Pîlê îyona lîtium ji ber jiyana xwe ya zêde û kapasîteya xwe bi berfirehî tête bikar anîn, lê bi dirêjkirina dema karûbarê re, pirsgirêkên mezinbûnê, performansa ewlehiyê ya nerazî û kêmbûna çerxa bilez her ku diçe girantir dibe, ku dibe sedema analîzek kûr û tepisandin. lêkolîn di warê elektrîkê lîtium. Li gorî ezmûna lêkolîn û pêşkeftinê ya ezmûnî, nivîskar sedemên qutbûna batarya lîtiumê dike du beş, yek jê qutbûna ku ji ber guherîna qalindahiya elektroda pîlê çêdibe; Ya duyemîn werimîna ku ji ber hilweşîna gaza oksîjena şil a elektrolîtîk çêdibe. Di pergalên cihêreng ên pîlê de, faktorên sereke yên guherîna qelewbûna batterê cûda ne. Mînakî, di pergala bataryayê ya anodê ya lîtium titanate de, faktora sereke ya mezinbûnê depoya gazê ye; Di pergala anodê ya grafît de, stûrbûna elektrodê û hilberîna gazê her du jî werimîna pîlê zêde dikin.

1. Guhertina stûrahiya pelê elektrodê

Di pêvajoya battera lîtiumê de, dê stûrbûna elektrodê biguhezîne, nemaze anoda grafît. Li gorî daneyên heyî, piştî hilanîn û gera germahiya bilind, bataryaya lîtiumê meyldar e ku mezin bibe, rêjeya mezinbûna qalindiyê bi qasî 6% -20%, ya ku rêjeya berfirehbûna erênî tenê 4% e, rêjeya belavbûna neyînî ji zêdetirî ye. 20%. Sedema bingehîn a mezinbûna ku ji ber zêdebûna qalindahiya elektroda battera lîtiumê pêk tê ji xwezaya grafît bandor dike. Grafîta anodê LiCx(LiC24, LiC12 û LiC6, hwd.) çêdike dema ku lîtium tê xêzkirin, û cîhê tîrêjê diguhezîne, di encamê de stresa hundurîn a mîkroskopî çêdibe û anode berfireh dibe. Nîgara jêrîn nexşeyek şematîkî ya guherîna strukturê ya pelê anodê ya grafît di dema danîn, barkirin û dakêşanê de ye.

Berfirehbûna anodê grafîtê bi giranî ji ber berfirehbûna nevegera piştî vegirtina lîtiumê pêk tê. Ev beşa berfirehbûnê bi giranî bi mezinahiya perçeyê, adhesive û avahiya elektrodê ve girêdayî ye. Berfirehbûna elektroda neyînî dibe sedema guheztina navika kulikê, di encamê de di navbera elektrod û diafragmê de valahiyek çêdibe, di perçeyên elektroda neyînî de mîkro-şikestin çêdibe, dirûvandin û ji nû ve organîzekirina navbera qonaxa elektrolîta hişk. Fîlim (SEI), vexwarina elektrolîtê, û performansa gerguhêz a belengaz. Gelek faktor hene ku bandorê li stûrbûna pelê elektrodê negatîf dikin, taybetmendiyên adhesive û pîvanên strukturî yên pelê elektrodê du yên herî girîng in.

SBR bi gelemperî wekî adhesive ji bo anode grafît tê bikar anîn. Modula elastîk û hêza mekanîkî ya adhesîvên cihêreng bandorên cihêreng li ser stûrbûna pelê elektrodê heye. Hêza gêrkirinê ya pelê anodê piştî xêzkirinê jî bandorê li stûrbûna pelê anode di karanîna pîlê de dike. Di bin heman stresê de, her ku modula elastîk a adhesive mezintir be, vegerandina refika laşî ya polê piçûktir dibe. Dema ku barkirin, tîrêjê grafît ji ber Li + vegirtinê berfireh dibe; Di heman demê de, ji ber guheztina perçeyên neyînî û SBR, stresa navxweyî bi tevahî tê berdan, da ku rêjeya belavbûna neyînî bi tundî zêde bibe, û SBR di qonaxa deformasyona plastîk de ye. Ev beşa rêjeya berfirehbûnê bi modula elastîk û hêza şikestinê ya SBR ve girêdayî ye, di encamê de her ku modula elastîk û hêza şikestinê ya SBR mezintir be, berfirehbûna neveger kêm dibe.

Dema ku mîqdara SBR ne hevgirtî be, zexta roller cûda ye, û stresa mayî ya ku ji hêla roller ve hatî hilberandin cûda ye. Zext çi qas bilind be, ew qas stresa mayî jî bilindtir e, ku di qonaxa destpêkê de dibe sedema zêdebûna berbelavbûna hilanîna laşî, rewşa tevahî û rêjeya berfirehbûna dewleta vala. Naveroka SBR çiqas kêm be, ew qas zext kêm e, û rêjeya berfirehbûna rewşa tije û vala jî hindiktir e. Berfirehbûna negatîf naverokê diguhezîne, bandorê li pileya pêvekirina lîtium û rêjeya belavbûna Li + dike, û dûv re bandorek cidî li ser performansa çerxa pîlê dike.

Du, gaza baterî ya ku ji ber qurmê çêdibe

Hilberîna gaza navxweyî ya batterê sedemek din a girîng a mezinbûna baterî ye, gelo pîlê di çerxa germahiya normal de, çerxa germahiya bilind, karanîna germahiya bilind, ew ê astên cihêreng ên hilberîna gazê hilber bike. Li gorî encamên lêkolînê yên heyî, eslê sedema berbelavbûna gaza hucreyê ji hilweşîna elektrolîtê pêk tê. Du rewşên hilweşîna elektrolîtê hene. Yek jî ew e ku di elektrolîtê de nepaqijî hene, wek nepaqijiyên av û metal, ku elektrolîtê ji hev vediqetînin û gazê çêdikin; ya din ev e ku pencereya elektrokîmyayî ya elektrolîtê pir kêm e, ku di pêvajoya barkirinê de dibe sedema hilweşandinê. Piştî bidestxistina elektronan, helawên wekî EC û DEC di elektrolîtê de dê radîkalên azad biafirînin. Encama rasterast a reaksiyona radîkal a azad hilberîna hîdrokarbon, ester, ether û CO2 bi xala kelandinê kêm e.

Piştî kombûna battera lîtiumê, dê di pêvajoya pêşdebirinê de mîqdarek piçûk a gazê were hilberandin, ku ev yek neçar e û çavkaniya bi navê windabûna kapasîteya neveger a şaneyê ye. Di pêvajoya barkirin û dakêşanê ya yekem de, elektron ji çerxa derve berbi elektroda neyînî ve dê bi elektrolîta li ser rûyê elektroda neyînî re reaksiyonê REDOX bike, gazê çêbike. Di vê pêvajoyê de, SEI li ser rûyê anodê grafît pêk tê. Bi zêdebûna qalindahiya SEI re, hilweşîna oksîdasyona domdar a elektrolîtê ji hêla nekarbûna elektronan ve tê asteng kirin. Li ser damezrandina SEI gotara binêre: hişk | SEI çi ye? Ji bo bataryayên lîtiumê ewqas! Di pêvajoya karanîna pîlê de, dê hilberîna gaza navxweyî hêdî hêdî zêde bibe, sedem ji ber nepakiyên di elektrolîtê de an jî ava zêde di pîlê de ye. Pêdivî ye ku nepaqijiya elektrolîtê bi baldarî were derxistin, kontrolkirina avê ne hişk e, dibe ku elektrolît bixwe be, pakkirina pîlê ne hişk danasîna avê ye, zirara goşeyê ku ji ber, ji bilî zêdebarkirina batterê ji destdirêjiya zêde, dorhêla hundurîn jî dê rêjeya hilberîna gaza pîlê, di encamê de têkçûna pîlê.

Di pergalên cihêreng de, asta werimîna hucreyê cûda ye. Di pîlê pergala anodê ya grafît de, sedemên sereke yên hilkişîna gazê hilberîna fîlimê SEI, naveroka ava zêde ya di hucreyê de, pêvajoya çêbûna ne normal, pakkirina belengaz, hwd. grafît / sîstema pîlê NCM. Digel nepakî, av û pêvajoya di elektrolîtê de, Sedemek din a ku ew ji anoda grafît cûda ye ev e ku lîtium titanate nikare li ser rûyê xwe fîlima SEI çêbike da ku reaksiyona xwe bi elektrolîtê re mîna pîlê pergala anodê ya grafîtê asteng bike. Di pêvajoya barkirin û daxistinê de, elektrolît her gav rasterast bi rûbera Li4Ti5O12 re di têkiliyê de ye, di encamê de kêmbûn û hilweşîna domdar a elektrîkê li ser rûyê materyalê Li4Ti5O12, ku dibe sedema bingehîn a werimîna battera Li4Ti5O12 be. Pêkhateyên sereke yên gazê H2, CO2, CO, CH4, C2H6, C2H4, C3H8 û hwd. Dema ku lîtium tîtanat tenê di elektrolîtê de tê şil kirin, tenê CO2 tê hilberandin. Piştî ku pîlê bi materyalê NCM tê amadekirin, gaza ku tê hilberandin H2, CO2, CO û mîqdarek piçûk hîdrokarbonên gazê digire. Piştî ku batar tê çêkirin, H2 tenê di çerxa barkirin û dakêşanê de tê hilberandin, û naveroka H2 di gaza ku di heman demê de hatî hilberandin ji% 50 zêdetir e. Ev destnîşan dike ku gazên H2 û CO dê di pêvajoya barkirin û dakêşandinê de çêbibin.

LiPF6 di elektrolîtê de hevsengiya jêrîn heye:

Wêne

PF5 asîdek xurt e ku bi hêsanî dibe sedema perçebûna karbonatan û bi zêdebûna germahiyê re hêjmara PF5 zêde dibe. PF5 dibe alîkar ku elektrolîtê hilweşîne, gazên CO2, CO û CxHy hilberîne. Li gorî lêkolînên têkildar, hilberîna H2 ji şopa avê di elektrolîtê de tê, lê naveroka avê di elektrolîta giştî de bi qasî 20×10-6 e, ku pir hindik beşdarî hilberîna H2 dibe. Kai Wu ji Zanîngeha Shanghai Jiao Tong di ceribandinên xwe de grafît /NCM111 wekî pîlê bikar anî û destnîşan kir ku çavkaniya H2 di voltaja bilind de perçebûna karbonatan e. Heya nuha, sê çareseriyên sereke hene ku meriv berfirehbûna gazê ya battera lîtium titanate tepeser bike. Ya yekem, hilberandin û guheztina materyalên anodê LTO, di nav de başkirina rêbaza amadekirinê û guheztina rûkalê, hwd. Ya duyemîn, berhevkirina elektrolîtê bi anodê LTO re, di nav de lêzêde, pergala çareserker; Ya sêyemîn, teknolojiya batterê çêtir bikin