При зарядке
литий-ионный аккумулятор Осаждение лития не только снижает производительность аккумулятора и значительно сокращает срок его службы, но также ограничивает емкость быстрой зарядки аккумулятора и может вызвать катастрофические последствия, такие как возгорание и взрыв.
В серии статей мы обсудим проблемы, связанные с макроуровнем литий-ионного аккумулятора, условиями работы, градиентом, существующим в аккумуляторе, электрохимическим тестом, тестом безопасности и т. Д.), Микромасштабом (электрод, частица, микроструктура и т. Д. .) и атомного масштаба (атом, ион, молекула, энергетический барьер активации и т. д.). Сегодня мы собираемся обсудить экспериментальные доказательства побочных эффектов отложения лития, собранные с разных сторон:
Сравнивая литий-ионные батареи с той же моделью, исследователи обнаружили, что побочная реакция осаждения лития заставила батарею иметь более высокую скорость старения, а ее емкость, плотность энергии и энергоэффективность были значительно уменьшены.
1. Определите степень побочной реакции осаждения лития путем анализа кулоновской эффективности: Механизм старения батареи, включающий побочную реакцию осаждения лития, снижает кулоновскую эффективность батареи. Следовательно, это возможный метод контроля степени побочной реакции осаждения лития путем точного измерения кулоновской эффективности литий-ионной батареи. Металлический литий, образующийся в побочной реакции осаждения лития, реагирует с электролитом с образованием пленки SEI, которая снижает кулоновский КПД. Следует отметить, что снижение кулоновской эффективности не полностью вызвано побочной реакцией осаждения лития. Например, выпадение активных материалов электрода, образование пленки SEI и блокирование микроспор на поверхности электрода увеличивают внутреннее сопротивление батареи и вызывают необратимую потерю емкости. Эти явления уменьшают кулоновский КПД.
2. Кажущаяся энергия активации побочной реакции осаждения лития получается путем анализа кривой Аррениуса: Кривая Аррениуса может быть получена из кривой ослабления емкости при различных температурах путем тестирования цикла заряда-разряда литий-ионной батареи при различных температурах (см. рисунок ниже). При высокой температуре побочная реакция осаждения лития не происходит, растворение положительных активных материалов и образование пленки SEI на поверхности положительных и отрицательных электродов ускоряются с повышением температуры, а также скорость старения батареи. ускоряется; При низкой температуре на столике возникает побочная реакция осаждения лития, которая внезапно меняет механизм старения. Поскольку побочная реакция осаждения лития становится все более интенсивной с понижением температуры, скорость старения батареи увеличивается с понижением температуры. Подводя итог, можно сказать, что кривая Аррениуса литий-ионной батареи имеет V-образную форму, как показано на рисунке 4, а ее наклон представляет собой отрицательное значение (- EA) кажущейся энергии активации во время старения. Побочная реакция осаждения лития имеет отрицательную кажущуюся энергию активации.
3. Проанализировать реакцию выделения лития по кривой напряжения.
3.1 анализировать реакцию осаждения лития с помощью платформы напряжения на кривой разряда: если во время низкотемпературной зарядки происходит побочная реакция осаждения лития, платформа напряжения, соответствующая реакции растворения лития, появится на последующей кривой разряда. С увеличением растворения лития во время разряда платформа напряжения удлиняется.
3.2 проанализировать побочную реакцию осаждения лития с помощью дифференциальной кривой ёмкостного напряжения (DQ / DU) или дифференциальной кривой ёмкостного напряжения (DU / DQ): обе кривые DQ / Du или Du / DQ могут использоваться для оценки количества лития, растворенного во время разряд, а кривая Du / DQ более чувствительна.
3.3 анализировать побочную реакцию осаждения лития, используя кривую напряжения тока после релаксации: во время зарядки в материале отрицательного электрода и / или электролите образуется градиент концентрации ионов лития. Если ток отключается после зарядки, распределение концентрации ионов лития в материале отрицательного электрода и / или электролите достигнет нового равновесия, и в этом процессе можно будет наблюдать кривую напряжения тока, изменяющуюся во времени. Информация, полученная из этой кривой, может быть использована для анализа побочных реакций осаждения лития.
Примечание: (1) если есть плато напряжения на кривой разряда или изменение кривой напряжения тока во время релаксации имеет соответствующие характеристики, это указывает на то, что во время зарядки произошла побочная реакция осаждения лития. Однако, если ни одно из вышеперечисленных явлений не существует, это не означает, что побочная реакция осаждения лития не произошла. Это может быть связано с тем, что процесс релаксации подавляется при низкой температуре и характеристики изменения кривой напряжения-тока не наблюдаются, или скорость встраивания металлического лития в отрицательный электрод при высокой температуре слишком высока, чтобы наблюдать платформу напряжения, соответствующую растворению лития. реакция.
(2) Электрохимический метод может измерять только средние результаты на большой площади и не имеет ничего общего с обнаружением металлического лития в отрицательном электроде.
Заключение:
Чтобы обеспечить бесперебойную работу вашего приложения,
EverExceed инженеры-исследователи и разработчики работают днем и ночью, чтобы исследовать и проектировать современное состояние
Литий-железо-фосфатные батареи с идеальными параметрами зарядки и разрядки. Так что выберите EverExceed в качестве своего бренда для полной надежности.
