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锂电知识

关于电池容量损失原因解析

来源:云更新 时间:2021-09-13 09:11:52 浏览次数:

1.过充电    所谓过充电就是超过划定的充电终止电压(个别为4.2V)而连续充电的进程。在过充的情况下会造成电池容量的衰减,重要有如下因素:  ①石墨负的过充反应;  ②正过充反应;  ③电解液在过......

1.过充电    所谓过充电就是超过划定的充电终止电压(个别为4.2V)而连续充电的进程。在过充的情况下会造成电池容量的衰减,重要有如下因素:  ①石墨负的过充反应;

  ②正过充反应;

  ③电解液在过充时氧化反应。电池在过充时,锂离子轻易还原沉积在负名义:Li++e→Li(s)    沉积的锂包覆在负名义,阻塞了锂的嵌入。导致放电效力降落跟容量丧失,起因有:

  ①可轮回锂量减少;

  ②沉积的与溶剂或支撑电解质反应形成Li2CO3,LiF 或其余产物;

  ③通常形成于负与隔阂之间,可能阻塞隔阂的孔隙增大电池内阻。疾速充电,电流密度过大,负重大化,锂的沉积会更加明显。正过充导致容量丧失重要是因为电化学惰性物质(如Co3O4,Mn2O3 等)的产生,破坏了电间的容量均衡,其容量丧失是不可逆的。LiyCoO2→(1-y)/3[Co3O4+O2(g)]+yLiCoO2 y<0.4    同时正资料在密封的锂离子电池中分解产生的氧气因为不存在再化合反应(如生成H2O)与电解液分解产生的可燃性气体同时积聚,结果将不堪假想。过充还会导致电解液的氧化反应,其氧化速率跟正资料名义积大小、集电体资料以及所增加的导电剂(炭黑等)有很大关联,同时,炭黑的品种及名义积大小也是影响电解液氧化的一个重要因素,其名义积越大,溶剂更轻易在名义氧化。当压高于4.5V 时电解液就会氧化生成不溶物(如Li2Co3)跟气体,这些不溶物会堵塞在电的微孔里面妨碍锂离子的迁徙而造成轮回进程中容量丧失。2.电解液分解    电解液由溶剂跟支撑电解质组成,在正分解后通常形成不溶性产物Li2Co3 跟LiF等,通过阻塞电的孔隙而降落电池容量,电解液还原反应答电池的容量跟轮回寿命会产生不良影响,并且因为还原产生了气领会使电池内压升高,从而导致保险问题。电解液在石墨跟其它嵌锂碳负上牢固性不高,轻易反应产生不可逆容量。充放电时电解液分解会在电名义形成钝化膜,钝化膜能将电解液与碳负隔开禁止电解液的进一步分解。从而坚持碳负的结构牢固性。幻想前提下电解液的还原限度在钝化膜的形成阶段,当轮回牢固后该进程不再产生。电解质盐的还原参加钝化膜的形成,有利于钝化膜的牢固化,但还原产生的不溶物对溶剂还原生成物会产生不利影响,而且电解质盐还原时电解液的浓度减小,导致电池容量丧失(LiPF6 还原生成Li

  F、LixPF5-

  X、PF3O 跟PF3),同时,钝化膜的形成要消耗锂离子,这会导致两间容量失衡而造玉成部电池比容量降落。工艺中利用碳的类型、电解液成份以及电或电解液中增加剂都是影响成膜容量丧失的因素。电解液中经常会含有氧、水跟二氧化碳等物质。微量的水对石墨电机能没影响,但水含量过高会生成LiOH(s)跟Li2O 沉积层,不利于锂离子嵌入,造成不可逆容量丧失:H2O+e→OH-+1/2H222    OH-+Li+→LiOH(s)  LiOH+Li++e→Li2O(s)+1/2H2溶剂中的CO2 在负上能还原生成CO 跟LiCO3(s):    2CO2+2e+2Li+→Li2CO3+COCO 会使电池内压升高,而Li2CO3(s)使电池内阻增大影响电池机能。3.自放电    自放电是指电池在未利用状况下,电容量天然丧失的景象。锂离子电池自放电导致容量丧失分两种情况:一是可逆容量丧失;二是不可逆容量的丧失。可逆容量丧失是指丧失的容量能在充电时恢复,而不可逆容量丧失则相反,如锂锰氧化物正与溶剂会产生微电池作用产生自放电造成不可逆容量丧失。自放电水平受正资料、电池的制造工艺、电解液的性质、温度跟时等因素影响。如自放电速率重要因溶剂氧化速率把持,因此溶剂的牢固性影响着电池的贮存寿命,假如负处于充分电的状况而正产生自放电,电池内容量均衡被破坏,将导致永恒性容量丧失。长时光或经常自放电时,锂有可能沉积在碳上,增大两级间容量不均衡水平。Pistoia等认为自放电的氧化产物堵塞电资料上的微孔,使锂的嵌入跟脱出艰苦并且使内阻增大跟放电效力降落,从而导致不可逆容量丧失。4.电不牢固性    如上所述,正活性物质在充电状况下会氧化电解质分解而造成容量丧失。另外,影响正资料溶解的因素还有正活性物质的结构缺点,充电电势过高以及正资料中炭黑的含量。其中电在充放电轮回进程中结构的变更势重要的因素     锂钴氧化物在完全充电状况下为六方晶体,实际容量的放电后生成新相单斜晶体,锂镍氧化物在充放电轮回进程中波及斜方六面体及单斜晶体的变LiyNiO2 通常在0.3范畴内轮回。锂锰氧化物在充放电进程中存在2 种不同的结构变更:一是化学计量不变的情况下产生的相变更;二是充放电进程种锂嵌入跟脱嵌量转变时产生的相变。LiCoO2 锂离子电池充电电压超过4.2V 时,容量丧失与在负检测到钴含量直接相干,而且充电截止电流电压越高,钴溶解的速率越大。另外,容量丧失(或钴溶解)与合成活性物质的热处理温度有关。5.集流体    铜跟铝分辨是负跟正集流体常用的资料。其中铝箔无论是在空气种还是在电解液中都比较轻易在名义形成氧化物膜,同时,集流体名义腐化跟局部腐化(如点蚀)以及粘附性差等起因都会使得电反应阻力增大,电池内阻增加,导致容量丧失跟放电效力降落。为了减少这些起因造成的影响,从市场上购得的集流体进行预处理(酸-碱浸蚀、耐腐化包覆、导电包覆等),以进步耐腐化性与粘附机能。因为集流体名义粘附力太小,电局部可能会与集流体离开,增加了化作用,对容量有很大影响。铜集流体在利用进程中腐化生成一层绝缘腐化产物膜。以致电池内阻增大,轮回进程中放电效力降落,造成容量丧失。