Egy ideális lítium-ion akkumulátor esetében a kapacitás egyensúlya nem változik a ciklus során, és a kezdeti kapacitásnak minden ciklusban egy bizonyos értéknek kell lennie. A valóságban azonban a helyzet sokkal bonyolultabb. Bármilyen mellékreakció, amely megjelenhet, vagy lítium-ionokat fogyaszt, változásokat okozhat az akkumulátor kapacitásának egyensúlyában. Ha az akkumulátor kapacitásegyensúlya megváltozik, ez a változás visszafordíthatatlan, és több cikluson keresztül felhalmozódhat, súlyosan befolyásolva az akkumulátor ciklusteljesítményét. Befolyás.
A lítium-ion akkumulátorok élettartamát számos tényező befolyásolja, de a kiváltó ok az, hogy az energiaátvitelben részt vevő lítium-ionok száma folyamatosan csökken. Megjegyzendő, hogy az akkumulátorban lévő lítiumelemek összmennyisége nem csökkent, viszont kevesebb az aktivált lítium-ion. Máshol vannak bebörtönözve, vagy elzárják a tevékenységi csatornákat, és nem vehetnek részt szabadon a töltés és a kiürítés körforgásában.
Ezután, amíg kitaláljuk, hová jutnak ezek a lítium-ionok, amelyeknek részt kell venniük a redox reakcióban, kitaláljuk a kapacitáscsökkenés mechanizmusát, és célzott intézkedéseket tehetünk a lítium-ion akkumulátorok kapacitáscsökkenési trendjének késleltetésére. . Növelje a lítium-ion akkumulátorok élettartamát.
1. Fémes lítium lerakódása
Az előző elemzés alapján megértettük, hogy a lítium fémes formája nem létezhet a lítium-ion akkumulátorokban. A lítium elem vagy fémoxidok, szén-lítium vegyületek vagy ionok formájában létezik.
A fémes lítium lerakódása általában a negatív elektróda felületén történik. Bizonyos okok miatt, amikor a lítium-ionok a negatív elektród felületére vándorolnak, a lítium-ionok egy része nem jut be a negatív elektród aktív anyagába, hogy stabil vegyületeket képezzenek. Ehelyett elektronokat szereznek be és lerakódnak a negatív elektróda felületére, hogy fémes lítiummá váljanak, és már nem vesznek részt a következő ciklusfolyamatban, ami a Kapacitás csökkenését eredményezi.
Ezt a helyzetet általában több ok okozza: a töltés meghaladja a lekapcsolási feszültséget; nagy sebességű töltés; elégtelen negatív elektródaanyag. Ha túl van töltve, vagy a negatív elektróda anyaga nem elegendő, a negatív elektróda nem tudja befogadni a pozitív elektródáról migráló lítium-ionokat, ami fémes lítium lerakódását eredményezi. Nagy sebességű töltéskor túl sok lítium-ion éri el a negatív elektródát rövid időn belül, ami eltömődést és lerakódást okoz.
A fémes lítium lerakódása nemcsak a ciklus élettartamának csökkenését okozza, hanem súlyos esetekben a pozitív és negatív elektródák rövidzárlatát is okozza, ami komoly biztonsági problémákat okoz.
A probléma megoldásához szükség van a pozitív és negatív elektródaanyagok ésszerű arányára, ugyanakkor szigorúan korlátozni kell a lítium-ion akkumulátorok használati feltételeit, hogy elkerüljük a használati határ túllépését. Természetesen a sebességteljesítményből kiindulva a ciklus élettartama is részben javítható.
2. Katód anyagok bomlása
A katódanyagként használt lítiumtartalmú fém-oxid ugyan kellő stabilitású, de hosszú távú használat során tovább bomlik, és néhány elektrokémiailag inert anyag (pl. Co3O4, Mn2O3 stb.) és néhány gyúlékony gáz is megjelenik. Az elektródák közötti kapacitás egyensúly megsemmisül, ami visszafordíthatatlan kapacitásvesztést okoz.
Különösen szembetűnő ez a helyzet túltöltés esetén, és esetenként heves bomlás, gázfelszabadulás léphet fel, ami nemcsak az akkumulátor kapacitását érinti, hanem komoly biztonsági kockázatokat is jelent.
Az akkumulátor töltési megszakítási feszültségének szigorú korlátozása mellett a katódanyag kémiai stabilitásának és termikus stabilitásának javítása is megvalósítható módszer a ciklus élettartamának csökkenésének ütemének csökkentésére.
