Analyse der Lithiumbatterie

Ideale Lithiumionenbatterien, mit Ausnahme von Lithiumionen zwischen der eingebetteten und der eingebetteten positiven und negativen Elektrode, treten keine anderen Nebenreaktionen auf und scheinen keinen irreversiblen Lithiumionenverbrauch zu verursachen. Die eigentliche Lithium-Ionen-Batterie hat ständig Nebenreaktionen. Es gibt auch irreversiblen Verbrauch, wie Elektrolytzersetzung, Auflösung des aktiven Materials, Lithiummetallabscheidung, aber der Grad variiert. Das eigentliche Batteriesystem, jede Nebenreaktion, die in jedem Zyklus Lithiumionen oder Elektronen produzieren oder verbrauchen kann,

Kann zu Änderungen der Batteriekapazität führen. Sobald das Kapazitätsgleichgewicht der Batterie geändert wurde, ist die Änderung irreversibel und kann über mehrere Zyklen akkumuliert werden, was schwerwiegende Auswirkungen auf die Batterieleistung hat.

Die Auflösung von Mn in Spinell-LiMn2O4 ist der Hauptgrund für die reversible Kapazitätsabschwächung von LiMn2O4. Im Allgemeinen gibt es zwei Erklärungen für den Auflösungsmechanismus von Mn: den REDOX-Mechanismus und den Ionenaustauschmechanismus. Der REDOX-Mechanismus bezieht sich auf die hohe Konzentration von Mn3 + am Ende der Entladung, und das Mn + auf der LiMn2O4-Oberfläche wird eine Dismutationsreaktion eingehen: 2Mn3 + (fest) Mn4 + (fest) + Mn2 + (flüssig) Dismutationsreaktion erzeugt die zweiwertigen Manganionen gelöst im Elektrolyten. Der Ionenaustauschmechanismus bezieht sich auf den Austausch von Li + und H + auf der Oberfläche des Spinells unter Bildung von HMn2O4 ohne elektrochemische Aktivität.

Xia usw. Untersuchungen haben gezeigt, dass der durch die Auflösung von Mangan verursachte Kapazitätsverlust den Anteil des gesamten Batteriekapazitätsverlusts mit steigender Temperatur ausmacht (um 23% steigt die Raumtemperatur auf 55 ° C, 34%).

Der Phasenwechsel des positiven Materials

[15] In Lithium-Ionen-Batterien gibt es zwei Arten von Phasenübergängen:

Einer ist der Phasenübergang des Elektrodenmaterials, wenn das Lithiumion normalerweise freigesetzt wird. Der andere ist der Phasenübergang des Elektrodenmaterials während Überladung oder Überentladung.

Für die erste Art des Phasenübergangs wird allgemein angenommen, dass die normale Entkopplungsreaktion von Lithiumionen immer mit der Änderung des Molvolumens der Wirtsstruktur einhergeht und gleichzeitig eine Spannung im Material erzeugt wird, die führt auf die Änderung des Wirtsgitters. Diese Änderungen verringern den elektrochemischen Kontakt zwischen Partikeln sowie zwischen Partikeln und Elektroden.

Die zweite Art des Phasenübergangs ist der Jahn-Teller-Effekt. Jahn-Teller-Effekt bedeutet, dass die Expansion und Kontraktion der Struktur durch wiederholtes Einsetzen und Ablösen von Lithiumionen verursacht wird und das Sauerstoffoktaeder von der Kugelsymmetrie abweicht und zu einer deformierten Oktaederkonfiguration wird. Die durch den Jahn-Teller-Effekt verursachte irreversible Transformation der Spinellstruktur ist auch einer der Hauptgründe für die Kapazitätsabschwächung von LiMn2O4. In der Tiefenentladung war die durchschnittliche Wertigkeit von Mn niedriger als 3,5 V, und die Struktur des Spinells änderte sich von der kubischen Phase zur tetragonalen Phase. Die tetraedrische Phase ist durch geringe Symmetrie und starke Störung gekennzeichnet, was den Grad der Reversibilität von Lithiumionen verringert und sich in der Abschwächung der reversiblen Kapazität von Anodenmaterialien manifestiert.

Aber die Elektrolytreduktion

[15] Der in Lithium-Ionen-Batterien üblicherweise verwendete Elektrolyt besteht hauptsächlich aus verschiedenen organischen Carbonaten

(zB PC, EC, DMC, DEC usw.) sowie Lithiumsalze (z. B. LiPF6, LiClO4, LiAsF6 usw.)

Von Elektrolyten. Unter Ladebedingungen ist der Elektrolyt gegenüber der Kohlenstoffelektrode instabil, so dass die Reduktionsreaktion stattfindet. Die Elektrolytreduzierung verbraucht Elektrolyte und Lösungsmittel und wirkt sich negativ auf die Batteriekapazität und die Lebensdauer aus. Das entstehende Gas erhöht den Innendruck der Batterie und gefährdet die Sicherheit des Systems.

Von der Höhe des durch das Aufladen verursachten Verlustes

[15] Abscheidung von Anodenlithium:

Eine Überladung tritt auf, wenn sich Lithiumionen auf der Oberfläche des negativ aktiven Materials ablagern. Lithiumionenabscheidung einerseits

Andererseits kann das abgeschiedene Lithiummetall leicht mit dem Lösungsmittel oder den Salzmolekülen im Elektrolyten reagieren.

Die Bildung von Li2CO3, LiF oder anderen Substanzen kann das Elektrodenloch blockieren und schließlich zu Kapazitätsverlust und zum Verlust von Leben führen.

Elektrolytoxidation:

Der in Lithium-Ionen-Batterien üblicherweise verwendete Elektrolyt kann bei Überladung leicht in unlösliche Produkte wie Li2CO3 zerlegt werden, wodurch das Polloch blockiert und Gas erzeugt wird, was ebenfalls zu Kapazitätsverlust und potenziellen Sicherheitsrisiken führt.

Positiver Sauerstoffdefekt: positives Hochspannungs-LiMn2O4

Es besteht die Tendenz, Sauerstoff in der Luft zu verlieren, was zu Sauerstoffdefekten und damit zu Kapazitätsverlust führt.

5] Selbstentladung

Der Kapazitätsverlust durch Selbstentladung des lithium-ionen-akkus ist meist reversibel, nur ein kleiner Teil ist irreversibel. Ursache ist nicht

Die Hauptursachen für die reversible Selbstentladung sind: Verlust von Lithiumionen (Bildung unlöslicher Substanzen wie Li2CO3); Elektrolyt-Sauerstoff-Produktstecker

Stecken Sie das Mikroloch der Elektrode ein, was zu einem erhöhten Innenwiderstand führt

Im Allgemeinen wird die Leerlaufspannung der Lithiumbatterie als verbraucht angesehen, wenn sie unter 3,0 V liegt (der spezifische Wert hängt vom Schwellenwert der Batterieschutzplatine ab, z. B. nur 2,8 V oder 3,2 V). Die meisten Lithiumbatterien können die Leerlaufspannung unter 3,2 V nicht entladen, oder eine übermäßige Entladung beschädigt die Batterie (im Allgemeinen werden Lithiumbatterien auf dem Markt grundsätzlich mit einer Schutzplatte verwendet, sodass eine übermäßige Entladung dazu führt, dass die Schutzplatte die nicht erkennt Batterie, daher kann die Batterie nicht aufgeladen werden).

4,2 V ist die höchste Grenze der Batteriespannung, es wird allgemein angenommen, dass die Leerlaufspannung von Lithium-Ionen-Batterien, die auf 4,2 V aufgeladen sind, als Strom betrachtet wird, der Batterieladevorgang, der Batteriespannungsanstieg allmählich in 3,7 V auf 4,2 V, Lithium-Batterien können keine Leerlaufspannung von über 4,2 V haben, da sonst die Batterie beschädigt wird. Dies ist der Ort, an dem spezielle Lithium-Ionen-Batterien, im Allgemeinen 18650-Lithium-Ionen-Batterien, die folgenden Vorteile haben.

1. Breites Einsatzspektrum

Notebook, Walkie-Talkie, tragbare DVD, Instrumente und Messgeräte, Audiogeräte, Modellflugzeuge, Spielzeug, Kameras, Digitalkameras und andere elektronische Geräte.

2, Serie

Der 18650 lithium-akku kann in Reihe oder parallel kombiniert werden.

3. Geringer Innenwiderstand

Der Innenwiderstand der Polymerbatterien ist geringer als bei Flüssigbatterien, im Inland kann der Innenwiderstand der Polymerbatterien sogar unter 35 mΩ liegen, der Batterieverbrauch stark reduziert, die Standby-Zeit des Mobiltelefons verlängert, auf internationalem Niveau erreicht werden. Diese Art von Polymer-Lithium-Batterie, die einen großen Entladestrom unterstützt, ist die ideale Wahl für ein Fernbedienungsmodell und wird zur vielversprechendsten Alternative zur Ni-MH-Batterie.

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