1. Analyse av dempning av litium-ion batterikapasitet

Positive og negative elektroder, elektrolytter og membraner er viktige komponenter i litium-ion-batterier. De positive og negative elektrodene til litiumion-batterier gjennomgår henholdsvis litiuminnsettings- og ekstraksjonsreaksjoner, og mengden litium som settes inn i de positive og negative elektrodene blir hovedfaktoren som påvirker kapasiteten til litiumion-batterier. Derfor må balansen mellom de positive og negative elektrodekapasitetene til litium-ion-batterier opprettholdes for å sikre at batteriet har optimal ytelse.

2. Overpris

2.1 Negativ elektrodeoverladningsreaksjon Det er mange typer aktive materialer som kan brukes som negative elektroder på litiumionbatterier, med karbonbaserte negative elektrodematerialer, silisiumbaserte, tinnbaserte negative elektrodematerialer, litiumtitanat negative elektrodematerialer, etc. som hovedmaterialer. Ulike typer karbonmaterialer har forskjellige elektrokjemiske egenskaper. Blant dem har grafitt fordelene med høy ledningsevne, utmerket lagdelt struktur og høy krystallinitet, som er mer egnet for litiuminnsetting og ekstraksjon. Samtidig er grafittmaterialer rimelige og har et stort lager, så de er mye brukt.

Når et litiumionbatteri lades og utlades for første gang, vil løsemiddelmolekyler brytes ned på grafittoverflaten og danne en passiveringsfilm kalt SEI. Denne reaksjonen vil føre til tap av batterikapasitet og er en irreversibel prosess. Under overladingsprosessen til et litium-ion-batteri, vil metalllitiumavsetning oppstå på den negative elektrodeoverflaten. Denne situasjonen er tilbøyelig til å oppstå når det positive elektrodeaktive materialet er for høyt i forhold til det negative elektrodeaktive materialet. Samtidig kan metalllitiumavsetning også forekomme under høyhastighetsforhold.

Generelt sett inkluderer årsakene til dannelsen av metalllitium som fører til endringen i litiumbatterikapasiteten, hovedsakelig følgende aspekter: For det første fører det til en reduksjon i mengden sirkulasjonslitium i batteriet; for det andre reagerer metalllitium med elektrolytter eller løsemidler for å danne andre biprodukter; for det tredje blir metalllitium hovedsakelig avsatt mellom den negative elektroden og membranen, noe som fører til at porene i membranen blokkeres, noe som resulterer i en økning i den interne motstanden til batteriet. Påvirkningsmekanismen til litium-ion-batterikapasitetsreduksjon varierer avhengig av grafittmaterialet. Naturlig grafitt har et høyt spesifikt overflateareal, så selvutladingsreaksjonen vil forårsake tap av litiumbatteriets kapasitet, og den elektrokjemiske reaksjonsimpedansen til naturlig grafitt som den negative elektroden til batteriet er også høyere enn kunstig grafitt. I tillegg er faktorer som dissosiasjonen av den negative elektrodelagstrukturen under syklusen, spredningen av det ledende middel under produksjonen av polstykket og økningen i impedansen til den elektrokjemiske reaksjonen under lagring alle viktige faktorer som fører til til tap av litiumbatterikapasitet.

2.2 Positiv elektrodeoverladningsreaksjon Positiv elektrodeoverladning oppstår hovedsakelig når andelen positivt elektrodemateriale er for lav, noe som resulterer i en ubalanse i kapasiteten mellom elektrodene, forårsaker irreversibelt tap av litiumbatterikapasitet, og sameksistens og kontinuerlig akkumulering av oksygen og brennbart materiale. gasser som brytes ned fra det positive elektrodematerialet og elektrolytten kan utgjøre en sikkerhetsrisiko ved bruk av litiumbatterier.

2.3 Elektrolytt reagerer ved høy spenning Hvis ladespenningen til litiumbatteriet er for høy, vil elektrolytten gjennomgå en oksidasjonsreaksjon og generere noen biprodukter, som vil blokkere elektrodemikroporene og hindre migrering av litiumioner, og dermed forårsake syklusen evne til å forfalle. Endringstrenden for elektrolyttkonsentrasjonen og stabiliteten til elektrolytten er omvendt proporsjonal. Jo høyere elektrolyttkonsentrasjon, jo lavere er elektrolyttstabiliteten, noe som igjen påvirker kapasiteten til litiumionbatteriet. Under ladeprosessen vil elektrolytten bli forbrukt til en viss grad. Derfor må det suppleres under montering, noe som resulterer i en reduksjon i batteriaktive materialer og påvirker batteriets opprinnelige kapasitet.

3. Dekomponering av elektrolytt Elektrolytten inkluderer elektrolytter, løsemidler og tilsetningsstoffer, og dens egenskaper vil påvirke levetiden, spesifikk kapasitet, hastighetslading og utladningsytelse og sikkerhetsytelse til batteriet. Nedbryting av elektrolytter og løsemidler i elektrolytten vil føre til at batterikapasiteten går tapt. Under den første ladningen og utladningen vil dannelsen av SEI-film på overflaten av den negative elektroden av løsemidler og andre stoffer forårsake irreversibelt kapasitetstap, men dette er uunngåelig. Hvis det er urenheter som vann eller hydrogenfluorid i elektrolytten, kan elektrolytten LiPF6 brytes ned ved høye temperaturer, og de genererte produktene vil reagere med det positive elektrodematerialet, noe som resulterer i at batterikapasiteten påvirkes. Samtidig vil noen produkter også reagere med løsningsmidlet og påvirke stabiliteten til SEI-filmen på overflaten av den negative elektroden, noe som fører til at ytelsen til litiumionbatteriet forfaller. I tillegg, hvis produktene fra elektrolyttnedbrytningen ikke er kompatible med elektrolytten, vil de blokkere de positive elektrodeporene under migrasjonsprosessen, noe som resulterer i batterikapasitetsfall. Generelt er forekomsten av sidereaksjoner mellom elektrolytten og de positive og negative elektrodene til batteriet, så vel som de genererte biproduktene, hovedfaktorene som forårsaker batterikapasitetsfall.

4. Selvutlading Lithium-ion-batterier opplever generelt kapasitetstap, en prosess som kalles selvutlading, som er delt inn i reversibelt kapasitetstap og irreversibelt kapasitetstap. Løsemiddeloksidasjonshastigheten har en direkte innvirkning på selvutladningshastigheten. De positive og negative aktive materialene kan reagere med det oppløste stoffet under ladeprosessen, noe som resulterer i kapasitetsubalanse og irreversibel demping av litiumionmigrering. Derfor kan det sees at reduksjon av overflatearealet til det aktive materialet kan redusere kapasitetstapet, og nedbrytningen av løsningsmidlet vil påvirke batteriets lagringstid. I tillegg kan membranlekkasje også føre til kapasitetstap, men denne muligheten er lav. Hvis selvutladningsfenomenet eksisterer i lang tid, vil det føre til avsetning av metallisk litium og videre føre til dempning av de positive og negative elektrodekapasitetene.

5. Elektrodeustabilitet Under ladeprosessen er det aktive materialet i den positive elektroden til batteriet ustabilt, noe som vil føre til at det reagerer med elektrolytten og påvirker batterikapasiteten. Blant dem er strukturelle defekter i det positive elektrodematerialet, overdreven ladepotensial og carbon black-innhold hovedfaktorene som påvirker batterikapasiteten.