Цахилгаан тээврийн хэрэгслийн зах зээлийн халуун зэрэг нөлөөлсөн.лити-ион батерейнууд, цахилгаан тээврийн хэрэгслийн үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн нэг гэдгийг ихээхэн онцолсон. Хүмүүс урт наслалт, өндөр хүчин чадал, сайн аюулгүй лити-ион батерейг хөгжүүлэхийг эрмэлздэг. Тэдгээрийн дотор сулрах ньлити-ион батерейХүчин чадал нь хүн бүрийн анхаарлыг татахуйц байх ёстой бөгөөд зөвхөн лити-ион батерейг сулруулж буй шалтгаан эсвэл механизмыг бүрэн ойлгож, асуудлыг шийдэх зөв эмийг зааж өгөх чадвартай, лити-ион батерейны хүчин чадал яагаад сулрах?
Лити-ион батерейны хүчин чадал муудах шалтгаанууд
1.Эерэг электродын материал
LiCoO2 нь өргөн хэрэглэгддэг катодын материалуудын нэг юм (3С ангиллыг өргөн ашигладаг бөгөөд цахилгаан батерейнууд нь үндсэндээ гурвалсан болон литийн төмрийн фосфатыг тээвэрлэдэг). Циклийн тоо нэмэгдэхийн хэрээр идэвхтэй литийн ионуудын алдагдал нь хүчин чадлын задралд илүү их хувь нэмэр оруулдаг. 200 циклийн дараа LiCoO2 нь фазын шилжилтэд ороогүй, харин давхаргын бүтцэд өөрчлөлт орсон нь Li+-ийг задлахад хүндрэл учруулсан.
LiFePO4 нь бүтцийн тогтвортой байдал сайтай боловч анод дахь Fe3+ нь бал чулуун анод дээр Fe металл болж уусдаг бөгөөд ингэснээр анодын туйлшрал нэмэгддэг. Ерөнхийдөө LiFePO4 тоосонцорыг бүрэх эсвэл электролитийг сонгох замаар Fe3+ уусахаас сэргийлдэг.
NCM гурвалсан материалууд ① Шилжилтийн металлын оксидын катодын материал дахь шилжилтийн металлын ионууд нь өндөр температурт амархан уусдаг тул электролитэд чөлөөлөгддөг эсвэл сөрөг тал дээр хуримтлагдаж чадавхийг сулруулдаг; ② Хүчдэл нь Li+/Li-ийн эсрэг 4.4V-ээс их байвал гурвалсан материалын бүтцийн өөрчлөлт нь хүчин чадлын доройтолд хүргэдэг; ③ Li-Ni холимог эгнээ нь Li+ сувгийн бөглөрөлд хүргэдэг.
LiMnO4-д суурилсан лити-ион батерейны хүчин чадлын доройтлын гол шалтгаанууд нь 1. эргэлт буцалтгүй үе шат эсвэл бүтцийн өөрчлөлт, тухайлбал Jahn-Teller aberration; ба 2. электролит дахь Mn уусах (электролит дэх HF байгаа эсэх), пропорциональ бус урвал, анод дахь бууралт.
2.Сөрөг электродын материал
Бал чулууны анод талд литийн хур тунадас үүсэх (литийн нэг хэсэг нь "үхсэн литий" болж эсвэл литийн дендрит үүсгэдэг), бага температурт литийн ионы тархалт удааширч, литийн тунадас үүсэхэд хүргэдэг. N/P харьцаа хэт бага байх үед.
Анодын тал дахь SEI хальсыг олон удаа устгаж, ургуулах нь литийн хомсдол, туйлшрал нэмэгдэхэд хүргэдэг.
Цахиурт суурилсан анод дахь литийг шингээх/де-литийг арилгах давтан үйл явц нь эзэлхүүнийг тэлэх, цахиурын хэсгүүдийн ан цав үүсэхэд амархан хүргэдэг. Тиймээс цахиурын анодын хувьд түүний эзэлхүүний тэлэлтийг саатуулах арга замыг олох нь онцгой чухал юм.
3. Электролит
Электролитийн хүчин чадал буурахад нөлөөлдөг хүчин зүйлүүдлити-ион батерейнуудоруулах:
1. Органик уусгагчийн хувьд исэлдэх боломж нь 5V-аас их, Li+/Li эсвэл 0.8V-ээс бага бол уусгагч ба электролитийн задрал (хий үйлдвэрлэх гэх мэт ноцтой гэмтэл, аюулгүй байдлын асуудал) (электролитийн задралын өөр хүчдэл өөр), задлахад хялбар. Электролитийн хувьд (жишээ нь, LiPF6) тогтвортой байдал муу тул өндөр температурт (55 хэмээс дээш) задрахад хялбар байдаг.
2. Циклийн тоо нэмэгдэхийн хэрээр электролит ба эерэг ба сөрөг электродуудын хоорондох урвал нэмэгдэж, масс дамжуулах чадвар сулардаг.
4. Диафрагм
Диафрагм нь электронуудыг хааж, ионуудын дамжуулалтыг гүйцэтгэж чаддаг. Харин диафрагмын нүхнүүд электролитийн задралын бүтээгдэхүүн гэх мэтээр бөглөрөх, өндөр температурт диафрагм агших, хөгшрөх үед диафрагмын Li+ зөөвөрлөх чадвар буурдаг. Нэмж дурдахад диафрагмыг цоолж литийн дендрит үүсэх нь дотоод богино холболтод хүргэдэг нь түүний бүтэлгүйтлийн гол шалтгаан юм.
5. Шингэнийг цуглуулах
Коллекторын хүчин чадал алдагдах шалтгаан нь ерөнхийдөө коллекторын зэврэлт юм. Зэсийг сөрөг коллектор болгон ашигладаг, учир нь энэ нь өндөр потенциалаар исэлдэхэд хялбар байдаг бол хөнгөн цагааныг эерэг коллектор болгон ашигладаг, учир нь бага потенциалтай үед лититэй лити-хөнгөн цагааны хайлш үүсгэхэд хялбар байдаг. Бага хүчдэлийн үед (1.5В ба түүнээс доош, хэт их цэнэг) зэс нь электролитэд Cu2+ болж исэлдэж, сөрөг электродын гадаргуу дээр хуримтлагдаж, литийн шингээлтийг саатуулж, хүчин чадал мууддаг. Мөн эерэг тал нь хэт их цэнэглэгддэгзайхөнгөн цагаан коллекторын нүхжилтийг үүсгэдэг бөгөөд энэ нь дотоод эсэргүүцлийг нэмэгдүүлж, хүчин чадлын доройтолд хүргэдэг.
6. Цэнэглэх ба цэнэгийн хүчин зүйлүүд
Хэт их цэнэг ба цэнэгийн үржүүлэгч нь лити-ион батерейны хүчин чадлыг хурдасгахад хүргэдэг. Цэнэглэх/цэнэглэх үржүүлэгчийн өсөлт нь батерейны туйлшралын эсэргүүцэл зохих хэмжээгээр нэмэгдэж, хүчин чадал буурахад хүргэдэг гэсэн үг юм. Нэмж дурдахад, өндөр үржүүлгийн хурдаар цэнэглэх, цэнэглэх үед үүссэн диффузын улмаас үүссэн стресс нь катодын идэвхтэй материалыг алдаж, батерейны хөгшрөлтийг хурдасгахад хүргэдэг.
Батерейг хэт цэнэглэх, хэт цэнэглэх тохиолдолд сөрөг электрод нь литийн хур тунадас, эерэг электродын хэт их литийг зайлуулах механизм нурж, электролитийн исэлдэлтийн задрал (давар бүтээгдэхүүн, хий үүсэх) хурдасдаг. Батерейг хэт цэнэггүй болгох үед зэс тугалган цаас уусах хандлагатай байдаг (литийн шингээлтийг саатуулдаг, эсвэл зэсийн дендритийг шууд үүсгэдэг), хүчин чадал муудах эсвэл батерейны эвдрэлд хүргэдэг.
Цэнэглэх стратегийн судалгаагаар цэнэглэх таслах хүчдэл 4V байх үед цэнэглэх таслах хүчдэлийг (жишээ нь, 3.95V) зохих ёсоор бууруулснаар батерейны ашиглалтын хугацааг уртасгаж болохыг харуулсан. Мөн батерейг 100% SOC хүртэл хурдан цэнэглэх нь 80% SOC хүртэл хурдан цэнэглэхээс хурдан мууддаг болохыг харуулсан. Үүнээс гадна Ли нар. Хэдийгээр импульс нь цэнэглэх үр ашгийг дээшлүүлдэг ч батерейны дотоод эсэргүүцэл мэдэгдэхүйц нэмэгдэж, сөрөг электродын идэвхтэй материал алдагдах нь ноцтой юм.
7. Температур
хүчин чадалд температурын нөлөөлити-ион батерейнуудбас маш чухал. Илүү өндөр температурт удаан хугацаагаар ажиллах үед батерейны доторх гаж нөлөө (жишээлбэл, электролитийн задрал) нэмэгдэж, хүчин чадал нь эргэлт буцалтгүй алдагдахад хүргэдэг. Бага температурт удаан хугацаагаар ажиллах үед батерейны нийт эсэргүүцэл нэмэгдэж (электролитийн дамжуулалт буурч, SEI эсэргүүцэл нэмэгдэж, цахилгаан химийн урвалын хурд буурдаг), батерейнаас литийн тунадас үүсэх хандлагатай байдаг.
Дээр дурдсан зүйл бол лити-ион батерейны хүчин чадал муудах гол шалтгаан бөгөөд дээрх танилцуулгад та литийн ион батерейны хүчин чадал муудах шалтгааныг ойлгосон гэдэгт итгэлтэй байна.
Шуудангийн цаг: 2023 оны 7-р сарын 24-ний өдөр