Dylanwad ar gynnwys lleithder ar berfformiad batri

Mae llawer o ffactorau sy'n effeithio ar berfformiad batris lithiwm, megis y math o ddeunydd, dwysedd cywasgu'r electrodau cadarnhaol a negyddol, lleithder, dwysedd arwyneb cotiau, a faint o electrolyt. Yn eu plith, mae lleithder yn cael dylanwad hanfodol ar berfformiad batris lithiwm. Mae lleithder yn ffactor allweddol y mae angen ei reoli'n llym yn ystod y broses gynhyrchu batris lithiwm. Gall lleithder gormodol nid yn unig achosi dadelfennu halwynau lithiwm yn yr electrolyt, ac achosi niwed i'r deunyddiau cadarnhaol a negyddol, Mae gan y casglwr presennol effaith gyrydol a dinintol benodol, ac mae hefyd yn arwain at ostyngiad ym mherfformiad beicio a pherfformiad diogelwch y batri. Fodd bynnag, mae arwyddocâd pwysig i symiau hybrin o leithder. Mae'r canlynol yn disgrifio effaith lleithder ar berfformiad batris lithiwm.

1. Anfanteision lleithder gormodol

Ym proses gynhyrchu batri'r system ternary/graffit, mae paratoi'r slyri electrode cadarnhaol yn gyffredinol yn defnyddio system wasgaru sy'n seiliedig ar olew, gan ddefnyddio PVDF fel y binder a'r NMP fel y toddyddion. Pan fydd PVDF yn dod ar draws lleithder gormodol, bydd yn ffurfio sylwedd gelatin, gan arwain at hylifedd gwael a lefelu'r slyri, nad yw'n ffafriol i orchuddio'r slyri. Felly, wrth baratoi'r slyri, rhaid rhoi sylw i gynnwys lleithder y deunyddiau crai, yr amgylchedd gwaith, a chyflwyno lleithder wrth i'r personél weithredu.

Yn ogystal â chael effaith enfawr ar baratoi slyri batri lithiwm, bydd lleithder gormodol yn achosi dadelfennu'r electrolyt. Mae'r ymateb fel a ganlyn:

Mae asid hydrofflworid yn asid arbennig o gyrydol, sy'n gallu achosi niwed difrifol i ddeunyddiau electroneg cadarnhaol a negyddol a chasglwyr presennol batris lithiwm, ac yn y pen draw yn arwain at broblemau diogelwch batri.

2. Ystyr dŵr hybrin

Fodd bynnag, nid yw'n well i'r llai o ddŵr mewn batris lithiwm. Fel y gwyddom i gyd, mae'r rhyngwyneb electrolyt solet (a adwaenir yn gyffredinol fel SEI membran) yn gofiadwy athraidd detholus sy'n caniatáu i Li+ fynd yn rhydd, ond ni all moleciwlau electrolyt fynd drwodd. Mae cyfansoddiad yr ychwanegion electrolyt a hybrin yn cael effaith sylweddol ar botensial ffurfio ffilmiau SEI, graddau'r cywasgu, colli capasiti na ellir ei wrthdroi o'r batri, ac ymwrthedd mewnol y batri. Mae dŵr, fel cydran hybrin yn yr electrolyt, yn cael effaith benodol ar ffurfio ffilm SEI a pherfformiad batri batris lithiwm.

Yn drydydd, effaith lleithder ar berfformiad batris lithiwm

Mewn gwahanol systemau materol, mae cynnwys lleithder yn cael dylanwad mawr ar berfformiad batri. Fodd bynnag, yr hyn sy'n aros yn ddigyfnewid yw bod lleithder yn effeithio ar y tâl cyntaf a'r capasiti rhyddhau, ymwrthedd mewnol, bywyd cylch batri, a chyfaint batri batris lithiwm. Cymerwch batri'r system ocsid/graffit lithiwm cobalt fel enghraifft.

1. Effaith ar y tâl cyntaf a'r capasiti rhyddhau

Mae lleithder yn gysylltiedig â ffurfio SEI mewn batris lithiwm ac mae'n anochel y bydd yn effeithio ar y golled gyntaf o batris lithiwm na ellir ei wrthdroi. Fel y dangosir yn Ffigur 1:

Ffigur 1. Dylanwad cynnwys lleithder ar dâl batri a chapasiti rhyddhau

Pan fo'r lleithder yn y batri yn llai na 0.015%, mae capasiti rhyddhau cyntaf y batri yn bodloni'r safon genedlaethol ac mae'r newid yn fach; pan fydd lleithder y batri o fewn yr ystod o 0.015% i 0.04%, mae capasiti rhyddhau cyntaf y batri yn gostwng wrth i'r lleithder yn y batri gynyddu. Pan fydd y cynnwys lleithder yn y batri yn llai na 0.015%, mae'r adweithiau canlynol yn dominyddu.

Gall y carbonad alkyl lithiwm a gynhyrchir gan y broses lleihau un electroneg hefyd adweithio â dŵr hybrin yn yr electrolyt i gynhyrchu lithiwm carbonad.

2ROCO2 Li+H2O 3 Li2CO3 +CO2 +2ROH

Pan gynhyrchir CO2, mae adwaith cemegol newydd yn digwydd ar yr arwyneb electrode negyddol ar botensial isel:

2CO2+2Li+ +2e Li2CO3 +CO

Gellir gweld y bydd swm priodol o ddŵr yn helpu i ffurfio ffilm SEI sefydlog, unffurf a dwys sy'n cael ei dominyddu gan Li2CO3. Pan fydd y ffilm SEI yn gorchuddio'r electrod negyddol yn llwyr, mae'r adwaith na ellir ei wrthdroi yn stopio ar unwaith.

Pan fydd y cynnwys lleithder o fewn yr ystod o 0.0150% i 0.04%, mae'r defnydd o lithiwm yn cynyddu, ac mae capasiti codi tâl a rhyddhau'r batri yn gostwng, sy'n cael effaith negyddol arno.

2. Effaith ar ymwrthedd mewnol batri

Ymwrthedd mewnol y batri yw un o baramedrau nodwedd pwysicaf y batri. Mae'n baramedr pwysig sy'n nodweddu bywyd beicio a statws gweithredu'r batri, a dyma'r prif ddangosydd o'r anhawster o gludo ïonau ac electronau yn y batri. Mae'r ymwrthedd mewnol yn cael ei effeithio'n bennaf gan ffactorau fel deunyddiau batri, prosesau gweithgynhyrchu, a strwythur batri. Y mwyaf yw'r ymwrthedd mewnol, y mwyaf yw'r foltedd a feddiannir pan gaiff y batri ei ryddhau, a'r mwyaf o ynni y gall ei allbwn. Ar gyfer batris sy'n cael eu storio am amser hir, bydd yr ymwrthedd mewnol yn cynyddu gyda'r cynnydd mewn amser storio, a bydd perfformiad y batri yn cael ei effeithio'n fawr pan fydd yr ymwrthedd mewnol yn fwy na gwerth penodol. Gan fod y cynnwys lleithder yn cael effaith ar ansawdd y ffilm SEI mewn batri lithiwm, mae'r cyflwyniad yn effeithio ar ymwrthedd mewnol y batri.

Yn system toddyddion electrolyt y CE/DMC/EMC, gall swm hybrin o ddŵr ffurfio ffilm SEI li2CO3, sefydlog, unffurf a trwchus gydag ymwrthedd mewnol isel. Pan fydd y cynnwys lleithder yn fwy na chynnwys gofynnol y system i ffurfio'r ffilm SE I, POF3 a LiF yn achosi ar wyneb y ffilm SEI, gan arwain at gynnydd yn ymwrthedd mewnol y batri. fel y dangosir yn llun 2:

Ffigur 2. Dylanwad cynnwys lleithder ar ymwrthedd mewnol batri

3. Effaith ar ddirywiad capasiti batri

Mae'r cynnwys lleithder yn effeithio ar briodweddau'r ffilm SEI batri, fel unffurfiaeth a chywasgu. Pan fydd ffilm SE I yn unffurf ac yn ddwys, nid yw'n hawdd gwreiddio'r toddyddion electrolyt yn yr electrod negyddol, gan feddiannu'r swydd wag mewnosod Li+, felly nid oes llawer o ddirywiad mewn capasiti. I'r gwrthwyneb, pan nad yw'r rhan o'r ffilm SEI yn ddwys neu'n unffurf, mae'n gymharol hawdd i'r swyddi gwag mewnosod Li+ gael eu meddiannu gan y toddyddion electrolyt. Li2CO3 yw'r elfen bwysicaf i ffurfio ffilm SEI unffurf a dwys. Yn system toddyddion electrolyt y CE/DMC/EMC, gall swm priodol o ddŵr hyrwyddo ffurfio ffilm SEI yn seiliedig ar Li2CO3. Pan fo'r cynnwys lleithder yn ddigonol neu'n ormodol, ffurfiodd y SEI Y dwysach ac unffurf y ffilm, y mwyaf yw'r tebygolrwydd o sefydlu toddyddion yn yr amrwd carbon. Dyma'r rheswm pam mae'r gwanhau capasiti batri yn gostwng yn raddol gyda'r cynnydd mewn cynnwys lleithder pan fo'r lleithder yn amrywio o 0.015% i 0.04%. Pan fo'r cynnwys lleithder yn llai na 0.015%, ffurfir ffilm SEI ddwysach ar wyneb yr electrod negyddol i gynnal y toddyddion mewn cyflwr eclibrim. Felly, mae pydredd capasiti'r batri yn cael ei gynnal mewn cyflwr cymharol sefydlog.

Ffigur 3. Dylanwad ar gynnwys lleithder ar gyfradd pydredd capasiti batri

4. Effaith ar drwch batri

Ffigur 4. Dylanwad ar gynnwys lleithder ar drwch batri

Gellir gweld o'r ffigur, wrth i'r cynnwys lleithder gynyddu, fod trwch y batri hefyd yn cynyddu. Pan fydd y cynnwys lleithder yn deillio o CO2, CO a nwyon eraill a gynhyrchir wrth ffurfio'r ffilm SEI. A phan fydd y dŵr yn ormodol, bydd y dŵr gormodol yn parhau i ymateb gyda LiPF6 i gynhyrchu nwy HF. Mae cynhyrchu nwy mewnol y batri yn gysylltiedig â diogelwch y batri. Er mwyn osgoi problemau fflatiau difrifol yn y batri, rhaid rheoli'r dŵr y tu mewn i'r batri yn llym.

Cyfeiriadau:

[1] Gwnewch ron Aurbach, Yair E yn-El.i J E lectrochem Soc[ J], 1995, 142(6):1746

[2] HUANG Feng(黄峰), ZHOU Yun-Hong(周运鸿). Ba ttery B imonthly(Batri)[ J], 2001, 31(6):290

[3] Zhongian Hailin, Ef Xiangyun, Li Yan, et al. Dylanwad lleithder electrode ar berfformiad batris lithiwm[J]. Diwydiant Batri, 2013, 18(1 /2): 44-46.