Ibilgailu elektrikoen merkatuaren maila beroak eraginda,litio-ioizko bateriak, ibilgailu elektrikoen oinarrizko osagaietako bat izanik, neurri handi batean azpimarratu dute. Jendeak iraupen luzea, potentzia handikoa eta segurtasun ona den litio-ioizko bateria garatzeko konpromisoa hartzen du. Horien artean, atenuazioalitio-ioizko bateriaahalmena oso merezi du guztion arreta, litio-ioizko baterien edo mekanismoa arintzearen arrazoiak osorik ulertzea bakarrik, arazoa konpontzeko sendagai egokiak agindu ahal izateko, litio-ioizko baterien ahalmena zergatik den. atenuazioa?
Litio-ioizko baterien ahalmenaren degradazioaren arrazoiak
1.Positiboa elektrodo materiala
LiCoO2 gehien erabiltzen den katodo-materialetako bat da (3C kategoria oso erabilia da, eta potentzia-bateriek, funtsean, ternarioa eta litio-burdin fosfatoa daramate). Ziklo kopurua handitzen den heinean, litio ioi aktiboen galerak ahalmenaren desintegrazioan gehiago laguntzen du. 200 zikloren ondoren, LiCoO2-k ez zuen fase-trantsiziorik jasan, egitura lamelaren aldaketa baizik, eta Li+ desintegratzeko zailtasunak eragin zituen.
LiFePO4-k egitura-egonkortasun ona du, baina anodoan Fe3+ disolbatu eta Fe metalera murrizten da grafitoaren anodoan, anodoaren polarizazioa areagotzen delarik. Orokorrean Fe3+ disoluzioa saihesten da LiFePO4 partikulen estalduraz edo elektrolitoa aukeratuz.
NCM material ternarioak ① Trantsizio metalezko ioiak trantsizio-metal oxidoaren katodoaren materialan erraz disolbatzen dira tenperatura altuetan, eta, horrela, elektrolitoan askatzen dira edo alde negatiboan metatzen dira ahalmenaren atenuazioa eragiten; ② Tentsioa 4,4V baino handiagoa denean Li+/Li-ren aurka, material ternarioaren egitura-aldaketak ahalmenaren degradazioa dakar; ③ Li-Ni ilara mistoak, Li+ kanalak blokeatzea eraginez.
LiMnO4-n oinarritutako litio-ioizko pilen ahalmenaren degradazioaren kausa nagusiak 1. fase itzulezinak edo egitura-aldaketak dira, Jahn-Teller-en aberrazioa adibidez; eta 2. Mn-aren disoluzioa elektrolitoan (HF presentzia elektrolitoan), neurrigabeko erreakzioak edo anodoan murriztea.
2.Electrodo negatiboen materialak
Grafitoaren anodoaren aldean litio prezipitazioa sortzea (litioaren zati bat "litio hila" bihurtzen da edo litio dendritak sortzen ditu), tenperatura baxuetan, litio ioien difusioa erraz moteltzen da litio prezipitazioa eraginez, eta litio prezipitazioa ere gerta daiteke. N/P erlazioa baxuegia denean.
Anodoaren aldean SEI filmaren behin eta berriz suntsitzeak eta hazteak litioa agortzea eta polarizazioa areagotzea dakar.
Silizioan oinarritutako anodoan litioa txertatzeko/deslitioa kentzeko prozesu errepikatuak bolumenaren hedapena eta silizio partikulen pitzadura-porrota ekar dezake. Horregatik, silizio anodorako, bereziki garrantzitsua da bere bolumenaren hedapena galarazteko modu bat aurkitzea.
3.Elektrolitoa
Ahalmenaren degradazioan laguntzen duten elektrolitoaren faktoreaklitio-ioizko bateriakbarne:
1. Disolbatzaileen eta elektrolitoen deskonposizioa (porrot larriak edo segurtasun-arazoak, hala nola gas-ekoizpena), disolbatzaile organikoetarako, oxidazio-potentziala 5V baino handiagoa denean Li+/Li edo murrizketa-potentziala 0,8V baino txikiagoa denean (elektrolitoen deskonposizio-tentsio desberdina da. desberdinak), deskonposatzeko erraza. Elektrolitorako (adibidez, LiPF6), erraza da tenperatura altuagoan deskonposatzea (55 ℃ baino gehiago), egonkortasun eskasa dela eta.
2. Ziklo kopurua handitzen den heinean, elektrolitoaren eta elektrodo positibo eta negatiboen arteko erreakzioa areagotu egiten da, masa transferitzeko ahalmena ahulduz.
4.Diafragma
Diafragmak elektroiak blokeatu ditzake eta ioien transmisioa bete dezake. Hala ere, diafragmak Li+ garraiatzeko duen gaitasuna murrizten da diafragma-zuloak elektrolitoaren deskonposizio-produktuek etab.ek blokeatzen dituztenean, edo diafragma tenperatura altuetan uzkurtzen denean edo diafragma zahartzen denean. Gainera, barne-zirkuitu laburra eragiten duten diafragma zulatzen duten litio-dendritak sortzea da bere hutsegitearen arrazoi nagusia.
5. Fluido bilketa
Kolektorearen ondoriozko gaitasun-galeren kausa, oro har, kolektorearen korrosioa da. Kobrea kolektore negatibo gisa erabiltzen da, potentzial handietan oxidatzen erraza delako, eta aluminioa, berriz, kolektore positibo gisa erabiltzen da, litio-aluminio aleazio bat potentzial baxuetan litioarekin osatzea erraza delako. Tentsio baxuan (1,5 V bezain baxua eta beherago, gehiegizko deskarga), kobrea Cu2+-ra oxidatzen da elektrolitoan eta elektrodo negatiboaren gainazalean metatzen da, litioaren desintegrazioa oztopatuz, ahalmenaren degradazioa eraginez. Eta alde positiboan, gainkargatzeabateriaaluminio-kolektorearen zuloak eragiten ditu, eta horrek barne-erresistentzia handitzea eta ahalmenaren degradazioa dakar.
6. Karga eta deskarga faktoreak
Gehiegizko karga eta deskarga biderkatzaileak litio-ioizko baterien ahalmen bizkortua hondatzea ekar dezake. Karga/deskarga biderkatzailea handitzeak esan nahi du bateriaren polarizazio inpedantzia horren arabera handitzen dela, eta ahalmenaren murrizketa dakar. Gainera, difusioak eragindako estresak biderkatze-tasa handietan kargatzeak eta deskargak sortzen duen tentsioak katodoaren material aktiboa galtzea eta bateriaren zahartze bizkortua dakar.
Baterien gehiegizko karga eta gehiegizko deskargaren kasuan, elektrodo negatiboa litioaren prezipitazioa izateko joera du, elektrodo positiboa gehiegizko litioa kentzeko mekanismoa kolapsatzen da eta elektrolitoaren deskonposizio oxidatiboa (azpiproduktuen agerraldia eta gasaren ekoizpena) bizkortzen da. Bateria gehiegi deskargatzen denean, kobrezko paperak disolbatzeko joera du (litioaren desintegrazioa oztopatzen du, edo zuzenean kobre dendritak sortzen ditu), ahalmenaren degradazioa edo bateriaren hutsegitea eraginez.
Kargatze-estrategien ikerketek erakutsi dute karga-mozte-tentsioa 4V-koa denean, karga-mozte-tentsioa behar bezala jaistea (adibidez, 3,95 V) bateriaren ziklo-bizitza hobetu daitekeela. Era berean, frogatu da bateria bat % 100eko SOC-ra kargatzeak azkarrago deskonposatzen duela % 80ko SOC-ra kargatzeak baino. Horrez gain, Li et al. aurkitu zuen pultsak karga-eraginkortasuna hobetu dezakeen arren, bateriaren barne-erresistentzia nabarmen igoko dela eta elektrodo negatiboen material aktiboaren galera larria da.
7.Tenperatura
Tenperaturak duen ahalmenean duen eraginalitio-ioizko bateriakere oso garrantzitsua da. Denbora luzez tenperatura altuagoetan jarduten denean, bateriaren alboko erreakzioak areagotzen dira (adibidez, elektrolitoaren deskonposizioa), ahalmen-galera atzeraezina dakar. Denbora luzez tenperatura baxuagoetan jarduten denean, bateriaren inpedantzia osoa handitu egiten da (elektrolitoen eroankortasuna gutxitzen da, SEI inpedantzia handitzen da eta erreakzio elektrokimikoen tasa gutxitzen da), eta bateriaren litio prezipitazioa gerta daiteke.
Aurrekoa da litio-ioizko bateriaren ahalmenaren degradazioaren arrazoi nagusia, goiko sarreraren bidez uste dut litio-ioizko bateriaren edukieraren degradazioaren arrazoiak ulertzen dituzula.
Argitalpenaren ordua: 2023-07-24