Što se tiče idealne litij-ionske baterije, ravnoteža kapaciteta neće se mijenjati tijekom njenog ciklusa, a početni kapacitet u svakom ciklusu trebao bi biti određena vrijednost. Međutim, u stvarnosti je situacija mnogo kompliciranija. Svaka nuspojava koja se može pojaviti ili trošiti litijeve ione može uzrokovati promjene u ravnoteži kapaciteta baterije. Nakon što se ravnoteža kapaciteta baterije promijeni, ta je promjena nepovratna i može se akumulirati kroz više ciklusa, ozbiljno utječući na performanse ciklusa baterije. Utjecaj.
Mnogo je čimbenika koji utječu na životni vijek litij-ionskih baterija, ali temeljni uzrok je taj što se broj litijevih iona uključenih u prijenos energije stalno smanjuje. Valja napomenuti da se ukupna količina litijevih elemenata u bateriji nije smanjila, ali ima manje aktiviranih litijevih iona. Zatvoreni su na drugim mjestima ili su kanali aktivnosti blokirani i ne mogu slobodno sudjelovati u ciklusu optužbi i otpusta.
Zatim, sve dok shvatimo kamo idu ti litijevi ioni koji bi trebali sudjelovati u redoks reakciji, možemo shvatiti mehanizam pada kapaciteta i možemo poduzeti ciljane mjere da odgodimo trend pada kapaciteta litij-ionskih baterija . Poboljšajte radni vijek litij-ionskih baterija.
1. Taloženje metalnog litija
Kroz prethodnu analizu, shvatili smo da metalni oblik litija ne bi trebao postojati u litij-ionskim baterijama. Element litij postoji ili u obliku metalnih oksida, spojeva ugljik-litij ili u obliku iona.
Taloženje metalnog litija općenito se događa na površini negativne elektrode. Iz određenih razloga, kada ioni litija migriraju na površinu negativne elektrode, neki od iona litija ne ulaze u aktivni materijal negativne elektrode i tvore stabilne spojeve. Umjesto toga, oni dobivaju elektrone i talože se na površini negativne elektrode kako bi postali metalni litij i više ne sudjeluju u procesu ciklusa koji slijedi, što rezultira smanjenjem kapaciteta.
Ova situacija općenito je uzrokovana nekoliko razloga: punjenje premašuje granični napon; punjenje po visokoj stopi; nedovoljno materijala negativne elektrode. Kada je prenapunjena ili je materijal negativne elektrode nedovoljan, negativna elektroda ne može primiti ione litija koji migriraju s pozitivne elektrode, što rezultira taloženjem metalnog litija. Prilikom punjenja pri visokim brzinama, previše litijevih iona dolazi do negativne elektrode u kratkom vremenskom razdoblju, uzrokujući začepljenje i taloženje.
Taloženje metalnog litija ne samo da će uzrokovati smanjenje trajanja ciklusa, već će u teškim slučajevima također uzrokovati kratki spoj pozitivnih i negativnih elektroda, uzrokujući ozbiljne sigurnosne probleme.
Kako bi se riješio ovaj problem, potrebno je imati razuman omjer materijala pozitivnih i negativnih elektroda, au isto vrijeme strogo ograničiti uvjete uporabe litij-ionskih baterija kako bi se spriječilo prekoračenje ograničenja uporabe. Naravno, počevši od performansi stope, vijek trajanja ciklusa također se može djelomično poboljšati.
2. Razgradnja katodnih materijala
Iako metalni oksid koji sadrži litij koji se koristi kao katodni materijal ima dovoljnu stabilnost, nastavit će se raspadati tijekom dugotrajne uporabe, a pojavit će se i neke elektrokemijski inertne tvari (kao što su Co3O4, Mn2O3 itd.) i neki zapaljivi plinovi. Ravnoteža kapaciteta između elektroda je uništena, uzrokujući nepovratan gubitak kapaciteta.
Ova situacija je posebno očita u slučaju prekomjernog punjenja, a ponekad može doći do nasilnog raspadanja i ispuštanja plina, što ne samo da utječe na kapacitet baterije, već stvara i ozbiljne sigurnosne rizike.
Uz strogo ograničavanje graničnog napona punjenja baterije, poboljšanje kemijske stabilnosti i toplinske stabilnosti materijala katode također je izvediva metoda za smanjenje stope opadanja životnog ciklusa.
