għal tnaqqis fil-kapaċità massima disponibbli u żieda fl-impedenza.
Il-formazzjoni tal-film SEI hija wkoll waħda mir-raġunijiet ewlenin għat-tixjiħ tal-kalendarju taħt kundizzjonijiet ta 'temperatura għolja u stat għoli ta' ħlas (SOC). Meta mqabbla ma 'batteriji ġodda u films SEI ġenerati taħt ċikliżmu ta' temperatura normali, films SEI iġġenerati f'temperaturi ogħla għandhom stabbiltà termali aħjar u densità ogħla minn dawk iġġenerati f'temperaturi aktar baxxi, li jistgħu jnaqqsu r-rata ta 'tixjiħ tal-batteriji. Għalkemm it-tkabbir ta 'film SEI negattiv jista' jkollu impatt negattiv fuq il-kapaċità u r-reżistenza interna tal-batteriji tal-jone tal-litju, film SEI stabbli jista 'jtejjeb il-karatteristiċi tal-interface tal-materjali tal-elettrodu u jtejjeb il-prestazzjoni taċ-ċikli tal-batterija. Xi studjużi jemmnu wkoll li l-istruttura b'saff doppju ffurmata mis-saff ta 'ġewwa dens (film SEI inizjali) u saff ta' barra poruż (saff ta 'tkabbir fit-tul) tal-film SEI jistgħu jispjegaw aħjar l-influwenza tal-film SEI fuq il-karatteristiċi tal-batterija.
Għalkemm il-kompożizzjoni tal-film SEI għadha diffiċli biex tiġi analizzata b'mod preċiż, it-tkabbir, il-qsim u l-proċess ta 'riġenerazzjoni tal-film SEI huwa meqjus li huwa relatat mill-qrib mal-proċess ta' degradazzjoni tal-kapaċità tal-batterija. Il-film SEI huwa ffurmat matul il-formazzjoni inizjali, u f'dan iż-żmien, il-film SEI huwa maħlul u poruż. L-elettrolit jinfiltra mill-pori fuq il-wiċċ tal-film u jgħaddi minn reazzjoni ta 'dekompożizzjoni meta jkun f'kuntatt ma' l-elettrodu. Il-prodotti jimlew il-pori, u b'hekk il-film SEI isir dens. Madankollu, matul iċ-ċiklu tal-użu fit-tul tal-batterija, il-materjal tal-elettrodu innifsu jesperjenza wkoll fenomeni bħal espansjoni u qsim, li jikkawża li l-mod SEI fuq il-wiċċ iġorr stress u jsir irqaq, li jirriżulta fit-tkabbir kontinwu tal-film SEI matul iċ-ċiklu. Madankollu, il-film SEI jista 'jkun ukoll bil-ħsara waqt skarigu rapidu, li matulu l-volum tal-elettrodu jiċkien malajr, u jikkawża li l-film SEI jinqata' taħt stress għoli, li jirriżulta fil-falliment tal-film SEI. Il-film SEI li faqqa gradwalment isewwi lilu nnifsu matul il-proċess ta 'ċikliżmu sussegwenti. Madankollu, il-qsim lokali se jikkawża li l-istruttura ġenerali tal-film SEI tkun irregolari, u d-densità tal-kurrent ħdejn il-parti li qed tikber se tkun għolja, u tifforma feedback pożittiv biex tħaffef it-tkabbir, il-ftuq u t-tkabbir mill-ġdid tal-film SEI f'dik il-parti, iwassal għal tixjiħ anormali fiż-żona lokali u jikkawża gradwalment it-tnaqqis ġenerali tal-kapaċità tal-batterija.
Teknoloġija ta 'formazzjoni raġonevoli tista' ttejjeb id-densità tal-film SEI, u b'hekk tnaqqas il-proċess tat-tixjiħ. Fl-istess ħin, ambjenti b'temperatura baxxa huma wkoll li jwasslu għall-ġenerazzjoni ta 'film SEI dens, u b'hekk itejbu l-ħajja tas-servizz tal-batteriji.
2 Korrużjoni ta 'kolletturi kurrenti u telf ta' materjali attivi
Dan l-artikolu janalizza b'mod komprensiv il-mekkaniżmu tad-degradazzjoni tal-kapaċità fil-batteriji tal-jone tal-litju, jikklassifika u jorganizza l-fatturi li jaffettwaw it-tixjiħ u l-ħajja tal-batteriji tal-jone tal-litju, u jelabora fuq diversi mekkaniżmi bħal ċċarġjar żejjed, tkabbir tal-film SEI u elettrolit, kwittanza awto, telf ta 'materjal attiv, u korrużjoni tal-kollettur kurrenti. Jiġbor fil-qosor il-progress tar-riċerka ta 'skulari f'diversi oqsma fil-mekkaniżmi tat-tixjiħ tal-batteriji f'dawn l-aħħar snin, janalizza fid-dettall il-fatturi li jinfluwenzaw u l-modi ta' azzjoni tat-tixjiħ tal-batterija tal-jone tal-litju, u telabora fuq il-metodi ta 'mudellar ta' reazzjonijiet sekondarji li qed tixjieħ.
Telf tal-kapaċità kkawżat mill-korrużjoni tal-kolletturi tal-kurrent
Il-kollettur kurrenti huwa komponent ewlieni fil-batteriji tal-jone tal-litju, responsabbli biex iġorr materjali attivi, jiġborhom u joħroġhom. Il-kolletturi tal-kurrent li jintużaw ħafna bħalissa huma ram u aluminju: ir-ram huwa suxxettibbli għall-ossidazzjoni f'potenzjali għoljin u huwa adattat bħala kollettur tal-kurrent għal materjali ta 'elettrodi negattivi bħal grafita u silikon; Minħabba l-vantaġġi tiegħu fl-ispiża, is-saħħa mekkanika, il-konduttività u l-konduttività termali, l-aluminju ġeneralment jitqies bħala wieħed mill-aktar materjali adattati għal kolletturi tal-kurrent tal-elettrodu pożittiv tal-batterija.
Il-korrużjoni tal-kollettur kurrenti tnaqqas il-ħajja tal-batterija u taffettwa l-istabbiltà u s-sigurtà tagħha. Taħt kundizzjonijiet ta 'tħaddim estremi bħal skarigu żejjed, bħal meta l-vultaġġ jinżel għal 1.5V, ir-ram se jiġi ossidizzat f'joni tar-ram fl-elettrolit, li jirriżulta fix-xoljiment ta' kolletturi tal-kurrent tar-ram. Il-jonji tar-ram ossidizzati mill-overdischarging se jippreċipitaw u jiddepożitaw fuq il-wiċċ tal-materjal ta ' l-elettrodu negattiv fil-forma ta ' ram metalliku matul iċċarġjar sussegwenti. Ir-ram depożitat fuq il-wiċċ tal-elettrodu negattiv se jfixkel l-inserzjoni u t-tneħħija tal-litju u jikkawża tħaxxin tal-film SEI, li jirriżulta f'degradazzjoni tal-kapaċità tal-batteriji tal-jone tal-litju.
It-tixjiħ tal-batteriji ikkawżat mill-korrużjoni tal-kolletturi tal-kurrent huwa prinċipalment manifestat minn żieda fir-reżistenza interna. Ir-riżultati tar-riċerka ta 'Xu Zhiyou et al. jindikaw li l-batteriji b'fojl tal-aluminju bħala l-kollettur tal-kurrent għandhom impedenza AC ogħla, u l-kapaċità tagħhom tonqos għal 10% tal-valur inizjali wara 350 ċiklu f'10 grad C; Il-fojl tal-aluminju korrud wera titjib sinifikanti meta mqabbel mal-fojl tal-aluminju, iżda l-istabbiltà tiegħu għadha fqira. Wara 350 ċiklu f'10 gradi C, il-kapaċità tonqos għal 22% tal-valur inizjali. Ir-riċerka minn Song Wenji u oħrajn wriet li fl-elettroliti b'eżafluworofosfat tal-litju bħala l-elettrolit, ammont żgħir ta 'ilma jista' jippromwovi d-dekompożizzjoni tal-elettroliti u jipproduċi melħ inorganiku stabbli, u b'hekk jinibixxi l-korrużjoni tal-kolletturi tal-kurrent tal-aluminju. Iżda bil-ġenerazzjoni tal-umdità, il-prodotti tad-dekompożizzjoni tal-ossidazzjoni tal-elettrolit jgħaddu minn reazzjonijiet elettrokimiċi fuq il-wiċċ tal-fojl tal-aluminju, li jwasslu għal u jaċċelleraw il-korrużjoni tal-fojl tal-aluminju. Liu Xiao et al. analizzat il-bidliet fil-ħxuna tal-kolletturi tal-kurrent tar-ram matul il-proċess taċ-ċikliżmu bl-użu tal-mikroskopija elettronika tal-iskannjar. Ir-riżultati wrew li l-ħxuna tas-saff poruż żdiedet gradwalment / il-ħxuna tal-kollettur kurrenti naqset. Matul il-proċess taċ-ċikliżmu elettrokimiku, ix-xoljiment u l-formazzjoni tas-saff poruż ikkawżat mill-korrużjoni tal-kollettur tal-kurrent tar-ram irriżulta fi tnaqqis kontinwu fil-ħxuna tal-kollettur tal-kurrent tar-ram, li wassal għal żieda fir-reżistenza interna.
Degradazzjoni tal-kapaċità kkawżata minn telf ta 'materjali attivi tal-elettrodu
Matul il-proċess tal-iċċarġjar u l-ħatt, il-joni tal-litju se jiġu inkorporati u deintercalated fl-elettrodi pożittivi u negattivi, li jikkawżaw bidliet fil-volum tal-materjal tal-elettrodu u jiffurmaw stress mekkaniku. Matul il-proċess ta 'kwittanza, il-materjal tal-elettrodu negattiv jgħaddi minn tnaqqis fil-volum minħabba t-tneħħija tal-litju, filwaqt li l-materjal tal-elettrodu pożittiv jgħaddi minn espansjoni tal-volum minħabba l-inserzjoni tal-litju. Meta t-tnaqqis tal-volum tal-elettrodu negattiv ikun akbar mill-espansjoni tal-volum tal-elettrodu pożittiv, il-prestazzjoni esterna tal-batterija tkun tnaqqis totali tal-volum, inkella l-batterija turi espansjoni tal-volum; Matul l-iċċarġjar b'rata għolja, il-batterija se tkompli tespandi, filwaqt li waqt l-iċċarġjar b'rata baxxa, il-batterija tespandi fil-volum matul l-istadji bikrija tal-iċċarġjar, tikkuntratta matul l-istadji tan-nofs tal-iċċarġjar, u tespandi mill-ġdid fl-istadji aktar tard tal-iċċarġjar. Il-bidla fil-volum tal-elettrodu negattiv tal-grafita taħt kundizzjonijiet ta 'ċarġ u skarigu ma taqbiżx l-10%, iżda l-istress iġġenerat mill-bidla fil-volum matul dan il-proċess għad għandu l-possibbiltà li jagħmel ħsara lill-materjal tal-elettrodu negattiv.
Il-materjal tal-elettrodu pożittiv jgħaddi wkoll minn deformazzjoni waqt l-iċċarġjar u l-ħatt, bħall-preżenza ta 'fażijiet LiFePO4 u FePO4 f'materjal tal-fosfat tal-ħadid tal-litju, b'bidla fil-volum ta' madwar 6.81% matul il-proċess tal-iċċarġjar u l-ħatt; Id-deformazzjoni ta 'LiMn2O4 u Mn2O4 waqt iċ-ċarġ u l-iskariku hija ta' madwar 6.5%. Meta mqabbel ma 'materjali ta' elettrodi negattivi, materjali ta 'elettrodi pożittivi huma aktar affettwati mill-istress. Ir-riċerka sabet li l-proċess ta 'diffużjoni jżid il-gradjent ta' konċentrazzjoni ta 'jonji tal-litju fil-materjali tal-elettrodu, li jwassal għal espansjoni tal-volum lokali. Din l-espansjoni irregolari tiġġenera stress indott tad-diffużjoni (DIS). Meta l-istress indott tad-diffużjoni jaqbeż ċertu limitu, jista 'jseħħ ksur tal-partiċelli, u d-dijagramma skematika tat-telf tal-materjal tal-elettrodu pożittiv tidher fil-Figura 5. Dan il-fenomenu huwa aktar evidenti waqt proċessi ta' ċarġ u skariku rapidu.
L-istress termali tal-batteriji huwa kkawżat prinċipalment minn differenzi interni fit-temperatura u bidliet fit-temperatura. Shi Qitong kkaratterizza indirettament l-effett tal-bidliet fit-temperatura fuq l-istress intern minn bidliet fid-direzzjoni tal-ħxuna tal-batterija, iżda ma analizzax il-ħsara tal-batterija kkawżata minn stress termali. Lu Shigang et al. uża metodi ta 'mudellar ta' simulazzjoni biex janalizza b'mod kwantitattiv il-fatturi li jaffettwaw l-istress termali bbażati fuq l-informazzjoni tad-distribuzzjoni tal-kamp tat-temperatura interna u l-qasam tal-istress termali ta 'batteriji kwadri. Sabu li t-temperatura kienet l-ogħla fiċ-ċentru ġeometriku, u ż-żona ċentrali tal-batterija kienet soġġetta għal kompressjoni tal-istress minħabba espansjoni f'temperatura għolja, filwaqt li ż-żona laterali kienet soġġetta għal stress tensili; Fl-istess ħin, hemm fenomenu ta 'stress termali kkonċentrat fiċ-ċentru tal-ġenb. Carlstedt u Asp analizzaw l-effetti tal-bidliet fil-volum u fit-temperatura fuq l-istress intern matul il-proċess tal-iċċarġjar u l-ħatt ta 'batteriji ċilindriċi bbażati fuq stress indott tad-diffużjoni ikkawżat minn differenzi fil-konċentrazzjoni tal-jone tal-litju f'materjali tal-elettrodu u stress termali ġġenerat minn ċikliżmu elettrokimiku. Huma jemmnu li l-istress huwa relatat ma 'parametri bħar-rati tal-iċċarġjar u l-ħatt u d-dimensjonijiet tal-istivar. Ge et al. jemmnu li l-elettrodi magħmula minn materjali b'koeffiċjenti ta 'espansjoni termali negattivi jistgħu jeliminaw b'mod effettiv espansjoni u kontrazzjoni severa kkawżata minn inserzjoni u estrazzjoni tal-jone tal-litju.
3 Id-dekompożizzjoni tal-elettroliti u tad-dijaframma
Dan l-artikolu janalizza b'mod komprensiv il-mekkaniżmu tad-degradazzjoni tal-kapaċità fil-batteriji tal-jone tal-litju, jikklassifika u jorganizza l-fatturi li jaffettwaw it-tixjiħ u l-ħajja tal-batteriji tal-jone tal-litju, u jelabora fuq diversi mekkaniżmi bħal ċċarġjar żejjed, tkabbir tal-film SEI u elettrolit, kwittanza awto, telf ta 'materjal attiv, u korrużjoni tal-kollettur kurrenti. Jiġbor fil-qosor il-progress tar-riċerka ta 'skulari f'diversi oqsma fil-mekkaniżmi tat-tixjiħ tal-batteriji f'dawn l-aħħar snin, janalizza fid-dettall il-fatturi li jinfluwenzaw u l-modi ta' azzjoni tat-tixjiħ tal-batterija tal-jone tal-litju, u telabora fuq il-metodi ta 'mudellar ta' reazzjonijiet sekondarji li qed tixjieħ.
L-effett tad-dekompożizzjoni tal-elettroliti fuq id-degradazzjoni tal-kapaċità
L-elettrolit huwa konduttur joniku li jista 'jmexxi joni tal-litju bejn elettrodi pożittivi u negattivi. Hekk kif in-numru ta 'ċikli jiżdied, l-elettrolit jgħaddi minn ċerti reazzjonijiet ta' ossidazzjoni jew dekompożizzjoni maż-żmien, li jdgħajjef il-kapaċità ta 'trasferiment tal-massa tiegħu u jżid ir-reżistenza interna tal-batterija.
Minbarra li jirreaġixxi mal-uċuħ tal-elettrodi pożittivi u negattivi tal-batterija, l-elettrolit jgħaddi wkoll minn serje ta 'reazzjonijiet taħt depożizzjoni u tisħin tal-litju; Taħt it-tisħin, l-elettrolit jista 'jiddekomponi u jiġġenera gassijiet bħal CO2, u żieda ulterjuri fit-temperatura tista' saħansitra twassal għal kombustjoni u splużjoni.
Ir-riċerka wriet li meta l-vultaġġ operattiv jaqbeż it-tieqa tal-istabbiltà elettrokimika tal-elettrolit, isseħħ reazzjoni ta 'dekompożizzjoni ossidattiva bejn l-elettrolit u l-materjal tal-elettrodu pożittiv. Il-formazzjoni ta 'film SEI bejn l-elettrolit u l-elettrodu negattiv, kif ukoll il-proċess ta' reazzjoni ta 'elettrolit matul l-evoluzzjoni tal-litju, ħafna drabi huma studjati flimkien ma' forom oħra ta 'tixjiħ. Solventi organiċi fl-elettrolit jgħaddu minn reazzjonijiet ta 'skambju u polimerizzazzjoni ta' ester waqt it-tħaddim tal-batterija, u melħ konduttiv bħal LiPF6 jiddegrada fir-reazzjoni biex jiffurmaw fosfati u fluworiti organiċi. Henschel et al. analizzat it-tixjiħ tal-elettroliti tal-batteriji tal-jone tal-litju minn ħames manifatturi tal-karozzi u sab li hekk kif il-batteriji tal-jone tal-litju qed jixjieħu, l-elettrolit kemm fil-batteriji tal-enerġija kif ukoll tal-enerġija se jesperjenza gradi differenti ta 'telf, u l-konċentrazzjoni ta' LiPF6 tonqos b'mod sinifikanti.
L-impatt tad-dekompożizzjoni tad-dijaframma fuq id-degradazzjoni tal-kapaċità
Is-separatur huwa materjal ewlieni għall-batteriji tal-jone tal-litju, li jistgħu jiżolaw l-elettroni. Matul il-proċess tal-iċċarġjar u l-ħatt, il-joni tal-litju jinfirex u jinfirxu, jisseparaw fiżikament l-elettrodi pożittivi u negattivi. Għalhekk, is-separatur huwa kruċjali għat-tħaddim sikur tal-batterija. Biex jissodisfa r-rekwiżiti tal-prestazzjoni tal-batteriji tal-jone tal-litju, is-separatur għandu jkollu stabbiltà kimika għolja, tixrib tajba, stabbiltà termali tajba, saħħa mekkanika għolja u porożità għolja. Il-porożità għolja tal-membrana tista 'tissodisfa r-rekwiżiti tat-trasport tal-jone, filwaqt li l-forma li qed tixjieħ tal-membrana hija prinċipalment minħabba l-imblukkar tal-pori tal-membrana, li tfixkel it-trasport tal-joni bejn l-elettrodi, li tirriżulta f'attenwazzjoni tal-qawwa u żieda fl-impedenza.
Ir-raġuni għat-tixjiħ tal-membrana ġejja mill-prodotti tad-dekompożizzjoni tal-elettrolit u l-imblukkar tal-pori tal-membrana minn materjali attivi, li jistgħu jwasslu għal żieda fl-impedenza u tnaqqis fil-kapaċità tal-enerġija. Ir-raġunijiet ewlenin għat-tixjiħ tal-membrana mhumiex biss erożjoni tal-elettroliti, dendriti tal-litju li jgħaddu minn pori tal-membrana, u degradazzjoni strutturali kkawżata minn temperatura għolja jew ċikliżmu, iżda wkoll depożizzjoni irregolari ta 'prodotti ta' dekompożizzjoni tal-elettroliti fuq il-wiċċ tal-membrana, li tista 'twassal għal tnaqqis fil-membrana konduttività tal-jone. Wu et al. analizzat il-mekkaniżmu tal-ħsara tal-membrana u t-tixjiħ, u jemmen li l-kawża ewlenija tal-ħsara tal-membrana hija li d-dendriti ġġenerati matul l-evoluzzjoni tal-litju jistgħu jtaqqbu l-film irqiq, li jwassal għal tnaqqis fil-kapaċità tal-batterija jew saħansitra short circuit intern. Il-modifika asimmetrika fuq il-wiċċ tal-membrana tista 'trażżan b'mod effettiv it-tkabbir tad-dendriti tal-litju u ttejjeb il-ħajja tal-membrana.
4 Temperatura + rata ta 'kwittanza ta' ċarġ + ħlas żejjed
Dan l-artikolu janalizza b'mod komprensiv il-mekkaniżmu tad-degradazzjoni tal-kapaċità fil-batteriji tal-jone tal-litju, jikklassifika u jorganizza l-fatturi li jaffettwaw it-tixjiħ u l-ħajja tal-batteriji tal-jone tal-litju, u jelabora fuq diversi mekkaniżmi bħal ċċarġjar żejjed, tkabbir tal-film SEI u elettrolit, kwittanza awto, telf ta 'materjal attiv, u korrużjoni tal-kollettur kurrenti. Jiġbor fil-qosor il-progress tar-riċerka ta 'skulari f'diversi oqsma fil-mekkaniżmi tat-tixjiħ tal-batteriji f'dawn l-aħħar snin, janalizza fid-dettall il-fatturi li jinfluwenzaw u l-modi ta' azzjoni tat-tixjiħ tal-batterija tal-jone tal-litju, u telabora fuq il-metodi ta 'mudellar ta' reazzjonijiet sekondarji li qed tixjieħ.
L-ambjent tat-temperatura għandu impatt sinifikanti fuq il-prestazzjoni, is-sigurtà u l-ħajja tal-batteriji tal-jone tal-litju. Xi studji jissuġġerixxu li l-batteriji tal-jone tal-litju huma adattati biex joperaw fil-medda tat-temperatura ta '15-35 grad. F'applikazzjonijiet prattiċi, diversi tekniki ta 'ġestjoni termali huma ġeneralment użati biex jirregolaw it-temperatura operattiva tal-batteriji tal-jone tal-litju, u b'hekk jestendu l-ħajja taċ-ċiklu tagħhom u jtejbu s-sigurtà taċ-ċiklu kollu tal-ħajja tal-batterija. F'temperaturi baxxi, ir-rata ta 'reazzjoni elettrokimika tonqos, il-konduttività tal-elettroliti tonqos, l-impedenza tal-film SEI tiżdied, l-impedenza tat-trasferiment tal-jone tal-litju tiżdied, u l-vultaġġ tal-polarizzazzjoni jiżdied taħt kundizzjonijiet ta' ċċarġjar u ħatt. Għalhekk, id-depożizzjoni tal-litju hija suxxettibbli li sseħħ waqt l-iċċarġjar, li tirriżulta fi tnaqqis irriversibbli fil-kapaċità tal-batterija u saħansitra tikkawża riskji għas-sigurtà.
Meta taħdem f'temperaturi ogħla, minħabba kinetiċi ta 'reazzjoni (effett Arrhenius), ir-rata ta' reazzjoni elettrokimika tal-batteriji tal-jone tal-litju tiżdied, ir-reżistenza interna tonqos, u l-kapaċità tiżdied; Temperatura għolja kontinwa se taċċellera reazzjonijiet sekondarji interni fil-batterija, li tikkawża ossidazzjoni u dekompożizzjoni tal-elettroliti u tippromwovi l-formazzjoni ta 'film SEI, li tirriżulta f'telf ta' kapaċità irriversibbli u żieda fl-impedenza. Matul it-tħaddim tal-batteriji tal-jone tal-litju, minħabba l-konduttività termali baxxa ta 'komponenti interni bħal elettrodi u separaturi, gradjenti ta' temperatura huma ġġenerati ġewwa ċ-ċelloli tal-batterija. Il-fenomenu tal-gradjent tat-temperatura huwa aktar evidenti f'ambjenti ta 'rata għolja u temperatura baxxa, u din id-differenza spazjali tad-distribuzzjoni tat-temperatura tista' taggrava d-distribuzzjoni mhux uniformi tad-densità tal-kurrent, u b'hekk taċċellera d-degradazzjoni tal-batterija.
Rata ta' kwittanza ta' ħlas
Ir-rata attwali tista 'twassal ukoll għal tnaqqis fil-kapaċità tal-batteriji tal-jone tal-litju. Iż-żieda fir-rata ta 'skarika ta' ħlas se taċċellera r-rata tat-tħassir tal-kapaċità u r-rata ta 'tkabbir tar-reżistenza ohmika u r-reżistenza tal-polarizzazzjoni ta' batteriji tal-jone tal-litju ta 'enerġija għolja, bir-rata ta' tkabbir tar-reżistenza tal-polarizzazzjoni tkun ogħla minn dik tar-reżistenza ohmika. L-impatt tar-rata ta 'skarika ta' ċarġ fuq it-tixjiħ u l-konsistenza tal-pakkett tal-batterija huwa prinċipalment manifestat fl-aċċellerazzjoni tat-tixjiħ ta 'ċelloli singoli b'kapaċità żgħira. Għal batteriji ta 'kapaċità żgħira, taħt rati għoljin ta' ċarġ u skariku, fenomeni ta 'iċċarġjar żejjed u ta' skarigu eċċessiv iseħħu aktar ta 'spiss, li jaċċellera t-tħassir tal-kapaċità ta' batteriji ta 'kapaċità żgħira u jifforma feedback pożittiv. Dan jista 'jwassal għal tnaqqis fil-kapaċità disponibbli tal-pakkett tal-batteriji, u anke joħloq kwistjonijiet ta' sikurezza termali minħabba fenomeni bħall-iċċarġjar u l-iskariku żejda. Il-mekkaniżmu tat-tixjiħ tal-batterija ikkawżat minn ċikli ta 'ċarġ u skariku b'rata għolja huwa prinċipalment minħabba t-telf ta' materjal attiv ta 'elettrodu pożittiv ikkawżat minn stress indott tad-diffużjoni ġġenerat waqt ħlas u skariku b'rata għolja; Meta wieħed iqis it-tnaqqis fil-frazzjoni tal-volum tal-materjal attiv tal-elettrodu pożittiv matul it-tixjiħ tal-batterija, se jwassal għal xejra dejjem tiżdied fid-densità kurrenti għal kull unità ta 'żona tal-materjal tal-elettrodu. Għalhekk, taħt kundizzjonijiet taċ-ċiklu ta 'skariku ta' ħlas ta 'rata għolja, it-tixjiħ tal-batterija se juri tendenza aċċellerata.
Dubarry et al. wettqet esperimenti ta 'tixjiħ fuq batteriji tal-jone tal-litju pożittivi komposti bl-użu ta' rati multipli ta 'ċċarġjar u ħatt, u r-riżultati wrew li l-iċċarġjar u l-ħatt b'rata għolja jaċċelleraw id-degradazzjoni tal-prestazzjoni tal-batterija; Wara li jiġu analizzati r-riżultati tad-degradazzjoni, huwa maħsub li l-proċess tat-tixjiħ jista 'jinqasam f'żewġ stadji. It-telf tal-kapaċità fl-ewwel stadju ġej mit-telf ta 'jonji tal-litju attivi ikkawżat mill-formazzjoni ta' film SEI fuq il-wiċċ tal-elettrodu negattiv, filwaqt li d-degradazzjoni fit-tieni stadju ġejja mit-telf ta 'materjali attivi tal-elettrodu. Cheng et al. studja l-karatteristiċi tax-xjuħija tal-batteriji tal-jone tal-litju NCM u sabet li t-telf tal-kapaċità jiżdied man-numru ta 'ċikli, akkumpanjat minn ħsara strutturali lill-materjal tal-elettrodu pożittiv u l-formazzjoni ta' film SEI tal-elettrodu negattiv matul il-proċess tat-tixjiħ. Barcellona u Piegari, permezz tat-trażżin Peltier tal-bidliet fit-temperatura matul il-proċessi ta 'ċarġ u skariku, jemmnu li m'hemm l-ebda relazzjoni sinifikanti bejn it-tixjiħ tal-batterija u r-rata kurrenti f'ċerta rata kurrenti u kundizzjonijiet speċifiċi ta' SOC. Yang et al. iddiskuta r-relazzjoni bejn id-degradazzjoni tal-prestazzjoni tal-batterija u n-numru ta 'ċikli bl-użu ta' mudell kombinat termali elettrokimiku li jinkludi reazzjonijiet sekondarji. Huma jemmnu li hekk kif in-numru ta 'ċikli żdied, ikun hemm bidla fit-tixjiħ tal-batterija, li juri proċess ta' tranżizzjoni minn bejn wieħed u ieħor lineari għal mhux lineari. Ir-raġuni ewlenija għat-tixjiħ aċċellerat mhux lineari aktar tard kienet l-okkorrenza ta 'depożizzjoni tal-litju fuq il-wiċċ tal-elettrodu negattiv.
Analiżi tal-impatt tal-iċċarġjar eċċessiv fuq id-degradazzjoni tal-kapaċità
Id-degradazzjoni tal-kapaċità tal-batteriji kkawżata mill-iċċarġjar żżejjed tinkludi prinċipalment depożizzjoni tal-litju minħabba l-iċċarġjar eċċessiv tal-elettrodu negattiv, il-produzzjoni tal-gass minħabba l-iċċarġjar żejjed tal-elettrodu pożittiv, u reazzjonijiet sekondarji intensifikati waqt l-iċċarġjar eċċessiv tal-elettroliti.
Meta l-elettrodu negattiv ikun iċċarġjat żżejjed, isseħħ reazzjoni ta 'evoluzzjoni tal-litju, li twassal għad-depożizzjoni ta' litju metalliku, li huwa aktar probabbli li jseħħ meta jkun hemm eċċess ta 'materjal attiv ta' elettrodu pożittiv meta mqabbel ma 'materjal attiv ta' elettrodu negattiv. Madankollu, fil-każ ta 'ċċarġjar b'rata għolja, anki jekk il-proporzjon ta' materjali attivi ta 'elettrodu pożittiv u negattiv huwa normali, xorta tista' sseħħ l-evoluzzjoni tal-litju. Id-depożizzjoni tal-litju metalliku tista 'tikkawża degradazzjoni tal-kapaċità fil-batteriji mill-aspetti li ġejjin: ① li twassal għal tnaqqis fl-ammont ta' litju riċiklabbli fil-batterija; ② Il-litju metalliku preċipitat jgħaddi minn reazzjonijiet sekondarji b'solventi jew elettroliti, li jiffurmaw prodotti sekondarji oħra u jikkunsmaw l-elettrolit, li jirriżulta fi tnaqqis fl-effiċjenza tal-iskarigu; ③ Il-metall tal-litju prinċipalment jiddepożita bejn l-elettrodu negattiv u s-separatur, li jista 'jikkawża l-imblukkar tal-pori tas-separatur u jżid ir-reżistenza interna tal-batterija.
Meta l-proporzjon tal-materjal attiv tal-elettrodu pożittiv għall-materjal attiv tal-elettrodu negattiv ikun baxx wisq, l-iċċarġjar eċċessiv tal-elettrodu pożittiv huwa suxxettibbli li jseħħ. L-iċċarġjar eċċessiv tal-elettrodu pożittiv prinċipalment jikkawża degradazzjoni tal-kapaċità tal-batteriji permezz tal-ġenerazzjoni ta 'sustanzi inerti elettrokimiċi, telf ta' ossiġnu, u forom oħra. Minħabba t-tfixkil tal-bilanċ tal-kapaċità bejn l-elettrodi, jista 'jseħħ telf irriversibbli tal-kapaċità tal-batterija. Fl-istess ħin, l-ossiġnu rilaxxat mir-reazzjoni ta 'elettrodu pożittiv jista' wkoll joħloq perikli għas-sigurtà għall-użu ta 'batteriji tal-jone tal-litju.
Jekk il-vultaġġ tal-iċċarġjar tal-batteriji tal-jone tal-litju huwa għoli wisq, jikkawża reazzjonijiet ta 'ossidazzjoni fl-elettrolit u jiġġenera sustanzi li ma jinħallux (bħal Li2CO3) u gassijiet. Dawn il-prodotti sekondarji se jimblokkaw il-mikropori tal-elettrodu, ifixklu l-migrazzjoni tal-jonji tal-litju, u jikkawżaw tnaqqis fil-kapaċità taċ-ċikliżmu. Barra minn hekk, hekk kif l-elettrolit jiġi kkunsmat, il-kapaċità ta 'trasferiment tal-massa tiegħu tiddgħajjef, u twassal għal żieda fir-reżistenza interna tal-batterija. Barra minn hekk, jekk jiġu ġġenerati prodotti solidi, film ta 'passivazzjoni jista' jifforma fuq il-wiċċ tal-elettrodu, li jżid il-polarizzazzjoni tal-batterija u jnaqqas il-vultaġġ tal-ħruġ tal-batterija.
5 Inkonsistenza tal-batterija + metodu ta 'ċċarġjar + fond ta' ċarġ u skariku
Dan l-artikolu janalizza b'mod komprensiv il-mekkaniżmu tad-degradazzjoni tal-kapaċità fil-batteriji tal-jone tal-litju, jikklassifika u jorganizza l-fatturi li jaffettwaw it-tixjiħ u l-ħajja tal-batteriji tal-jone tal-litju, u jelabora fuq diversi mekkaniżmi bħal ċċarġjar żejjed, tkabbir tal-film SEI u elettrolit, kwittanza awto, telf ta 'materjal attiv, u korrużjoni tal-kollettur kurrenti. Jiġbor fil-qosor il-progress tar-riċerka ta 'skulari f'diversi oqsma fil-mekkaniżmi tat-tixjiħ tal-batteriji f'dawn l-aħħar snin, janalizza fid-dettall il-fatturi li jinfluwenzaw u l-modi ta' azzjoni tat-tixjiħ tal-batterija tal-jone tal-litju, u telabora fuq il-metodi ta 'mudellar ta' reazzjonijiet sekondarji li qed tixjieħ.
Inkonsistenza interna tal-batterija
Biex tissodisfa r-rekwiżiti tal-enerġija u l-enerġija tal-vettura kollha, iċ-ċelloli tal-batterija tal-jone tal-litju ġeneralment jeħtieġ li jiġu konnessi f'serje jew parallel qabel ma jkunu jistgħu jiġu applikati f'vetturi elettriċi. Minħabba differenzi fil-proċessi tal-manifattura, ambjenti tax-xogħol, u kundizzjonijiet oħra, iċ-ċelloli jistgħu juru differenzi fil-kapaċità, impedenza, vultaġġ ta 'qtugħ, u karatteristiċi oħra. Din l-inkonsistenza tista 'twassal għal tixjiħ aċċellerat tal-pakkett tal-batterija taħt kundizzjonijiet kumplessi ta' tħaddim tal-vettura, u b'hekk taffettwa d-durabilità, l-affidabbiltà u s-sikurezza tal-vetturi elettriċi.
L-inkonsistenza tal-batteriji hija kkawżata prinċipalment minn differenzi sottili fil-proċessi tal-manifattura u l-materjali fil-fabbrika, kif ukoll differenzi fl-ambjent tal-użu waqt l-użu sussegwenti tal-batterija. L-inkonsistenzi huma prinċipalment riflessi f'parametri bħall-vultaġġ tal-batterija, ir-reżistenza interna, u l-kapaċità. L-impatt tal-inkonsistenza tal-vultaġġ fuq it-tul tal-ħajja huwa prinċipalment rifless fl-aħħar tal-ħruġ. Ċelloli b'vultaġġ aktar baxx jilħqu l-vultaġġ ta 'qtugħ aktar kmieni u jilħqu stat kompletament vojt, filwaqt li batteriji oħra għandhom vultaġġi ogħla mill-vultaġġ ta' qtugħ u għad għandhom xi kapaċità internament. Il-ħruġ ta 'batteriji f'SOC baxx għandu impatt sinifikanti fuq it-tul tal-ħajja tagħhom, għalhekk, ir-rata ta' tixjiħ ta 'ċelloli kompletament vojta se tkun aktar mgħaġġla minn batteriji oħra.
Ir-riċerka wriet li hemm korrelazzjoni qawwija bejn l-inkonsistenza tal-moduli/sistemi tal-batteriji tal-jone tal-litju u l-inkonsistenza taċ-ċelloli tal-batterija tal-jone tal-litju. B'mod ġenerali, il-ħajja tas-servizz ta 'pakkett tal-batterija hija inqas mill-ħajja tas-servizz tal-batterija waħda l-aktar baxxa fil-pakkett tal-batterija. Minħabba l-inkonsistenza fl-użu ta 'pakketti ta' batteriji tal-jone tal-litju, il-kapaċità attwali ta 'kull ċellula individwali hija differenti. Għalhekk, taħt l-istess kundizzjonijiet tal-kurrent tat-tagħbija, il-fond attwali ta 'ċarġ u skariku ta' kull ċellula huwa wkoll differenti. Pakketti ta 'batteriji użati f'kundizzjonijiet ta' skarigu fil-fond għal żmien twil għandhom ħajja iqsar minn dawk użati f'kundizzjonijiet ta 'skariku baxx; Il-qawwa tal-iċċarġjar u l-ħatt li taqbeż il-kurrent ottimali tal-iċċarġjar u l-ħatt jistgħu wkoll jaffettwaw il-ħajja tas-servizz tal-pakkett tal-batterija. Ziberman et al. studja l-karatteristiċi tax-xjuħija ta 'serje strutturati pakketti ta' batteriji tal-jone tal-litju bl-użu ta 'metodu ta' vultaġġ differenzjali flimkien ma 'mikroskopija elettronika tal-iskannjar. Ir-riżultati wrew li gradjent ta 'temperatura ta' 5 gradi jwassal għal differenzi fir-rata ta 'tixjiħ tal-batterija, li jirriżulta f'degradazzjoni tal-kapaċità u tnaqqis fil-prestazzjoni tal-pakkett tal-batterija.
Forma u strateġija tal-iċċarġjar
Il-proċess tal-iċċarġjar tal-batteriji tal-jone tal-litju għandu impatt sinifikanti fuq id-degradazzjoni tal-kapaċità tal-batteriji tal-jone tal-litju. Ir-riżultati tar-riċerka jindikaw li l-vultaġġ tal-qtugħ tal-iċċarġjar tal-batteriji tal-jone tal-litju għandu effett sinifikanti fuq il-proċess tat-tixjiħ. Meta tieħu l-batterija tal-jone tal-litju tas-sistema tal-ossidu tal-manganiż tal-litju bħala eżempju, jekk wieħed jassumi li l-vultaġġ tal-qtugħ tal-iċċarġjar tiegħu huwa 4V, li tnaqqas ftit il-vultaġġ tal-qtugħ jista 'jtejjeb b'mod effettiv il-ħajja taċ-ċiklu disponibbli. Iżda l-kapaċità disponibbli tagħha se tonqos ukoll kif xieraq. Din il-proprjetà tista 'tipprovdi gwida għad-disinn ta' strateġiji ta 'ċċarġjar veloċi għal batteriji tal-jone tal-litju. Min-naħa l-oħra, l-iċċarġjar veloċi tal-batteriji tal-jone tal-litju għandu wkoll impatt sinifikanti fuq it-tixjiħ. Ir-riżultati tar-riċerka jindikaw li tixjiħ taħt iċċarġjar veloċi għal 100% huwa aktar evidenti meta mqabbel ma 'tixjiħ taħt iċċarġjar veloċi għal 80%, u anke tixjiħ taħt iċċarġjar normali għal 100% huwa aktar sever meta mqabbel ma' tixjiħ taħt iċċarġjar veloċi għal 80%.
L-iskariku tal-polz jista 'jtejjeb b'mod effettiv l-effiċjenza tal-iċċarġjar u jqassar il-ħin tal-iċċarġjar meta mqabbel ma' metodi ta 'ċċarġjar ta' kurrent kostanti klassiku (CC) jew metodi ta 'ċċarġjar ta' vultaġġ kostanti ta 'kurrent kostanti (CC-CV). Ir-riżultati tar-riċerka jindikaw li l-iċċarġjar tal-polz jista 'jnaqqas b'mod sinifikanti l-ħin tal-iċċarġjar, iżda ż-żieda tal-frekwenza tal-polz ma ttejjebx b'mod sinifikanti l-effiċjenza tal-iċċarġjar meta tuża l-istess metodu tal-iċċarġjar tal-polz. Madankollu, l-iċċarġjar tal-polz għandu impatt sinifikanti fuq it-tixjiħ tal-batterija. Ir-riżultati sperimentali ta 'Li et al. wera li r-reżistenza interna tal-batteriji tal-jone tal-litju żdiedet b'mod sinifikanti taħt kundizzjonijiet tal-iċċarġjar tal-polz, u analiżi bbażata fuq mikroskopija elettronika tal-iskannjar żvelat telf aktar sever ta 'materjali attivi tal-elettrodu negattiv.
Fond ta 'ċarġ u skariku
Ir-riżultati tar-riċerka jindikaw li matul il-proċess tal-iċċarġjar u l-ħatt tal-batteriji tal-jone tal-litju, l-iċċarġjar u l-ħatt fil-fond se jaċċelleraw id-degradazzjoni tal-kapaċità tal-batteriji tal-jone tal-litju, u f'dan iż-żmien, ir-reżistenza ohmika u r-reżistenza tal-polarizzazzjoni tal-batteriji tal-jone tal-litju se t-tnejn żieda; Min-naħa l-oħra, taħt l-istess fond ta 'ċarġ u skariku, batteriji tal-jone tal-litju ċiklati fil-medda għolja SOC huma aktar suxxettibbli għat-tixjiħ meta mqabbla ma' dawk ċiklati fil-medda SOC baxxa, li jistgħu jkunu dovuti għall-problema tad-depożizzjoni tal-litju f' il-medda għolja ta' SOC. Barra minn hekk, matul il-proċess ta 'tixjiħ taċ-ċiklu aċċellerat ta' batteriji tal-jone tal-litju, ir-rata ta 'tixjiħ taħt kundizzjonijiet ta' ċċarġjar ta 'kurrent kostanti hija ogħla minn dik taħt kundizzjonijiet ta' ċċarġjar ta 'kurrent kostanti u vultaġġ kostanti. Għalhekk, l-estensjoni tal-ħin idle waqt l-iċċarġjar u l-ħatt jew l-użu ta 'ċċarġjar ta' kurrent estremament baxx fit-tmiem tal-iċċarġjar hija ta 'benefiċċju biex tittawwal il-ħajja tal-batterija.