Mitruma satura ietekme uz akumulatora veiktspēju

Ir daudzi faktori, kas ietekmē veiktspēju litija baterijas, piemēram, materiāla veids, blīvēšanas blīvums pozitīvo un negatīvo elektrodu, mitruma, pārklājuma virsmas blīvumu, un summa elektrolītu. Starp tiem, mitrums ir būtiska ietekme uz veiktspēju litija jonu baterijas. Mitrums ir galvenais faktors, kas stingri jākontrolē litija jonu bateriju ražošanas procesā. Pārmērīgs mitrums var ne tikai izraisīt sadalīšanos litija sāļu elektrolīta, un radīt bojājumus pozitīvo un negatīvo materiālu, Pašreizējais savācējs ir zināma kodīga un destruktīva iedarbība, un tas arī noved pie samazināšanos cikla veiktspēju un drošības veiktspēju akumulatoru. Tomēr nelieliem mitruma daudzumiem ir liela nozīme. Tālāk aprakstīta mitruma ietekme uz litija bateriju veiktspēju.

1. Trūkumi pārmērīga mitruma

Trīspusēja/grafīta sistēmas akumulatora ražošanas procesā pozitīvās elektrodu vircas sagatavošana parasti izmanto eļļas dispersijas sistēmu, par šķīdinātāju izmantojot PVDF un NMP. Kad PVDF sastopas ar pārmērīgu mitrumu, tas veido želatīna vielu, kā rezultātā slikta plūstamība un izlīdzināšanas vircas, kas neveicina pārklājumu vircas. Tāpēc, sagatavojot vircu, jāpievērš uzmanība izejvielu mitruma saturam, darba videi un mitruma ieviešanai personāla darbības laikā.

Papildus tam, ka ir milzīga ietekme uz sagatavošanu litija bateriju vircas, pārmērīga mitruma radīs sadalīšanos elektrolīta. Atbilde ir šāda:

Fluorūdeņražskābe ir īpaši kodīga skābe, kas var izraisīt nopietnus bojājumus litija bateriju pozitīvajiem un negatīvajiem elektrodu materiāliem un pašreizējiem kolektoriem un galu galā izraisīt akumulatora drošības problēmas.

2. Mikroūdens nozīme

Tomēr nav tā, ka mazāk ūdens ir labāks litija baterijas. Kā mēs visi zinām, cietā elektrolīta interfeiss (pazīstams kā SEI membrāna) ir selektīva caurlaidīga membrāna, kas ļauj Li + brīvi iziet, bet elektrolītu molekulas nevar iziet cauri. Elektrolītu un mikromēserātu sastāvs būtiski ietekmē SEI plēves veidošanās potenciālu, kompaktuma pakāpi, akumulatora neatgriezenisku jaudas zudumu un akumulatora iekšējo pretestību. Ūdens kā mikrosistēma elektrolīta sastāvdaļai zināmā mērā ietekmē SEI plēves veidošanos un litija jonu bateriju veiktspēju.

Treškārt, mitruma ietekme uz litija bateriju veiktspēju

Dažādās materiālu sistēmās mitruma saturs lielā vietā ietekmē akumulatora veiktspēju. Tomēr, kas paliek nemainīgs, ir tas, ka mitrums ietekmē pirmo uzlādes un izlādes jaudu, iekšējo pretestību, akumulatora kalpošanas laiku un litija bateriju apjomu. Kā piemēru ņem litija kobalta oksīda/grafīta sistēmas akumulatoru.

1. Ietekme uz pirmo uzlādi un izlādes jaudu

Mitrums ir saistīts ar VEIDOŠANOS SEI litija baterijas un neizbēgami ietekmēs pirmo neatgriezenisku jaudas zudumu litija baterijas. Kā parādīts 1. attēlā:

1. attēls. Mitruma satura ietekme uz akumulatora uzlādi un izlādes jaudu

Ja akumulatora mitrums ir mazāks par 0,015%, akumulatora pirmā izlādes ietilpība atbilst valsts standartam un izmaiņas ir nelielas; ja akumulatora mitrums ir robežās no 0,015% līdz 0,04%, pirmā akumulatora izlādes ietilpība samazinās, palielinoties akumulatora mitrumam. Ja mitruma saturs akumulatorā ir mazāks par 0,015%, dominē šādas reakcijas.

Litija alkilkarbonāts, ko rada viena elektronu samazināšanas process, var reaģēt arī ar nelielu ūdeni elektrolītā, lai radītu litija karbonātu.

2ROCO2 li+H2O →Li2CO3 +CO2 +2ROH 2ROCO2 Li +H2O → Li2CO3 +CO2 +2ROH

Kad rodas CO2, uz negatīvās elektroda virsmas ar mazu potenciālu rodas jauna ķīmiska reakcija:

2CO2+2Li+ +2e →Li2CO3 +CO

Var redzēt, ka atbilstošs ūdens daudzums palīdzēs veidot stabilu, vienotu un blīvu SEI filmu, kurā dominē Li2CO3. Kad SEI plēve pilnībā nosedz negatīvo elektrodu, neatgriezeniskā reakcija nekavējoties apstājas.

Ja mitruma saturs ir diapazonā no 0.0150% līdz 0.04%, litija jonu patēriņš palielinās, un akumulatora uzlādes un izlādes ietilpība samazinās, kam ir negatīva ietekme uz to.

2. Ietekme uz akumulatora iekšējo pretestību

Akumulatora iekšējā pretestība ir viens no svarīgākajiem akumulatora raksturīgajiem parametriem. Tas ir svarīgs parametrs, kas raksturo cikla ciklu un darbības statusu akumulatoru, un ir galvenais rādītājs grūtības transportēšanas jonu un elektronu akumulatoru akumulatoru. Iekšējo pretestību galvenokārt ietekmē tādi faktori kā akumulatoru materiāli, ražošanas procesi un akumulatora struktūra. Jo mazāka iekšējā pretestība, jo mazāks spriegums aizņemts, kad akumulators ir izlādējies, un jo vairāk enerģijas tas var izvadīt. Baterijām, kas tiek glabātas ilgu laiku, iekšējā pretestība palielināsies, palielinoties glabāšanas laikam, un akumulatora veiktspēja tiks ievērojami ietekmēta, ja iekšējā pretestība pārsniedz noteiktu vērtību. Tā kā mitruma saturs ietekmē SEI plēves kvalitāti litija baterijā, ieviešana ietekmē akumulatora iekšējo pretestību.

EK/DMC/EMC elektrolītu šķīdinātāja sistēmā neliels ūdens daudzums var veidot Li2CO3 bāzes, stabilu, viendabīgu un blīvu SEI plēvi ar zemu iekšējo pretestību. Ja mitruma saturs ir vairāk nekā nepieciešamais sistēmas saturs, lai veidotu SE I plēvi, POF3 un LiF nogulsnes uz SEI plēves virsmas, kā rezultātā palielinās akumulatora iekšējā pretestība. kā parādīts 2. attēlā:

2. attēls. Mitruma satura ietekme uz akumulatora iekšējo pretestību

3. Ietekme uz akumulatora jaudas degradāciju

Mitruma saturs ietekmē akumulatora SEI plēves īpašības, piemēram, vienveidību un kompaktumu. Kad SE I plēve ir viendabīga un blīva, elektrolītu šķīdinātāju nav viegli iestrādāt negatīvajā elektrodā, kas aizņem Li+ ievietošanas vakanci, tāpēc ir maz jaudas degradācijas. Gluži pretēji, ja daļa NO SEI plēves nav blīva vai viendabīga, ir salīdzinoši viegli Li+ ievietošanas vakancēm, ko aizņem elektrolītu šķīdinātājs. Li2CO3 ir vissvarīgākais komponents, lai veidotu vienotu un blīvu SEI filmu. EK /DMC/EMC elektrolītu šķīdinātāju sistēmā atbilstošs ūdens daudzums var veicināt SEI plēves veidošanos, pamatojoties uz Li2CO3. Ja mitruma saturs ir pietiekams vai pārmērīgs, SEI veidojas Blīvāka un viendabīga plēve, jo mazāka varbūtība, ka šķīdinātājs iegulst oglekļa anodā. Tas ir iemesls, kāpēc akumulatora ietilpība samazinās pakāpeniski samazinās līdz ar mitruma satura pieaugumu, kad mitrums ir diapazonā no 0,015% līdz 0,04%. Ja mitruma saturs ir mazāks par 0,015%, uz negatīvā elektroda virsmas veidojas blīvāka SEI plēve, lai uzturētu šķīdinātāju, kas iegulst līdzsvara stāvoklī. Tādēļ akumulatora ietilpības samazinājuma tiek uzturēta relatīvi stabilā stāvoklī.

3. attēls. Mitruma satura ietekme uz akumulatora ietilpības samazinājuma ātrumu

4. Ietekme uz akumulatora biezumu

4. attēls. Mitruma satura ietekme uz akumulatora biezumu

To var redzēt no ņemot vērā skaitli, ka mitruma saturs palielinās, akumulatora biezums arī palielinās. Ja mitruma saturs ir saistīts ar CO2, CO un citām gāzēm, kas rodas SEI plēves veidošanā. Un, kad ūdens ir pārmērīgs, liekais ūdens turpinās reaģēt ar LiPF6 ražot HF gāzi. Iekšējā gāzes ražošana akumulatoru ir saistīta ar drošību akumulatoru. Lai izvairītos no nopietnām akumulatora gāzu uzkrāšanās problēmām, ūdens baterijā ir stingri jākontrolē.

Atsauces:

[1] Do ron Aurbach, Yair E in-El.i J E lectrochem Soc[ J], 1995, 142(6):1746

[2] HUANG Feng(黄峰), ZHOU Yun-Hong (周运鸿). Ba ttery B imonthly(Battery)[J], 2001, 31(6):290 Ba ttery B imonthly (Battery) [ J], 2001, 31 (6): 290

[3] Zhang Hailin, He Xiangyun, Li Yan, et al. [3] Zhang Hailin, He Xiangyun, Li Yan, et al. Elektroda mitruma ietekme uz litija jonu bateriju veiktspēju[J]. Bateriju rūpniecība, 2013, 18(1 /2): 44-46.