లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీలు నికెల్-కాడ్మియం మరియు నికెల్-హైడ్రోజన్ బ్యాటరీల తర్వాత వేగంగా అభివృద్ధి చెందుతున్న ద్వితీయ బ్యాటరీలు. దీని అధిక-శక్తి లక్షణాలు దాని భవిష్యత్తును ప్రకాశవంతంగా కనిపించేలా చేస్తాయి. అయినప్పటికీ, లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీలు ఖచ్చితమైనవి కావు మరియు వాటి ఛార్జ్-డిచ్ఛార్జ్ సైకిల్స్ యొక్క స్థిరత్వం వాటి అతిపెద్ద సమస్య. ఈ పేపర్ ఓవర్‌ఛార్జ్, ఎలక్ట్రోలైట్ డికాపోజిషన్ మరియు సెల్ఫ్ డిశ్చార్జ్‌తో సహా లి-అయాన్ బ్యాటరీల సామర్థ్యం క్షీణించడానికి గల కారణాలను సంగ్రహిస్తుంది మరియు విశ్లేషిస్తుంది.

రెండు ఎలక్ట్రోడ్‌ల మధ్య ఇంటర్‌కలేషన్ ప్రతిచర్యలు సంభవించినప్పుడు లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీలు వేర్వేరు ఇంటర్‌కలేషన్ శక్తులను కలిగి ఉంటాయి మరియు బ్యాటరీ యొక్క ఉత్తమ పనితీరును పొందాలంటే, రెండు హోస్ట్ ఎలక్ట్రోడ్‌ల సామర్థ్య నిష్పత్తి సమతుల్య విలువను కలిగి ఉండాలి.

లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీలలో, కెపాసిటీ బ్యాలెన్స్ అనేది పాజిటివ్ ఎలక్ట్రోడ్ మరియు నెగటివ్ ఎలక్ట్రోడ్ యొక్క ద్రవ్యరాశి నిష్పత్తిగా వ్యక్తీకరించబడుతుంది,

అంటే: γ=m+/m-=ΔxC-/ΔyC+

పై సూత్రంలో, C అనేది ఎలక్ట్రోడ్ యొక్క సైద్ధాంతిక కూలంబిక్ సామర్థ్యాన్ని సూచిస్తుంది మరియు Δx మరియు Δy వరుసగా ప్రతికూల ఎలక్ట్రోడ్ మరియు పాజిటివ్ ఎలక్ట్రోడ్‌లో పొందుపరిచిన లిథియం అయాన్ల స్టోయికియోమెట్రిక్ సంఖ్యను సూచిస్తాయి. రెండు ధ్రువాల యొక్క అవసరమైన ద్రవ్యరాశి నిష్పత్తి రెండు ధ్రువాల యొక్క సంబంధిత కూలంబ్ సామర్థ్యం మరియు వాటి సంబంధిత రివర్సిబుల్ లిథియం అయాన్ల సంఖ్యపై ఆధారపడి ఉంటుందని పై సూత్రం నుండి చూడవచ్చు.

చిత్రాన్ని

సాధారణంగా చెప్పాలంటే, ఒక చిన్న ద్రవ్యరాశి నిష్పత్తి ప్రతికూల ఎలక్ట్రోడ్ పదార్థం యొక్క అసంపూర్ణ వినియోగానికి దారితీస్తుంది; పెద్ద ద్రవ్యరాశి నిష్పత్తి ప్రతికూల ఎలక్ట్రోడ్ యొక్క ఓవర్‌ఛార్జ్ కారణంగా భద్రతా ప్రమాదానికి కారణం కావచ్చు. సంక్షిప్తంగా, ఆప్టిమైజ్ చేసిన ద్రవ్యరాశి నిష్పత్తిలో, బ్యాటరీ పనితీరు ఉత్తమంగా ఉంటుంది.

ఆదర్శవంతమైన Li-ion బ్యాటరీ వ్యవస్థ కోసం, దాని చక్రంలో సామర్థ్యం బ్యాలెన్స్ మారదు మరియు ప్రతి చక్రంలో ప్రారంభ సామర్థ్యం ఒక నిర్దిష్ట విలువ, కానీ వాస్తవ పరిస్థితి చాలా క్లిష్టంగా ఉంటుంది. లిథియం అయాన్లు లేదా ఎలక్ట్రాన్‌లను ఉత్పత్తి చేసే లేదా వినియోగించే ఏదైనా సైడ్ రియాక్షన్ బ్యాటరీ కెపాసిటీ బ్యాలెన్స్‌లో మార్పులకు దారితీయవచ్చు. బ్యాటరీ సామర్థ్యం బ్యాలెన్స్ స్థితి మారిన తర్వాత, ఈ మార్పు తిరిగి పొందలేనిది మరియు బహుళ చక్రాల ద్వారా సేకరించబడుతుంది, ఫలితంగా బ్యాటరీ పనితీరు ఏర్పడుతుంది. తీవ్రమైన ప్రభావం. లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీలలో, లిథియం అయాన్‌లను విడదీయబడినప్పుడు సంభవించే రెడాక్స్ ప్రతిచర్యలతో పాటు, ఎలక్ట్రోలైట్ కుళ్ళిపోవడం, క్రియాశీల పదార్థాన్ని రద్దు చేయడం మరియు లోహ లిథియం నిక్షేపణ వంటి పెద్ద సంఖ్యలో సైడ్ రియాక్షన్‌లు కూడా ఉన్నాయి.

కారణం 1: అధిక ఛార్జింగ్

1. గ్రాఫైట్ ప్రతికూల ఎలక్ట్రోడ్ యొక్క ఓవర్‌ఛార్జ్ ప్రతిచర్య:

బ్యాటరీ అధిక ఛార్జ్ అయినప్పుడు, లిథియం అయాన్లు సులభంగా తగ్గించబడతాయి మరియు ప్రతికూల ఎలక్ట్రోడ్ ఉపరితలంపై జమ చేయబడతాయి:

చిత్రాన్ని

డిపాజిటెడ్ లిథియం ప్రతికూల ఎలక్ట్రోడ్ ఉపరితలాన్ని పూస్తుంది, లిథియం యొక్క ఇంటర్‌కలేషన్‌ను అడ్డుకుంటుంది. దీని ఫలితంగా ఉత్సర్గ సామర్థ్యం తగ్గుతుంది మరియు దీని కారణంగా సామర్థ్యం తగ్గుతుంది:

① పునర్వినియోగపరచదగిన లిథియం మొత్తాన్ని తగ్గించండి;

②డిపాజిటెడ్ మెటల్ లిథియం ద్రావకం లేదా సహాయక ఎలక్ట్రోలైట్‌తో చర్య జరిపి Li2CO3, LiF లేదా ఇతర ఉత్పత్తులను ఏర్పరుస్తుంది;

③ మెటల్ లిథియం సాధారణంగా నెగటివ్ ఎలక్ట్రోడ్ మరియు సెపరేటర్ మధ్య ఏర్పడుతుంది, ఇది సెపరేటర్ యొక్క రంధ్రాలను నిరోధించవచ్చు మరియు బ్యాటరీ యొక్క అంతర్గత నిరోధకతను పెంచుతుంది;

④ లిథియం యొక్క చాలా చురుకైన స్వభావం కారణంగా, ఎలక్ట్రోలైట్‌తో ప్రతిస్పందించడం మరియు ఎలక్ట్రోలైట్‌ను వినియోగించడం సులభం, ఫలితంగా ఉత్సర్గ సామర్థ్యం తగ్గుతుంది మరియు సామర్థ్యం తగ్గుతుంది.

వేగవంతమైన ఛార్జింగ్, ప్రస్తుత సాంద్రత చాలా పెద్దది, ప్రతికూల ఎలక్ట్రోడ్ తీవ్రంగా ధ్రువపరచబడింది మరియు లిథియం నిక్షేపణ మరింత స్పష్టంగా ఉంటుంది. ప్రతికూల ఎలక్ట్రోడ్ క్రియాశీల పదార్థానికి సంబంధించి సానుకూల ఎలక్ట్రోడ్ క్రియాశీల పదార్థం అధికంగా ఉన్నప్పుడు ఇది సంభవించే అవకాశం ఉంది. అయినప్పటికీ, అధిక ఛార్జింగ్ రేటు విషయంలో, సానుకూల మరియు ప్రతికూల క్రియాశీల పదార్థాల నిష్పత్తి సాధారణమైనప్పటికీ లోహ లిథియం నిక్షేపణ సంభవించవచ్చు.

2. పాజిటివ్ ఎలక్ట్రోడ్ ఓవర్‌ఛార్జ్ రియాక్షన్

పాజిటివ్ ఎలక్ట్రోడ్ యాక్టివ్ మెటీరియల్ మరియు నెగటివ్ ఎలక్ట్రోడ్ యాక్టివ్ మెటీరియల్ నిష్పత్తి చాలా తక్కువగా ఉన్నప్పుడు, పాజిటివ్ ఎలక్ట్రోడ్ ఓవర్‌ఛార్జ్ సంభవించే అవకాశం ఉంది.

ధనాత్మక ఎలక్ట్రోడ్ యొక్క ఓవర్‌ఛార్జ్ వల్ల కలిగే సామర్థ్య నష్టం ప్రధానంగా ఎలక్ట్రోడ్‌ల మధ్య సామర్థ్య సమతుల్యతను నాశనం చేసే ఎలక్ట్రోకెమికల్ జడ పదార్ధాల ఉత్పత్తి (Co3O4, Mn2O3, మొదలైనవి) కారణంగా ఉంటుంది మరియు సామర్థ్య నష్టం కోలుకోలేనిది.

(1) LiyCoO2

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

అదే సమయంలో, మూసివున్న లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీలోని సానుకూల ఎలక్ట్రోడ్ పదార్థం యొక్క కుళ్ళిపోవడం ద్వారా ఉత్పన్నమయ్యే ఆక్సిజన్ అదే సమయంలో పేరుకుపోతుంది, ఎందుకంటే రీకాంబినేషన్ రియాక్షన్ (H2O ఉత్పత్తి వంటివి) మరియు కుళ్ళిపోవడం ద్వారా ఉత్పన్నమయ్యే మండే వాయువు ఎలక్ట్రోలైట్ యొక్క, మరియు పరిణామాలు ఊహించలేనంతగా ఉంటాయి.

(2) λ-MnO2

లిథియం-మాంగనీస్ ఆక్సైడ్ పూర్తిగా డీలిథియేట్ అయినప్పుడు లిథియం-మాంగనీస్ ప్రతిచర్య సంభవిస్తుంది: λ-MnO2→Mn2O3+O2(g)

3. ఎలక్ట్రోలైట్ అధిక ఛార్జ్ అయినప్పుడు ఆక్సీకరణం చెందుతుంది

పీడనం 4.5V కంటే ఎక్కువగా ఉన్నప్పుడు, కరగనివి (Li2Co3 వంటివి) మరియు వాయువులను ఉత్పత్తి చేయడానికి ఎలక్ట్రోలైట్ ఆక్సీకరణం చెందుతుంది. ఈ కరగనివి ఎలక్ట్రోడ్ యొక్క మైక్రోపోర్‌లను అడ్డుకుంటాయి మరియు లిథియం అయాన్ల వలసలకు ఆటంకం కలిగిస్తాయి, ఫలితంగా సైక్లింగ్ సమయంలో సామర్థ్యం కోల్పోతుంది.

ఆక్సీకరణ రేటును ప్రభావితం చేసే అంశాలు:

సానుకూల ఎలక్ట్రోడ్ పదార్థం యొక్క ఉపరితల వైశాల్యం

ప్రస్తుత కలెక్టర్ పదార్థం

వాహక ఏజెంట్ జోడించబడింది (కార్బన్ నలుపు, మొదలైనవి)

కార్బన్ నలుపు యొక్క రకం మరియు ఉపరితల వైశాల్యం

సాధారణంగా ఉపయోగించే ఎలక్ట్రోలైట్‌లలో, EC/DMC అత్యధిక ఆక్సీకరణ నిరోధకతను కలిగి ఉన్నట్లు పరిగణించబడుతుంది. ద్రావణం యొక్క ఎలెక్ట్రోకెమికల్ ఆక్సీకరణ ప్రక్రియ సాధారణంగా ఇలా వ్యక్తీకరించబడుతుంది: ద్రావణం→ ఆక్సీకరణ ఉత్పత్తి (గ్యాస్, ద్రావణం మరియు ఘన పదార్థం)+నే-

ఏదైనా ద్రావకం యొక్క ఆక్సీకరణ ఎలక్ట్రోలైట్ గాఢతను పెంచుతుంది, ఎలక్ట్రోలైట్ స్థిరత్వాన్ని తగ్గిస్తుంది మరియు చివరికి బ్యాటరీ సామర్థ్యాన్ని ప్రభావితం చేస్తుంది. ఛార్జ్ చేయబడిన ప్రతిసారీ తక్కువ మొత్తంలో ఎలక్ట్రోలైట్ ఖర్చవుతుందని ఊహిస్తే, బ్యాటరీ అసెంబ్లీ సమయంలో ఎక్కువ ఎలక్ట్రోలైట్ అవసరమవుతుంది. స్థిరమైన కంటైనర్ కోసం, క్రియాశీల పదార్ధం యొక్క చిన్న మొత్తంలో లోడ్ చేయబడిందని దీని అర్థం, దీని ఫలితంగా ప్రారంభ సామర్థ్యం తగ్గుతుంది. అదనంగా, ఒక ఘన ఉత్పత్తిని ఉత్పత్తి చేస్తే, ఎలక్ట్రోడ్ యొక్క ఉపరితలంపై ఒక నిష్క్రియాత్మక చిత్రం ఏర్పడుతుంది, ఇది బ్యాటరీ యొక్క ధ్రువణాన్ని పెంచుతుంది మరియు బ్యాటరీ యొక్క అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ని తగ్గిస్తుంది.

కారణం 2: ఎలక్ట్రోలైట్ కుళ్ళిపోవడం (తగ్గింపు)

నేను ఎలక్ట్రోడ్పై కుళ్ళిపోతాను

1. ఎలక్ట్రోలైట్ సానుకూల ఎలక్ట్రోడ్‌పై కుళ్ళిపోతుంది:

ఎలక్ట్రోలైట్ ఒక ద్రావకం మరియు సహాయక ఎలక్ట్రోలైట్‌ను కలిగి ఉంటుంది. కాథోడ్ కుళ్ళిన తర్వాత, Li2Co3 మరియు LiF వంటి కరగని ఉత్పత్తులు సాధారణంగా ఏర్పడతాయి, ఇవి ఎలక్ట్రోడ్ రంధ్రాలను నిరోధించడం ద్వారా బ్యాటరీ సామర్థ్యాన్ని తగ్గిస్తాయి. ఎలక్ట్రోలైట్ తగ్గింపు ప్రతిచర్య బ్యాటరీ సామర్థ్యం మరియు సైకిల్ జీవితంపై ప్రతికూల ప్రభావాన్ని చూపుతుంది. తగ్గింపు ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన వాయువు బ్యాటరీ యొక్క అంతర్గత ఒత్తిడిని పెంచుతుంది, ఇది భద్రతా సమస్యలకు దారి తీస్తుంది.

సానుకూల ఎలక్ట్రోడ్ కుళ్ళిపోయే వోల్టేజ్ సాధారణంగా 4.5V (వర్సెస్ Li/Li+) కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది, కాబట్టి అవి సానుకూల ఎలక్ట్రోడ్‌పై సులభంగా కుళ్ళిపోవు. దీనికి విరుద్ధంగా, ప్రతికూల ఎలక్ట్రోడ్ వద్ద ఎలక్ట్రోలైట్ మరింత సులభంగా కుళ్ళిపోతుంది.

2. ఎలక్ట్రోలైట్ ప్రతికూల ఎలక్ట్రోడ్‌పై కుళ్ళిపోతుంది:

గ్రాఫైట్ మరియు ఇతర లిథియం-ఇన్సర్టెడ్ కార్బన్ యానోడ్‌లపై ఎలక్ట్రోలైట్ స్థిరంగా ఉండదు మరియు కోలుకోలేని సామర్థ్యాన్ని ఉత్పత్తి చేయడానికి ప్రతిస్పందించడం సులభం. ప్రారంభ ఛార్జ్ మరియు ఉత్సర్గ సమయంలో, ఎలక్ట్రోలైట్ యొక్క కుళ్ళిపోవడం ఎలక్ట్రోడ్ యొక్క ఉపరితలంపై ఒక నిష్క్రియాత్మక చలనచిత్రాన్ని ఏర్పరుస్తుంది మరియు ఎలక్ట్రోలైట్ మరింత కుళ్ళిపోకుండా నిరోధించడానికి పాసివేషన్ ఫిల్మ్ కార్బన్ నెగటివ్ ఎలక్ట్రోడ్ నుండి ఎలక్ట్రోలైట్‌ను వేరు చేస్తుంది. అందువలన, కార్బన్ యానోడ్ యొక్క నిర్మాణ స్థిరత్వం నిర్వహించబడుతుంది. ఆదర్శ పరిస్థితులలో, ఎలక్ట్రోలైట్ యొక్క తగ్గింపు పాసివేషన్ ఫిల్మ్ ఫార్మేషన్ దశకు పరిమితం చేయబడింది మరియు చక్రం స్థిరంగా ఉన్నప్పుడు ఈ ప్రక్రియ జరగదు.

పాసివేషన్ ఫిల్మ్ నిర్మాణం

ఎలక్ట్రోలైట్ లవణాల తగ్గింపు పాసివేషన్ ఫిల్మ్ ఏర్పడటంలో పాల్గొంటుంది, ఇది పాసివేషన్ ఫిల్మ్ యొక్క స్థిరీకరణకు ప్రయోజనకరంగా ఉంటుంది, కానీ

(1) తగ్గింపు ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన కరగని పదార్థం ద్రావణి తగ్గింపు ఉత్పత్తిపై ప్రతికూల ప్రభావాన్ని చూపుతుంది;

(2) ఎలక్ట్రోలైట్ ఉప్పు తగ్గినప్పుడు ఎలక్ట్రోలైట్ యొక్క గాఢత తగ్గుతుంది, ఇది చివరికి బ్యాటరీ సామర్థ్యాన్ని కోల్పోవడానికి దారి తీస్తుంది (LiPF6 LiF, LixPF5-x, PF3O మరియు PF3 రూపానికి తగ్గించబడుతుంది);

(3) పాసివేషన్ ఫిల్మ్ ఏర్పడటం లిథియం అయాన్‌లను వినియోగిస్తుంది, ఇది మొత్తం బ్యాటరీ యొక్క నిర్దిష్ట సామర్థ్యాన్ని తగ్గించడానికి రెండు ఎలక్ట్రోడ్‌ల మధ్య సామర్థ్య అసమతుల్యతను కలిగిస్తుంది.

(4) పాసివేషన్ ఫిల్మ్‌పై పగుళ్లు ఉంటే, ద్రావణి అణువులు పాసివేషన్ ఫిల్మ్‌లోకి చొచ్చుకుపోయి చిక్కగా ఉంటాయి, ఇది ఎక్కువ లిథియంను వినియోగించడమే కాకుండా, కార్బన్ ఉపరితలంపై మైక్రోపోర్‌లను నిరోధించవచ్చు, ఫలితంగా లిథియం చొప్పించబడదు మరియు సంగ్రహించబడింది. , కోలుకోలేని సామర్థ్యం నష్టం ఫలితంగా. ఎలక్ట్రోలైట్‌కి CO2, N2O, CO, SO2 మొదలైన కొన్ని అకర్బన సంకలనాలను జోడించడం వలన పాసివేషన్ ఫిల్మ్ ఏర్పడటాన్ని వేగవంతం చేయవచ్చు మరియు ద్రావకం యొక్క సహ-చొప్పించడం మరియు కుళ్ళిపోవడాన్ని నిరోధించవచ్చు. క్రౌన్ ఈథర్ ఆర్గానిక్ సంకలితాల జోడింపు కూడా అదే ప్రభావాన్ని కలిగి ఉంటుంది. 12 కిరీటాలు మరియు 4 ఈథర్‌లు ఉత్తమమైనవి.

ఫిల్మ్ కెపాసిటీ నష్టానికి కారకాలు:

(1) ప్రక్రియలో ఉపయోగించిన కార్బన్ రకం;

(2) ఎలక్ట్రోలైట్ కూర్పు;

(3) ఎలక్ట్రోడ్‌లు లేదా ఎలక్ట్రోలైట్‌లలోని సంకలనాలు.

అయాన్ మార్పిడి ప్రతిచర్య క్రియాశీల పదార్థ కణం యొక్క ఉపరితలం నుండి దాని కోర్కి పురోగమిస్తుంది, కొత్త దశ ఏర్పడిన అసలు క్రియాశీల పదార్థాన్ని పూడ్చివేస్తుంది మరియు తక్కువ అయానిక్ మరియు ఎలక్ట్రానిక్ వాహకత కలిగిన నిష్క్రియ చలనచిత్రం కణం యొక్క ఉపరితలంపై ఏర్పడుతుందని బ్లైర్ అభిప్రాయపడ్డారు. నిల్వ తర్వాత స్పినెల్ నిల్వ ముందు కంటే ఎక్కువ ధ్రువణత.

చక్రాల సంఖ్య పెరుగుదలతో ఉపరితల నిష్క్రియ పొర యొక్క నిరోధకత పెరిగిందని మరియు ఇంటర్‌ఫేషియల్ కెపాసిటెన్స్ తగ్గుతుందని జాంగ్ కనుగొన్నాడు. పాసివేషన్ పొర యొక్క మందం చక్రాల సంఖ్యతో పెరుగుతుందని ఇది ప్రతిబింబిస్తుంది. మాంగనీస్ కరిగిపోవడం మరియు ఎలక్ట్రోలైట్ యొక్క కుళ్ళిపోవడం పాసివేషన్ ఫిల్మ్‌ల ఏర్పాటుకు దారితీస్తుంది మరియు అధిక ఉష్ణోగ్రత పరిస్థితులు ఈ ప్రతిచర్యల పురోగతికి మరింత అనుకూలంగా ఉంటాయి. ఇది యాక్టివ్ మెటీరియల్ పార్టికల్స్ మరియు Li+ మైగ్రేషన్ రెసిస్టెన్స్ మధ్య కాంటాక్ట్ రెసిస్టెన్స్‌ని పెంచుతుంది, తద్వారా బ్యాటరీ యొక్క ధ్రువణాన్ని పెంచుతుంది, అసంపూర్తిగా ఛార్జింగ్ మరియు డిశ్చార్జింగ్ మరియు సామర్థ్యం తగ్గుతుంది.

II ఎలక్ట్రోలైట్ యొక్క తగ్గింపు మెకానిజం

ఎలక్ట్రోలైట్ తరచుగా ఆక్సిజన్, నీరు, కార్బన్ డయాక్సైడ్ మరియు ఇతర మలినాలను కలిగి ఉంటుంది మరియు బ్యాటరీ యొక్క ఛార్జింగ్ మరియు డిశ్చార్జింగ్ ప్రక్రియలో రెడాక్స్ ప్రతిచర్యలు జరుగుతాయి.

ఎలక్ట్రోలైట్ యొక్క తగ్గింపు విధానం మూడు అంశాలను కలిగి ఉంటుంది: ద్రావకం తగ్గింపు, ఎలక్ట్రోలైట్ తగ్గింపు మరియు అశుద్ధత తగ్గింపు:

1. ద్రావకం తగ్గింపు

PC మరియు EC యొక్క తగ్గింపు ఒక-ఎలక్ట్రాన్ ప్రతిచర్య మరియు రెండు-ఎలక్ట్రాన్ ప్రతిచర్య ప్రక్రియను కలిగి ఉంటుంది మరియు రెండు-ఎలక్ట్రాన్ ప్రతిచర్య Li2CO3ని ఏర్పరుస్తుంది:

ఫాంగ్ మరియు ఇతరులు. మొదటి ఉత్సర్గ ప్రక్రియలో, ఎలక్ట్రోడ్ పొటెన్షియల్ 0.8V (వర్సెస్ Li/Li+)కి దగ్గరగా ఉన్నప్పుడు, PC/EC యొక్క ఎలెక్ట్రోకెమికల్ రియాక్షన్ గ్రాఫైట్‌పై CH=CHCH3(g)/CH2=CH2(g)ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది. మరియు LiCO3(లు), గ్రాఫైట్ ఎలక్ట్రోడ్‌లపై కోలుకోలేని సామర్థ్య నష్టానికి దారి తీస్తుంది.

ఔర్బాచ్ మరియు ఇతరులు. లిథియం మెటల్ ఎలక్ట్రోడ్‌లు మరియు కార్బన్-ఆధారిత ఎలక్ట్రోడ్‌లపై వివిధ ఎలక్ట్రోలైట్‌ల తగ్గింపు విధానం మరియు ఉత్పత్తులపై విస్తృతమైన పరిశోధనను నిర్వహించింది మరియు PC యొక్క ఒక-ఎలక్ట్రాన్ రియాక్షన్ మెకానిజం ROCO2Li మరియు ప్రొపైలిన్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుందని కనుగొన్నారు. ROCO2Li నీటిని గుర్తించడానికి చాలా సున్నితంగా ఉంటుంది. ప్రధాన ఉత్పత్తులు Li2CO3 మరియు ట్రేస్ వాటర్ సమక్షంలో ప్రొపైలిన్, కానీ పొడి పరిస్థితుల్లో Li2CO3 ఉత్పత్తి చేయబడదు.

DEC పునరుద్ధరణ:

డైథైల్ కార్బోనేట్ (DEC) మరియు డైమిథైల్ కార్బోనేట్ (DMC)తో కలిపిన ఎలక్ట్రోలైట్ సామర్థ్యం కోల్పోవడానికి కారణమయ్యే ఎథైల్ మిథైల్ కార్బోనేట్ (EMC)ని ఉత్పత్తి చేయడానికి బ్యాటరీలో మార్పిడి ప్రతిచర్యకు లోనవుతుందని Ein-Eli Y నివేదించింది. నిర్దిష్ట ప్రభావం.

2. ఎలక్ట్రోలైట్ తగ్గింపు

ఎలక్ట్రోలైట్ యొక్క తగ్గింపు ప్రతిచర్య సాధారణంగా కార్బన్ ఎలక్ట్రోడ్ ఉపరితల చలనచిత్రం ఏర్పడటానికి పాలుపంచుకున్నట్లు పరిగణించబడుతుంది, కాబట్టి దాని రకం మరియు ఏకాగ్రత కార్బన్ ఎలక్ట్రోడ్ యొక్క పనితీరును ప్రభావితం చేస్తుంది. కొన్ని సందర్భాల్లో, ఎలక్ట్రోలైట్ యొక్క తగ్గింపు కార్బన్ ఉపరితలం యొక్క స్థిరీకరణకు దోహదం చేస్తుంది, ఇది కావలసిన పాసివేషన్ పొరను ఏర్పరుస్తుంది.

సాల్వెంట్ కంటే సపోర్టింగ్ ఎలక్ట్రోలైట్ తగ్గించడం సులభం అని సాధారణంగా నమ్ముతారు మరియు తగ్గింపు ఉత్పత్తి ప్రతికూల ఎలక్ట్రోడ్ డిపాజిషన్ ఫిల్మ్‌లో మిళితం చేయబడుతుంది మరియు బ్యాటరీ యొక్క సామర్థ్య క్షీణతను ప్రభావితం చేస్తుంది. సహాయక ఎలక్ట్రోలైట్ల యొక్క అనేక తగ్గింపు ప్రతిచర్యలు క్రింది విధంగా ఉన్నాయి:

3. అశుద్ధత తగ్గింపు

(1) ఎలక్ట్రోలైట్‌లో నీటి శాతం చాలా ఎక్కువగా ఉంటే, LiOH(లు) మరియు Li2O నిక్షేపాలు ఏర్పడతాయి, ఇది లిథియం అయాన్‌లను చొప్పించడానికి అనుకూలంగా ఉండదు, ఫలితంగా కోలుకోలేని సామర్థ్యం నష్టం:

H2O＋e→OH-＋1/2H2

OH-＋Li+→LiOH(లు)

LiOH+Li++e-→Li2O(s)+1/2H2

ఉత్పత్తి చేయబడిన LiOH(లు) ఎలక్ట్రోడ్ ఉపరితలంపై నిక్షిప్తం చేయబడి, అధిక ప్రతిఘటనతో ఉపరితల చలనచిత్రాన్ని ఏర్పరుస్తుంది, ఇది గ్రాఫైట్ ఎలక్ట్రోడ్‌లోకి Li+ ఇంటర్‌కలేషన్‌ను అడ్డుకుంటుంది, ఫలితంగా కోలుకోలేని సామర్థ్య నష్టం ఏర్పడుతుంది. ద్రావకంలో ఉన్న కొద్దిపాటి నీరు (100-300×10-6) గ్రాఫైట్ ఎలక్ట్రోడ్ పనితీరుపై ప్రభావం చూపదు.

(2) ద్రావకంలోని CO2 ప్రతికూల ఎలక్ట్రోడ్‌పై తగ్గించబడి CO మరియు LiCO3(లు)గా ఏర్పడుతుంది:

2CO2+2e-+2Li+→Li2CO3+CO

CO బ్యాటరీ యొక్క అంతర్గత ఒత్తిడిని పెంచుతుంది మరియు Li2CO3(లు) బ్యాటరీ యొక్క అంతర్గత నిరోధకతను పెంచుతుంది మరియు బ్యాటరీ పనితీరును ప్రభావితం చేస్తుంది.

(3) ద్రావకంలో ఆక్సిజన్ ఉండటం వల్ల కూడా Li2O ఏర్పడుతుంది

1/2O2+2e-+2Li+→Li2O

మెటాలిక్ లిథియం మరియు పూర్తిగా ఇంటర్‌కలేటెడ్ కార్బన్ మధ్య సంభావ్య వ్యత్యాసం తక్కువగా ఉన్నందున, కార్బన్‌పై ఎలక్ట్రోలైట్ తగ్గింపు లిథియంపై తగ్గింపును పోలి ఉంటుంది.

కారణం 3: స్వీయ-ఉత్సర్గ

స్వీయ-ఉత్సర్గ అనేది బ్యాటరీ ఉపయోగంలో లేనప్పుడు సహజంగా దాని సామర్థ్యాన్ని కోల్పోయే దృగ్విషయాన్ని సూచిస్తుంది. Li-ion బ్యాటరీ స్వీయ-ఉత్సర్గ రెండు సందర్భాలలో సామర్థ్య నష్టానికి దారితీస్తుంది:

ఒకటి రివర్సిబుల్ కెపాసిటీ నష్టం;

రెండవది కోలుకోలేని సామర్థ్యాన్ని కోల్పోవడం.

రివర్సిబుల్ కెపాసిటీ నష్టం అంటే ఛార్జింగ్ సమయంలో కోల్పోయిన కెపాసిటీని తిరిగి పొందవచ్చు, అయితే కోలుకోలేని సామర్థ్యం నష్టం దీనికి విరుద్ధంగా ఉంటుంది. ధనాత్మక మరియు ప్రతికూల ఎలక్ట్రోడ్‌లు చార్జ్ చేయబడిన స్థితిలో ఎలక్ట్రోలైట్‌తో మైక్రోబ్యాటరీగా పని చేస్తాయి, ఫలితంగా లిథియం అయాన్ ఇంటర్‌కలేషన్ మరియు డీఇంటర్‌కలేషన్ మరియు పాజిటివ్ మరియు నెగటివ్ ఎలక్ట్రోడ్‌ల ఇంటర్‌కలేషన్ మరియు డీఇంటర్‌కలేషన్ ఏర్పడతాయి. పొందుపరిచిన లిథియం అయాన్లు ఎలక్ట్రోలైట్ యొక్క లిథియం అయాన్లకు మాత్రమే సంబంధించినవి, కాబట్టి సానుకూల మరియు ప్రతికూల ఎలక్ట్రోడ్ల సామర్థ్యం అసమతుల్యతతో ఉంటుంది మరియు ఛార్జింగ్ సమయంలో ఈ సామర్థ్య నష్టం యొక్క భాగాన్ని తిరిగి పొందలేము. వంటి:

లిథియం మాంగనీస్ ఆక్సైడ్ పాజిటివ్ ఎలక్ట్రోడ్ మరియు ద్రావకం మైక్రో-బ్యాటరీ ప్రభావం మరియు స్వీయ-ఉత్సర్గకు కారణమవుతాయి, ఫలితంగా కోలుకోలేని సామర్థ్యం నష్టం:

LiyMn2O4+xLi++xe-→Liy+xMn2O4

సాల్వెంట్ అణువులు (PC వంటివి) మైక్రోబ్యాటరీ యానోడ్‌గా వాహక పదార్థం కార్బన్ బ్లాక్ లేదా కరెంట్ కలెక్టర్ ఉపరితలంపై ఆక్సీకరణం చెందుతాయి:

xPC→xPC-రాడికల్+xe-

అదేవిధంగా, ప్రతికూల క్రియాశీల పదార్థం ఎలక్ట్రోలైట్‌తో సంకర్షణ చెంది స్వీయ-ఉత్సర్గకు కారణమవుతుంది మరియు కోలుకోలేని సామర్థ్యాన్ని కోల్పోవచ్చు మరియు ఎలక్ట్రోలైట్ (LiPF6 వంటివి) వాహక పదార్థంపై తగ్గించబడుతుంది:

PF5+xe-→PF5-x

మైక్రోబ్యాటరీ యొక్క ప్రతికూల ఎలక్ట్రోడ్‌గా లిథియం అయాన్‌లను తొలగించడం ద్వారా చార్జ్ చేయబడిన స్థితిలో లిథియం కార్బైడ్ ఆక్సీకరణం చెందుతుంది:

LiyC6→Liy-xC6+xLi+++xe-

స్వీయ-ఉత్సర్గను ప్రభావితం చేసే కారకాలు: సానుకూల ఎలక్ట్రోడ్ పదార్థం యొక్క తయారీ ప్రక్రియ, బ్యాటరీ యొక్క తయారీ ప్రక్రియ, ఎలక్ట్రోలైట్ యొక్క లక్షణాలు, ఉష్ణోగ్రత మరియు సమయం.