Selbstentladungsmethode für Lithiumbatterien

Die Selbstentladung der Lithiumbatterie bezieht sich auf das Phänomen, dass die Spannung der Batterie während des Leerlaufs abfällt. Bei den Elektroden aus Lithiummanganat, Lithiumcobaltat und ternärem Material ist das Selbstentladungsphänomen der Lithiumbatterie unvermeidbar.

Die Selbstentladung des lithium-ionen-akkus wird je nach Kapazitätsverlust in zwei Typen unterteilt: Der Kapazitätsverlust ist reversibel, was bedeutet, dass die Kapazität nach dem Aufladen wiederhergestellt werden kann. Der Kapazitätsverlust ist irreversibel, was darauf hinweist, dass die Kapazität nicht wiederhergestellt werden kann. Die Faktoren, die den Grad der Selbstentladung beeinflussen, sind: der Herstellungsprozess der Kathode und der Batterie, die Art und Konzentration des Elektrolyten, die Lagertemperatur der Batterie und die Lagerzeit, wobei die Abhängigkeit von der Temperatur relativ groß ist.

Die Selbstentladung von Lithium-Ionen-Batterien ist gering und der größte Teil des Kapazitätsverlusts kann wiederhergestellt werden. Der Grund für dieses Phänomen wird am Beispiel von Lithiummanganat analysiert.

In Bezug auf den Mechanismus wird die Selbstentladung einer vollständig geladenen Lithiumbatterie durch die Zersetzungsreaktion des Elektrolyten und die anfängliche Insertionsreaktion von Lithium verursacht, wobei das erstere irreversibel und das letztere reversibel ist.

Der Grund, warum das Einsetzen und Deinterkalieren von Lithium in die positiven und negativen Elektroden wiederhergestellt werden kann, liegt darin, dass sich beide Elektroden mit der gleichen Geschwindigkeit selbst entladen, was einen Kapazitätsausgleichsmechanismus impliziert, aber nach einer langfristigen Selbstentladung die Kapazität Das Gleichgewicht der beiden Elektroden wird allmählich unterbrochen. Es besteht die Gefahr, dass während des Ladevorgangs Lithium in der negativen Kohlenstoffelektrode ausfällt, was zu einer nicht wiederherstellbaren Kapazität führt.

Die Selbstentladungsrate kann durch die Selbstentladungsrate der Lithiumbatterie ausgedrückt werden, diese Selbstentladungsrate ist jedoch ungewiss. In Bezug auf den Mechanismus, der hauptsächlich durch die Oxidationsrate des Elektrolytlösungsmittels gesteuert wird, tritt die Lösungsmitteloxidation hauptsächlich auf der Oberfläche des Rußes auf, und der Ruß mit geringer Oberfläche kann die Selbstentladungsrate und für die Lithiummanganatbatterie steuern Es ist auch wichtig, die Oxidation des Lösungsmittels am Stromkollektor zu verzögern. Das Obige ist die Quelle für unterschiedliche Selbstentladungsraten während der Herstellung der Lithiumbatterie.

Die Selbstentladung der Lithiumbatterie hat auch externe Faktoren. Erstens wird der Einfluss der Speicherzeit, wie oben beschrieben, je länger die Zeit ist, das Kapazitätsgleichgewicht zwischen der positiven und der negativen Elektrode der Lithiumbatterie allmählich unterbrochen und vertieft, und die Zersetzungsreaktion des Elektrolyten führt auch zu einem gewissen irreversiblen Kapazitätsverlust. Je länger die Lagerzeit ist, desto größer ist daher die Selbstentladungsrate.

Die Selbstentladungsrate von Lithium-Ionen-Batterien ist im Vergleich zu anderen Batterietypen vernachlässigbar, was durch die Struktur der lithium-batterie bestimmt wird. Daher wird der Ausdruck für die Selbstentladungsrate einer Lithiumbatterie im Allgemeinen als Kapazitätsverlust von einem Monat berechnet. Im Allgemeinen beträgt die monatliche Selbstentladungsrate einer Lithiumbatterie bei Raumtemperatur 3%. Sie kann sich jedoch beschleunigen, wenn die Umwelt nicht berücksichtigt wird. Beispielsweise beträgt die Selbstentladungsrate 10% bei einer hohen Temperatur von 55 ° C oder höher, was bei Raumtemperatur mehr als das Dreifache ist. Obwohl die durch Selbstentladung verursachte Kapazität größtenteils wiederherstellbar ist, ist die Selbstentladungsrate bei einer so hohen Temperatur immer noch bemerkenswert, und die langfristig ungeeignete Temperaturumgebung hat natürlich einen großen Einfluss auf die Lebensdauer der Lithiumbatterie.

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