När det gäller ett idealiskt litiumjonbatteri kommer kapacitetsbalansen inte att förändras under dess cykel, och den initiala kapaciteten i varje cykel bör vara ett visst värde. Men i verkligheten är situationen mycket mer komplicerad. Alla sidoreaktioner som kan uppstå eller förbrukar litiumjoner kan orsaka förändringar i batteriets kapacitetsbalans. När batteriets kapacitetsbalans ändras är denna förändring oåterkallelig och kan ackumuleras genom flera cykler, vilket allvarligt påverkar batteriets cykelprestanda. Inflytande.
Det finns många faktorer som påverkar livslängden för litiumjonbatterier, men den bakomliggande orsaken är att antalet litiumjoner som är involverade i energiöverföringen ständigt minskar. Det bör noteras att den totala mängden litiumelement i batteriet inte har minskat, men det finns färre aktiverade litiumjoner. De är fängslade på andra platser eller aktivitetskanalerna är blockerade och de kan inte fritt delta i cykeln av anklagelser och utskrivningar.
Sedan, så länge vi tar reda på vart dessa litiumjoner som är tänkta att delta i redoxreaktionen tar vägen, kan vi ta reda på mekanismen för kapacitetsminskning och vi kan vidta riktade åtgärder för att fördröja kapacitetsminskningstrenden för litiumjonbatterier . Förbättra livslängden för litiumjonbatterier.
1. Avsättning av metalliskt litium
Genom den tidigare analysen förstår vi att metallformen av litium inte bör finnas i litiumjonbatterier. Litiumelement finns antingen i form av metalloxider, kol-litiumföreningar eller i form av joner.
Avsättningen av metalliskt litium sker vanligtvis på ytan av den negativa elektroden. Av vissa skäl, när litiumjoner migrerar till ytan av den negativa elektroden, kommer en del av litiumjonerna inte in i det aktiva materialet i den negativa elektroden för att bilda stabila föreningar. Istället erhåller de elektroner och avsätter sig på ytan av den negativa elektroden för att bli metalliskt litium, och deltar inte längre i den efterföljande cykelprocessen, vilket resulterar i att kapaciteten minskar.
Denna situation orsakas i allmänhet av flera orsaker: laddningen överskrider gränsspänningen; laddning med hög hastighet; otillräckligt negativt elektrodmaterial. När det är överladdat eller det negativa elektrodmaterialet är otillräckligt kan den negativa elektroden inte ta emot litiumjonerna som migrerar från den positiva elektroden, vilket resulterar i avsättning av metalliskt litium. Vid laddning med höga hastigheter når för många litiumjoner den negativa elektroden på kort tid, vilket orsakar igensättning och avsättning.
Avsättningen av metalliskt litium kommer inte bara att orsaka en minskning av livslängden, utan i allvarliga fall kommer det också att orsaka en kortslutning av de positiva och negativa elektroderna, vilket orsakar allvarliga säkerhetsproblem.
För att lösa detta problem är det nödvändigt att ha ett rimligt förhållande mellan positiva och negativa elektrodmaterial, och samtidigt strikt begränsa användningsförhållandena för litiumjonbatterier för att förhindra att användningsgränsen överskrids. Naturligtvis, med utgångspunkt från hastighetsprestandan, kan cykellivslängden också delvis förbättras.
2. Nedbrytning av katodmaterial
Även om den litiumhaltiga metalloxiden som används som katodmaterial har tillräcklig stabilitet, kommer den att fortsätta att sönderdelas under långvarig användning, och vissa elektrokemiska inerta ämnen (som Co3O4, Mn2O3, etc.) och vissa brandfarliga gaser kommer att uppstå. Kapacitetsbalansen mellan elektroderna förstörs, vilket orsakar irreversibel förlust av kapacitet.
Denna situation är särskilt uppenbar vid överladdning och ibland kan våldsam nedbrytning och gasutsläpp inträffa, vilket inte bara påverkar batterikapaciteten, utan också skapar allvarliga säkerhetsrisker.
Förutom att strikt begränsa batteriets laddningsavstängningsspänning, är förbättring av den kemiska stabiliteten och termiska stabiliteten hos katodmaterialet också en möjlig metod för att minska hastigheten för cykellivslängden.
