Bi bandora asta germ a bazara wesayîta elektrîkê,bataryayên lîtium-ion, wekî yek ji hêmanên bingehîn ên wesayîtên elektrîkê, bi rêjeyek mezin hate destnîşan kirin.Mirov ji bo pêşxistina jiyanek dirêj, hêza bilind, battera lîtium-ionê ya ewledar a baş pabend in.Di nav wan de, kêmbûnapîlê lithium-ionkapasîteya pir hêjayî bala her kesî ye, tenê têgihîştina tam a sedemên kêmbûna bataryayên lîtium-ion an mekanîzmayê, ji bo ku meriv bikaribe dermanê rast ji bo çareserkirina pirsgirêkê destnîşan bike, ku kapasîteya bataryayên lîtium-ion çima çima kêmbûn?
Sedemên hilweşandina kapasîteya bataryayên lîtium-ion
1.Madî elektrodê erênî
LiCoO2 yek ji wan materyalên katodê yên ku bi gelemperî têne bikar anîn e (kategoriya 3C bi berfirehî tê bikar anîn, û bataryayên hêzê bi bingehîn fosfatê hesinê ternary û lîtiumê digirin).Her ku hejmara dewreyan zêde dibe, windabûna îyonên lîtiumê yên çalak zêdetir beşdarî hilweşîna kapasîteyê dibe.Piştî 200 dewran, LiCoO2 derbasî qonaxek derbas nebû, lê berevajî guhertinek di avahiya lamellar de, ku di vekêşana Li + de bû sedema dijwariyan.
LiFePO4 xwedan îstîqrara avahîsaziyê ya baş e, lê Fe3+ di anodê de dihele û dibe metal Fe li ser anodê grafît, di encamê de polarîzasyona anode zêde dibe.Bi gelemperî hilweşîna Fe3+ bi girtina pariyên LiFePO4 an hilbijartina elektrolîtê tê asteng kirin.
Materyalên sêalî yên NCM ① Di madeya katodê ya oksîda metalê ya veguhêz de îyonên metal ên veguhêz di germahiyên bilind de hêsan têne hilweşandin, bi vî rengî di elektrolîtê de azad dibin an jî li aliyê neyînî depo dikin û dibe sedema kêmbûna kapasîteyê;② Dema ku voltaja li hember Li+/Li ji 4,4V bilindtir be, guherîna strukturî ya materyalê sêdar dibe sedema hilweşîna kapasîteyê;③ Li-Ni rêzên tevlihev, rê li ber girtina kanalên Li+ vedike.
Sedemên sereke yên hilweşîna kapasîteyê di bataryayên lîtium-ion ên li ser bingeha LiMnO4 de ev in: 1. qonaxên neveger an jî guherînên avahîsaziyê, yên wekî aberration Jahn-Teller;û 2. hilweşandina Mn di elektrolîtê de (hebûna HF di elektrolîtê de), reaksiyonên nehevsengiyê, an kêmkirina li anodê.
2.Materyalên elektrodê neyînî
Hilberîna barîna lîtiumê li aliyê anodê yê grafîtê (beşek ji lîtium dibe "lîtiumê mirî" an jî dendikên lîtiumê çêdike), di germahiyên nizm de, belavbûna îyona lîtiumê bi hêsanî hêdî dibe û dibe sedema barîna lîtiumê, û barîna lîtiumê jî dibe ku çêbibe. dema ku rêjeya N/P pir kêm be.
Dubare hilweşandin û mezinbûna fîlima SEI li ser alîyê anode dibe sedema kêmbûna lîtium û polarîzasyonê zêde dibe.
Pêvajoya dubare ya vegirtina lîtium / rakirina lîtiumê di anode-based silicon de dikare bi hêsanî bibe sedema berbelavbûna qebareyê û têkçûna perçeyên siliconê.Ji ber vê yekê, ji bo anodê silicon, bi taybetî girîng e ku meriv rêyek bibîne ku berfirehbûna qebareya wê asteng bike.
3.Elektrolît
Faktorên di elektrolîtê de ku dibin sedema hilweşîna kapasîteyêbataryayên lîtium-ionlinavxistin:
1. Parzûnkirina helaw û elektrolîtan (şkestinek cidî an pirsgirêkên ewlehiyê yên wekî hilberîna gazê), ji bo helawerên organîk, dema ku potansiyela oksîdasyonê ji 5V li hember Li+/Li mezintir be an jî potansiyela kêmkirinê ji 0,8V kêmtir be (voltaja veqetandina elektrolîtê ya cihêreng e cuda), bi hêsanî hilweşandin.Ji bo elektrolîtê (mînak LiPF6), ji ber îstîqrara belengaz ew hêsan e ku di germahiya bilind de (ser 55 ℃) were hilweşandin;.
2. Her ku hejmara dewran zêde dibe, reaksiyona di navbera elektrolît û elektrodên erênî û neyînî de zêde dibe, kapasîteya veguheztina girseyî qels dibe.
4.Diaphragm
Diafragma dikare elektronan asteng bike û veguheztina îyonan pêk bîne.Lêbelê, şiyana diafragmê ya veguheztina Li + kêm dibe dema ku kunên diafragmê ji hêla hilberên perçebûna elektrolîtê ve têne girtin, û hwd., an dema ku diafragma di germahiyên bilind de piçûk dibe, an dema ku diafragma pîr dibe.Wekî din, avakirina dendritên lîtiumê ku diafragmayê diqulipîne ku dibe sedema kurteya hundurîn sedema bingehîn a têkçûna wê ye.
5. Komkirina şilekê
Sedema windabûna kapasîteya ji ber kolektorê bi gelemperî korozyona kolektorê ye.Sifir wekî berhevkarê neyînî tê bikar anîn ji ber ku di potansiyelên bilind de bi hêsanî oksît dibe, dema ku aluminium wekî berhevkarê erênî tê bikar anîn ji ber ku ew hêsan e ku di potansiyelên kêm de bi lîtiumê re aliyek lîtium-aluminium were çêkirin.Di bin voltaja nizm de (bi qasî 1.5V û jêrtir, zêde dakêşanê), sifir di elektrolîtê de digihîje Cu2+ û li ser rûyê elektroda neyînî radibe, rê li ber venekirina lîtiumê digire, û di encamê de kapasîteya wê kêm dibe.Û di aliyê erênî de, barkirina zêdepîldibe sedema qutbûna kolektorê aluminiumê, ku dibe sedema zêdebûna berxwedana hundurîn û hilweşîna kapasîteyê.
6. Faktorên barkirinê û dakêşanê
Pirrjimarên barkirin û dakêşanê yên zêde dikare bibe sedema hilweşîna kapasîteya bilez a bataryayên lîtium-ion.Zêdebûna pirjimara barkirin / dakêşandinê tê vê wateyê ku impedansa polarîzasyona pîlê li gorî wê zêde dibe, û dibe sedema kêmbûna kapasîteyê.Digel vê yekê, stresa belavbûnê ya ku ji hêla barkirin û dakêşanê ve bi rêjeyên pirjimarî yên bilind ve hatî çêkirin, dibe sedema windakirina materyalê çalak a katodê û pîrbûna bilez a pîlê.
Di bûyera zêde barkirin û dakêşana bataryayên de, elektroda neyînî meyla barîna lîtiumê ye, mekanîzmaya rakirina zêde ya lîtiumê ya elektroda erênî têk diçe, û hilweşîna oksîdatîf a elektrolîtê (rûbûna hilberên jêrîn û hilberîna gazê) zûtir dibe.Dema ku pîlê zêde tê dakêşandin, pelika sifir meyla helwesandinê dike (nehiştina lîtiumê asteng dike, an rasterast dendikên sifir çêdike), ku dibe sedema hilweşîna kapasîteyê an têkçûna pîlê.
Lêkolînên stratejiya barkirinê destnîşan kirin ku dema ku voltaja qutkirina barkirinê 4V be, bi guncan daxistina voltaja qutkirina barkirinê (mînak, 3.95V) dikare jiyana çerxa pîlê baştir bike.Di heman demê de hate destnîşan kirin ku barkirina bilez a bataryek ji% 100 SOC ji barkirina bilez a ji% 80 SOC zûtir xera dibe.Wekî din, Li et al.dît ku her çend pêldan dikare karbidestiya barkirinê baştir bike, berxwedana hundurîn a pîlê dê bi girîngî bilind bibe, û windakirina materyalê çalak a elektrodê neyînî cidî ye.
7.Germî
Bandora germahiyê li ser kapasîteyabataryayên lîtium-ionjî pir girîng e.Dema ku ji bo demên dirêj di germahiyên bilind de dixebitin, reaksiyonên alîgir di hundurê pîlê de zêde dibin (mînak, hilweşîna elektrolîtê), ku dibe sedema windabûna kapasîteyê ya neveger.Dema ku ji bo demên dirêj di germahiyên nizm de dixebitin, tevheviya impedansê ya pîlê zêde dibe (rêveberiya elektrolîtê kêm dibe, impedance SEI zêde dibe, û rêjeya reaksiyonên elektrokîmyayî kêm dibe), û barîna lîtiumê ji pîlê dibe ku çêbibe.
Ya jor sedema bingehîn a hilweşîna kapasîteya battera lîtium-ion e, bi danasîna jorîn ez bawer dikim ku hûn têgihîştinek sedemên hilweşandina kapasîteya battera lîtium-ion heye.
Dema şandinê: 24-2023