ແບດເຕີຣີ້ Lithium-ion ເປັນແບດເຕີຣີ້ຮອງທີ່ເຕີບໂຕໄວທີ່ສຸດຫຼັງຈາກຫມໍ້ໄຟ nickel-cadmium ແລະ nickel-hydrogen. ຄຸນສົມບັດພະລັງງານສູງຂອງມັນເຮັດໃຫ້ອະນາຄົດຂອງມັນສົດໃສ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ຫມໍ້ໄຟ lithium-ion ແມ່ນບໍ່ສົມບູນແບບ, ແລະບັນຫາທີ່ໃຫຍ່ທີ່ສຸດຂອງມັນແມ່ນຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງວົງຈອນການສາກໄຟ. ເອກະສານສະບັບນີ້ສະຫຼຸບແລະວິເຄາະເຫດຜົນທີ່ເປັນໄປໄດ້ສໍາລັບການສູນຫາຍຂອງຫມໍ້ໄຟ Li-ion, ລວມທັງການ overcharge, ການທໍາລາຍ electrolyte ແລະການໄຫຼອອກດ້ວຍຕົນເອງ.

ຫມໍ້ໄຟ Lithium-ion ມີພະລັງງານ intercalation ທີ່ແຕກຕ່າງກັນໃນເວລາທີ່ປະຕິກິລິຍາ intercalation ເກີດຂື້ນລະຫວ່າງສອງ electrodes, ແລະເພື່ອໃຫ້ໄດ້ປະສິດທິພາບທີ່ດີທີ່ສຸດຂອງຫມໍ້ໄຟ, ອັດຕາສ່ວນຄວາມອາດສາມາດຂອງທັງສອງ electrodes ເຈົ້າພາບຄວນຮັກສາມູນຄ່າທີ່ສົມດູນ.

ໃນຫມໍ້ໄຟ lithium-ion, ຄວາມດຸ່ນດ່ຽງຄວາມອາດສາມາດສະແດງອອກເປັນອັດຕາສ່ວນມະຫາຊົນຂອງ electrode ບວກກັບ electrode ລົບ,

ນັ້ນແມ່ນ: γ=m+/m-=ΔxC-/ΔyC+

ໃນສູດຂ້າງເທິງ, C ຫມາຍເຖິງຄວາມອາດສາມາດ coulombic ທາງທິດສະດີຂອງ electrode, ແລະ Δx ແລະ Δy ຫມາຍເຖິງຈໍານວນ stoichiometric ຂອງ lithium ions ຝັງຢູ່ໃນ electrode ລົບແລະ electrode ໃນທາງບວກ, ຕາມລໍາດັບ. ມັນສາມາດເຫັນໄດ້ຈາກສູດຂ້າງເທິງນີ້ວ່າອັດຕາສ່ວນມະຫາຊົນທີ່ຕ້ອງການຂອງສອງເສົາແມ່ນຂຶ້ນກັບຄວາມອາດສາມາດຂອງ Coulomb ທີ່ສອດຄ້ອງກັນຂອງສອງຂົ້ວແລະຈໍານວນຂອງ lithium ions ທີ່ສາມາດປີ້ນກັບກັນໄດ້.

ຮູບ

ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວ, ອັດຕາສ່ວນມະຫາຊົນຂະຫນາດນ້ອຍເຮັດໃຫ້ການນໍາໃຊ້ອຸປະກອນການ electrode ລົບບໍ່ຄົບຖ້ວນ; ອັດຕາສ່ວນມະຫາຊົນທີ່ໃຫຍ່ກວ່າອາດຈະເຮັດໃຫ້ເກີດອັນຕະລາຍດ້ານຄວາມປອດໄພເນື່ອງຈາກການສາກໄຟເກີນຂອງ electrode ລົບ. ໃນສັ້ນ, ໃນອັດຕາສ່ວນມະຫາຊົນທີ່ດີທີ່ສຸດ, ປະສິດທິພາບຫມໍ້ໄຟແມ່ນດີທີ່ສຸດ.

For an ideal Li-ion battery system, the capacity balance does not change during its cycle, and the initial capacity in each cycle is a certain value, but the actual situation is much more complicated. Any side reaction that can generate or consume lithium ions or electrons may lead to changes in battery capacity balance. Once the battery’s capacity balance state changes, this change is irreversible and can be accumulated through multiple cycles, resulting in battery performance. Serious impact. In lithium-ion batteries, in addition to the redox reactions that occur when lithium ions are deintercalated, there are also a large number of side reactions, such as electrolyte decomposition, active material dissolution, and metallic lithium deposition.

ເຫດຜົນທີ 1: ເກີນກຳນົດ

1. ປະຕິກິລິຍາ overcharge ຂອງ graphite electrode ລົບ:

ໃນເວລາທີ່ຫມໍ້ໄຟແມ່ນ overcharged, lithium ion ໄດ້ຖືກຫຼຸດລົງໄດ້ຢ່າງງ່າຍດາຍແລະຝາກຢູ່ດ້ານຂອງ electrode ລົບ:

ຮູບ

lithium ທີ່ຝາກໄວ້ຈະເຄືອບດ້ານ electrode ລົບ, ສະກັດກັ້ນ intercalation ຂອງ lithium. ອັນນີ້ເຮັດໃຫ້ປະສິດທິພາບການລະບາຍນໍ້າຫຼຸດລົງ ແລະການສູນເສຍຄວາມສາມາດເນື່ອງຈາກ:

①ຫຼຸດ​ຜ່ອນ​ຈໍາ​ນວນ​ຂອງ lithium ເອົາ​ມາ​ໃຊ້​ຄືນ​ໄດ້​;

② lithium ໂລຫະທີ່ຝາກໄວ້ reacts ກັບ solvent ຫຼືສະຫນັບສະຫນູນ electrolyte ປະກອບເປັນ Li2CO3, LiF ຫຼືຜະລິດຕະພັນອື່ນໆ;

③ lithium ໂລຫະມັກຈະສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນລະຫວ່າງ electrode ລົບແລະຕົວແຍກ, ເຊິ່ງອາດຈະຕັນ pores ຂອງຕົວແຍກແລະເພີ່ມຄວາມຕ້ານທານພາຍໃນຂອງຫມໍ້ໄຟ;

④ ເນື່ອງຈາກລັກສະນະທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວຫຼາຍຂອງ lithium, ມັນງ່າຍທີ່ຈະເຮັດປະຕິກິລິຍາກັບ electrolyte ແລະບໍລິໂພກ electrolyte, ເຮັດໃຫ້ມີການຫຼຸດລົງຂອງປະສິດທິພາບການໄຫຼແລະການສູນເສຍຄວາມອາດສາມາດ.

ການສາກໄຟໄວ, ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງປະຈຸບັນມີຂະຫນາດໃຫຍ່ເກີນໄປ, electrode ລົບແມ່ນ polarized ຢ່າງຮຸນແຮງ, ແລະການຝາກຂອງ lithium ຈະເຫັນໄດ້ຊັດເຈນຫຼາຍ. ນີ້ແມ່ນແນວໂນ້ມທີ່ຈະເກີດຂຶ້ນໃນເວລາທີ່ອຸປະກອນການ electrode ໃນທາງບວກມີການເຄື່ອນໄຫວຫຼາຍເກີນໄປທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບ electrode ລົບອຸປະກອນການເຄື່ອນໄຫວ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ໃນກໍລະນີຂອງອັດຕາການສາກໄຟສູງ, ເງິນຝາກຂອງ lithium ໂລຫະອາດຈະເກີດຂຶ້ນເຖິງແມ່ນວ່າອັດຕາສ່ວນຂອງອຸປະກອນການເຄື່ອນໄຫວໃນທາງບວກແລະທາງລົບແມ່ນປົກກະຕິ.

2. ປະຕິກິລິຍາ overcharge electrode ໃນທາງບວກ

ເມື່ອອັດຕາສ່ວນຂອງວັດສະດຸທີ່ໃຊ້ electrode ບວກກັບອຸປະກອນການເຄື່ອນ electrode ລົບແມ່ນຕໍ່າເກີນໄປ, overcharge electrode ໃນທາງບວກມີແນວໂນ້ມທີ່ຈະເກີດຂຶ້ນ.

The capacity loss caused by overcharge of the positive electrode is mainly due to the generation of electrochemically inert substances (such as Co3O4, Mn2O3, etc.), which destroy the capacity balance between the electrodes, and the capacity loss is irreversible.

(1) LiyCoO2

LiyCoO2→(1-y)/3[Co3O4＋O2(g)]＋yLiCoO2 y<0.4

ໃນຂະນະດຽວກັນ, ອົກຊີເຈນທີ່ຜະລິດຈາກການເສື່ອມໂຊມຂອງວັດສະດຸ electrode ບວກໃນຫມໍ້ໄຟ lithium-ion ທີ່ຜະນຶກເຂົ້າກັນໄດ້ສະສົມໃນເວລາດຽວກັນເນື່ອງຈາກວ່າບໍ່ມີປະຕິກິລິຍາ recombination (ເຊັ່ນ: ການຜະລິດຂອງ H2O) ແລະອາຍແກັສ flammable ທີ່ເກີດຈາກການ decomposition ໄດ້. ຂອງ electrolyte, ແລະຜົນສະທ້ອນຈະ unimaginable.

(2) λ-MnO2

ປະຕິກິລິຍາ lithium-manganese ເກີດຂຶ້ນເມື່ອ lithium-manganese oxide ຖືກ delithiated ຫມົດ: λ-MnO2→Mn2O3+O2(g)

3. The electrolyte is oxidized when overcharged

ເມື່ອຄວາມກົດດັນສູງກວ່າ 4.5V, electrolyte ຈະຖືກ oxidized ເພື່ອສ້າງ insolubles (ເຊັ່ນ: Li2Co3) ແລະອາຍແກັສ. insolubles ເຫຼົ່ານີ້ຈະຕັນ micropores ຂອງ electrode ແລະຂັດຂວາງການເຄື່ອນຍ້າຍຂອງ lithium ions, ສົ່ງຜົນໃຫ້ການສູນເສຍຄວາມສາມາດໃນລະຫວ່າງການຂີ່ລົດຖີບ.

Factors that affect the rate of oxidation:

ພື້ນທີ່ຂອງວັດສະດຸ electrode ບວກ

ອຸ​ປະ​ກອນ​ການ​ເກັບ​ກໍາ​ໃນ​ປັດ​ຈຸ​ບັນ​

Added conductive agent (carbon black, etc.)

ປະເພດແລະພື້ນຜິວຂອງຄາບອນສີດໍາ

Among the more commonly used electrolytes, EC/DMC is considered to have the highest oxidation resistance. The electrochemical oxidation process of solution is generally expressed as: solution→oxidation product (gas, solution and solid matter)+ne-

ການຜຸພັງຂອງສານລະລາຍໃດນຶ່ງຈະເພີ່ມຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງ electrolyte, ຫຼຸດລົງຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງ electrolyte, ແລະໃນທີ່ສຸດຜົນກະທົບຕໍ່ຄວາມອາດສາມາດຂອງຫມໍ້ໄຟ. ໂດຍສົມມຸດວ່າປະລິມານ electrolyte ໜ້ອຍໜຶ່ງຖືກບໍລິໂພກໃນແຕ່ລະຄັ້ງທີ່ສາກໄຟ, ຕ້ອງມີ electrolyte ຫຼາຍໃນລະຫວ່າງການປະກອບແບັດເຕີຣີ. ສໍາລັບຕູ້ຄອນເທນເນີຄົງທີ່, ນີ້ຫມາຍຄວາມວ່າມີປະລິມານຫນ້ອຍຂອງສານທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ຄວາມສາມາດເບື້ອງຕົ້ນຫຼຸດລົງ. ນອກຈາກນັ້ນ, ຖ້າຜະລິດຕະພັນແຂງຖືກຜະລິດ, ຮູບເງົາ passivation ຈະຖືກສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນໃນດ້ານຂອງ electrode, ເຊິ່ງຈະຊ່ວຍເພີ່ມ polarization ຂອງຫມໍ້ໄຟແລະຫຼຸດຜ່ອນແຮງດັນຜົນຜະລິດຂອງຫມໍ້ໄຟ.

Reason 2: Electrolyte decomposition (reduction)

I decompose on the electrode

1. electrolyte ແມ່ນ decomposed ສຸດ electrode ບວກ:

The electrolyte consists of a solvent and a supporting electrolyte. After the cathode is decomposed, insoluble products such as Li2Co3 and LiF are usually formed, which reduce the battery capacity by blocking the pores of the electrode. The electrolyte reduction reaction will have an adverse effect on the capacity and cycle life of the battery. The gas generated by the reduction can increase the internal pressure of the battery, which can lead to safety problems.

ແຮງດັນ decomposition electrode ໃນທາງບວກປົກກະຕິແລ້ວແມ່ນຫຼາຍກ່ວາ 4.5V (vs. Li/Li+), ດັ່ງນັ້ນເຂົາເຈົ້າບໍ່ decompose ໄດ້ຢ່າງງ່າຍດາຍກ່ຽວກັບ electrode ບວກ. ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, electrolyte ແມ່ນ decomposed ງ່າຍກວ່າທີ່ electrode ລົບ.

2. electrolyte ຖືກ decomposed ສຸດ electrode ລົບ:

electrolyte ແມ່ນບໍ່ຫມັ້ນຄົງໃນ graphite ແລະ anodes ກາກບອນ lithium-inserted ອື່ນໆ, ແລະມັນງ່າຍທີ່ຈະ react ເພື່ອສ້າງຄວາມສາມາດ irreversible. ໃນລະຫວ່າງການສາກໄຟເບື້ອງຕົ້ນແລະການໄຫຼອອກ, ການເສື່ອມຕົວຂອງ electrolyte ຈະປະກອບເປັນຮູບເງົາ passivation ໃນດ້ານຂອງ electrode, ແລະຮູບເງົາ passivation ສາມາດແຍກ electrolyte ຈາກ electrode ລົບກາກບອນເພື່ອປ້ອງກັນການ decomposition ຂອງ electrolyte ຕື່ມອີກ. ດັ່ງນັ້ນ, ຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງໂຄງສ້າງຂອງ anode ກາກບອນແມ່ນຮັກສາໄວ້. ພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂທີ່ເຫມາະສົມ, ການຫຼຸດລົງຂອງ electrolyte ແມ່ນຈໍາກັດຢູ່ໃນຂັ້ນຕອນການສ້າງຮູບເງົາ passivation, ແລະຂະບວນການນີ້ບໍ່ໄດ້ເກີດຂຶ້ນໃນເວລາທີ່ວົງຈອນແມ່ນຄວາມຫມັ້ນຄົງ.

ການສ້າງຕັ້ງຂອງຮູບເງົາ passivation

ການຫຼຸດຜ່ອນເກືອ electrolyte ມີສ່ວນຮ່ວມໃນການສ້າງຮູບເງົາ passivation, ເຊິ່ງເປັນປະໂຫຍດຕໍ່ສະຖຽນລະພາບຂອງຮູບເງົາ passivation, ແຕ່.

(1) The insoluble matter produced by the reduction will have an adverse effect on the solvent reduction product;

(2) The concentration of the electrolyte decreases when the electrolyte salt is reduced, which eventually leads to the loss of battery capacity (LiPF6 is reduced to form LiF, LixPF5-x, PF3O and PF3);

(3) ການສ້າງຕັ້ງຂອງຮູບເງົາ passivation ໄດ້ບໍລິໂພກ lithium ions, ເຊິ່ງຈະເຮັດໃຫ້ຄວາມບໍ່ສົມດຸນຄວາມສາມາດລະຫວ່າງສອງ electrodes ຫຼຸດຜ່ອນຄວາມອາດສາມາດສະເພາະຂອງຫມໍ້ໄຟທັງຫມົດ.

(4) ຖ້າມີຮອຍແຕກໃນຮູບເງົາ passivation, ໂມເລກຸນຂອງສານລະລາຍສາມາດເຈາະແລະຫນາແຫນ້ນຂອງຮູບເງົາ passivation ໄດ້, ເຊິ່ງບໍ່ພຽງແຕ່ບໍລິໂພກ lithium ຫຼາຍ, ແຕ່ຍັງອາດຈະຕັນ micropores ເທິງຫນ້າກາກບອນ, ສົ່ງຜົນໃຫ້ບໍ່ສາມາດໃສ່ lithium ໄດ້ແລະ. ສະກັດ. , ສົ່ງຜົນໃຫ້ການສູນເສຍຄວາມສາມາດ irreversible. ການເພີ່ມສານເພີ່ມເຕີມອະນົງຄະທາດໃສ່ electrolyte, ເຊັ່ນ CO2, N2O, CO, SO2, ແລະອື່ນໆ, ສາມາດເລັ່ງການສ້າງຕັ້ງຂອງຮູບເງົາ passivation ແລະຍັບຍັ້ງການຮ່ວມແລະ decomposition ຂອງ solvent ໄດ້. ການເພີ່ມຂອງມົງກຸດ ether ສານເສີມອິນຊີກໍ່ມີຜົນກະທົບຄືກັນ. 12 ເຮືອນຍອດແລະ 4 ethers ແມ່ນດີທີ່ສຸດ.

Factors for film capacity loss:

(1) ປະເພດຂອງຄາບອນທີ່ໃຊ້ໃນຂະບວນການ;

(2) ອົງປະກອບຂອງ electrolyte;

(3) ສານເສີມໃນ electrodes ຫຼື electrolytes.

Blyr ເຊື່ອວ່າປະຕິກິລິຍາແລກປ່ຽນ ion ກ້າວຫນ້າຈາກຫນ້າດິນຂອງອະນຸພາກວັດສະດຸທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວໄປສູ່ແກນຂອງມັນ, ໄລຍະໃຫມ່ທີ່ຝັງຢູ່ໃນວັດຖຸທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວຕົ້ນສະບັບ, ແລະຮູບເງົາຕົວຕັ້ງຕົວຕີທີ່ມີ ionic ແລະ conductivity ເອເລັກໂຕຣນິກຕ່ໍາແມ່ນສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນຢູ່ດ້ານຂອງອະນຸພາກ, ດັ່ງນັ້ນ. spinel ຫຼັງ​ຈາກ​ການ​ເກັບ​ຮັກ​ສາ polarization ຫຼາຍ​ກ​່​ວາ​ກ່ອນ​ທີ່​ຈະ​ເກັບ​ຮັກ​ສາ​.

Zhang ພົບວ່າຄວາມຕ້ານທານຂອງຊັ້ນ passivation ພື້ນຜິວເພີ່ມຂຶ້ນແລະ capacitance interfacial ຫຼຸດລົງດ້ວຍການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງຈໍານວນຂອງຮອບວຽນ. ມັນສະທ້ອນໃຫ້ເຫັນວ່າຄວາມຫນາຂອງຊັ້ນ passivation ເພີ່ມຂຶ້ນກັບຈໍານວນຂອງຮອບວຽນ. ການລະລາຍຂອງ manganese ແລະການເຊື່ອມໂຊມຂອງ electrolyte ນໍາໄປສູ່ການສ້າງຕັ້ງຂອງຮູບເງົາ passivation, ແລະສະພາບອຸນຫະພູມສູງແມ່ນສະດວກຫຼາຍຕໍ່ຄວາມຄືບຫນ້າຂອງຕິກິລິຍາເຫຼົ່ານີ້. ນີ້ຈະເພີ່ມຄວາມຕ້ານທານການຕິດຕໍ່ລະຫວ່າງອະນຸພາກຂອງວັດສະດຸທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວແລະການຕໍ່ຕ້ານການເຄື່ອນຍ້າຍ Li+, ດັ່ງນັ້ນການເພີ່ມ polarization ຂອງຫມໍ້ໄຟ, ການສາກໄຟແລະການປົດປ່ອຍບໍ່ຄົບຖ້ວນ, ແລະຄວາມອາດສາມາດຫຼຸດລົງ.

II ກົນໄກການຫຼຸດຜ່ອນ Electrolyte

The electrolyte often contains oxygen, water, carbon dioxide and other impurities, and redox reactions occur during the charging and discharging process of the battery.

The reduction mechanism of the electrolyte includes three aspects: solvent reduction, electrolyte reduction and impurity reduction:

1. ການຫຼຸດຜ່ອນການລະລາຍ

ການຫຼຸດລົງຂອງ PC ແລະ EC ປະກອບມີປະຕິກິລິຍາຫນຶ່ງເອເລັກໂຕຣນິກແລະຂະບວນການປະຕິກິລິຍາສອງເອເລັກໂຕຣນິກ, ແລະປະຕິກິລິຍາສອງເອເລັກໂຕຣນິກປະກອບເປັນ Li2CO3:

Fong et al. believed that during the first discharge process, when the electrode potential was close to 0.8V (vs. Li/Li+), the electrochemical reaction of PC/EC occurred on graphite to generate CH=CHCH3(g)/CH2=CH2( g) and LiCO3(s), leading to irreversible capacity loss on graphite electrodes.

Aurbach et al. ໄດ້ດໍາເນີນການຄົ້ນຄ້ວາຢ່າງກວ້າງຂວາງກ່ຽວກັບກົນໄກການຫຼຸດຜ່ອນແລະຜະລິດຕະພັນຂອງ electrolytes ຕ່າງໆກ່ຽວກັບ electrodes ໂລຫະ lithium ແລະ electrodes ກາກບອນ, ແລະພົບວ່າກົນໄກການປະຕິກິລິຍາເອເລັກໂຕຣນິກດຽວຂອງ PC ຜະລິດ ROCO2Li ແລະ propylene. ROCO2Li ມີຄວາມອ່ອນໄຫວຫຼາຍຕໍ່ກັບການຕິດຕາມນ້ໍາ. ຜະລິດຕະພັນຕົ້ນຕໍແມ່ນ Li2CO3 ແລະ propylene ໃນທີ່ປະທັບຂອງນ້ໍາຕາມຮອຍ, ແຕ່ບໍ່ມີ Li2CO3 ຖືກຜະລິດພາຍໃຕ້ສະພາບແຫ້ງແລ້ງ.

Restoration of DEC:

Ein-Eli Y ລາຍງານວ່າ electrolyte ປະສົມກັບ diethyl carbonate (DEC) ແລະ dimethyl carbonate (DMC) ຈະດໍາເນີນການປະຕິກິລິຍາແລກປ່ຽນໃນຫມໍ້ໄຟທີ່ຈະສ້າງ ethyl methyl carbonate (EMC), ເຊິ່ງຮັບຜິດຊອບສໍາລັບການສູນເສຍຄວາມສາມາດ. ອິດທິພົນທີ່ແນ່ນອນ.

2. ການຫຼຸດຜ່ອນ electrolyte

ປະຕິກິລິຍາການຫຼຸດຜ່ອນການຂອງ electrolyte ໂດຍທົ່ວໄປແມ່ນຖືວ່າມີສ່ວນຮ່ວມໃນການສ້າງຮູບເງົາດ້ານ electrode ກາກບອນ, ດັ່ງນັ້ນປະເພດແລະຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງມັນຈະມີຜົນກະທົບຕໍ່ການປະຕິບັດຂອງ electrode ກາກບອນ. ໃນບາງກໍລະນີ, ການຫຼຸດລົງຂອງ electrolyte ປະກອບສ່ວນກັບສະຖຽນລະພາບຂອງຫນ້າກາກບອນ, ເຊິ່ງສາມາດປະກອບເປັນຊັ້ນ passivation ທີ່ຕ້ອງການ.

ມັນໄດ້ຖືກເຊື່ອວ່າໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວ electrolyte ສະຫນັບສະຫນູນແມ່ນງ່າຍທີ່ຈະຫຼຸດຜ່ອນການລະລາຍ, ແລະຜະລິດຕະພັນການຫຼຸດຜ່ອນການໄດ້ຖືກປະສົມຢູ່ໃນຮູບເງົາ deposition electrode ລົບແລະຜົນກະທົບຕໍ່ການທໍາລາຍຄວາມສາມາດຂອງຫມໍ້ໄຟ. ປະຕິກິລິຍາການຫຼຸດຜ່ອນທີ່ເປັນໄປໄດ້ຫຼາຍຢ່າງຂອງການສະຫນັບສະຫນູນ electrolytes ມີດັ່ງນີ້:

3. Impurity reduction

(1) ຖ້າປະລິມານນ້ໍາໃນ electrolyte ສູງເກີນໄປ, LiOH (s) ແລະ Li2O ເງິນຝາກຈະຖືກສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນ, ເຊິ່ງບໍ່ເອື້ອອໍານວຍຕໍ່ການແຊກຂອງ lithium ion, ເຮັດໃຫ້ເກີດການສູນເສຍຄວາມສາມາດ irreversible:

H2O＋e→OH-＋1/2H2

OH-＋Li+→LiOH(s)

LiOH+Li++e-→Li2O(s)+1/2H2

The generated LiOH(s) is deposited on the electrode surface, forming a surface film with high resistance, which hinders Li+ intercalation into the graphite electrode, resulting in irreversible capacity loss. A small amount of water (100-300×10-6) in the solvent has no effect on the performance of the graphite electrode.

(2) CO2 ໃນສານລະລາຍສາມາດຫຼຸດລົງໃນ electrode ລົບເພື່ອສ້າງ CO ແລະ LiCO3(s):

2CO2+2e-+2Li+→Li2CO3+CO

CO ຈະເພີ່ມຄວາມກົດດັນພາຍໃນຂອງຫມໍ້ໄຟ, ແລະ Li2CO3(s) ຈະເພີ່ມຄວາມຕ້ານທານພາຍໃນຂອງຫມໍ້ໄຟແລະຜົນກະທົບຕໍ່ປະສິດທິພາບຫມໍ້ໄຟ.

(3) ການມີອົກຊີເຈນຢູ່ໃນສານລະລາຍຈະປະກອບເປັນ Li2O

1/2O2+2e-+2Li+→Li2O

ເນື່ອງຈາກວ່າຄວາມແຕກຕ່າງກັນທີ່ມີທ່າແຮງລະຫວ່າງ lithium ໂລຫະແລະກາກບອນ intercalated ຢ່າງເຕັມສ່ວນແມ່ນຂະຫນາດນ້ອຍ, ການຫຼຸດຜ່ອນ electrolyte ໃນຄາບອນແມ່ນຄ້າຍຄືກັນກັບການຫຼຸດຜ່ອນການ lithium.

Reason 3: Self-discharge

ການລົງຂາວດ້ວຍຕົນເອງຫມາຍເຖິງປະກົດການທີ່ຫມໍ້ໄຟສູນເສຍຄວາມສາມາດຂອງຕົນຕາມທໍາມະຊາດໃນເວລາທີ່ມັນບໍ່ໄດ້ຢູ່ໃນການນໍາໃຊ້. ການປົດປ່ອຍຫມໍ້ໄຟ Li-ion ດ້ວຍຕົນເອງເຮັດໃຫ້ການສູນເສຍຄວາມອາດສາມາດໃນສອງກໍລະນີ:

ຫນຶ່ງແມ່ນການສູນເສຍຄວາມສາມາດປີ້ນກັບກັນ;

ອັນທີສອງແມ່ນການສູນເສຍຄວາມສາມາດທີ່ບໍ່ສາມາດປ່ຽນແປງໄດ້.

ການສູນເສຍຄວາມອາດສາມາດປີ້ນກັບກັນຫມາຍຄວາມວ່າຄວາມອາດສາມາດທີ່ສູນເສຍສາມາດຟື້ນຕົວໄດ້ໃນລະຫວ່າງການສາກໄຟ, ໃນຂະນະທີ່ການສູນເສຍຄວາມອາດສາມາດທີ່ບໍ່ສາມາດປີ້ນກັບກັນໄດ້ແມ່ນກົງກັນຂ້າມ. electrodes ບວກແລະລົບອາດຈະເຮັດຫນ້າທີ່ເປັນ microbattery ກັບ electrolyte ໃນລັດຄິດຄ່າທໍານຽມ, ເຮັດໃຫ້ເກີດການ intercalation lithium ion ແລະ deintercalation, intercalation ແລະ deintercalation ຂອງ electrodes ບວກແລະລົບ. ໄອອອນ lithium ທີ່ຝັງຢູ່ແມ່ນກ່ຽວຂ້ອງພຽງແຕ່ກັບ lithium ions ຂອງ electrolyte, ສະນັ້ນຄວາມສາມາດຂອງ electrodes ໃນທາງບວກແລະທາງລົບແມ່ນບໍ່ສົມດຸນ, ແລະສ່ວນຫນຶ່ງຂອງການສູນເສຍຄວາມສາມາດນີ້ບໍ່ສາມາດຟື້ນຕົວໃນລະຫວ່າງການສາກໄຟ. ເຊັ່ນ​ວ່າ:

Lithium manganese oxide electrode ບວກແລະຕົວລະລາຍຈະເຮັດໃຫ້ເກີດຜົນກະທົບຂອງຫມໍ້ໄຟຈຸນລະພາກແລະການປ່ອຍຕົວຂອງມັນເອງ, ເຊິ່ງກໍ່ໃຫ້ເກີດການສູນເສຍຄວາມສາມາດທີ່ບໍ່ສາມາດປ່ຽນແປງໄດ້:

LiyMn2O4+xLi++xe-→Liy+xMn2O4

Solvent molecules (such as PC) are oxidized on the surface of conductive material carbon black or current collector as a microbattery anode:

xPC → xPC-radical+xe-

ເຊັ່ນດຽວກັນ, ວັດສະດຸທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວທາງລົບອາດຈະພົວພັນກັບ electrolyte ເຮັດໃຫ້ເກີດການໄຫຼອອກດ້ວຍຕົນເອງແລະເຮັດໃຫ້ເກີດການສູນເສຍຄວາມສາມາດທີ່ບໍ່ສາມາດປ່ຽນແປງໄດ້, ແລະ electrolyte (ເຊັ່ນ LiPF6) ຫຼຸດລົງໃນວັດສະດຸ conductive:

PF5+xe-→PF5-x

lithium carbide ຢູ່ໃນສະພາບທີ່ຄິດຄ່າໄດ້ຖືກ oxidized ໂດຍການເອົາ lithium ions ອອກເປັນ electrode ລົບຂອງ microbattery ໄດ້:

LiyC6→Liy-xC6+xLi+++xe-

ປັດໃຈທີ່ສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ການໄຫຼຂອງຕົວເອງ: ຂະບວນການຜະລິດວັດສະດຸ electrode ໃນທາງບວກ, ຂະບວນການຜະລິດຫມໍ້ໄຟ, ຄຸນສົມບັດຂອງ electrolyte, ອຸນຫະພູມແລະເວລາ.