دلایل خود تخفیف در باتری های لیتیوم یون

خود تخفیف در باتری های لیتیوم یون به پدیده ای اشاره دارد که بار/ولتاژ باتری به طور طبیعی هنگام جدا شدن از یک مدار خارجی کاهش می یابد (یعنی در حالت مدار باز). این یک ویژگی ذاتی همه باتری ها است ، اگرچه درجه متفاوت است. باتری های لیتیوم یون میزان نسبتاً کم خود را از خود نشان می دهند اما هنوز هم تحت تأثیر قرار می گیرند. علل اصلی را می توان به شرح زیر طبقه بندی کرد:

1. واکنشهای جانبی اجتناب ناپذیر شیمیایی (خود تخفیف طبیعی)

(1) رشد و انحلال لایه SEI:

آند (به طور معمول گرافیت) با یک لایه interphase الکترولیت جامد (SEI) که در طی شارژ/تخلیه اولیه تشکیل شده است ، پوشش داده می شود که برای عملکرد باتری ضروری است. با این حال ، لایه SEI کاملاً پایدار نیست. در حین ذخیره سازی ، به ویژه در دمای بالا ، دچار انحلال آهسته و اصلاحات می شود. این اصلاحات یونهای لیتیوم و الکترولیت را مصرف می کند و منجر به از بین رفتن ظرفیت و افت ولتاژ می شود-یک عامل اصلی در تخلیه خود.

(2) اکسیداسیون/کاهش الکترولیت:

مواد کاتدی شارژ شده (به عنوان مثال ، Licoo₂ ، NCM ، Lifepo₄) بسیار اکسیداتیو هستند. حلال های الکترولیت (به عنوان مثال ، EC ، DMC) و مواد افزودنی به تدریج از طریق اکسیداسیون هنگام تماس طولانی با کاتد پتانسیل بالا تجزیه می شوند. به طور مشابه ، در آند ، با وجود محافظت از SEI ، ممکن است واکنش های کاهش جزئی الکترولیت رخ دهد. این واکنشهای انگلی یونهای لیتیوم فعال را کاهش می دهند و باعث محو شدن ظرفیت می شوند.

(3) واکنش ناخالصی:

ناخالصی های ردیابی (به عنوان مثال ، آهن ، مس ، یون های روی) در مواد الکترود یا کلکسیونرهای فعلی می توانند میکرو کوتاه ایجاد کنند یا در واکنش های جانبی شرکت کنند و بار خود را مصرف کنند.

2. مدارهای میکرو کوتاه داخلی (ناشی از تولید نقص یا پیری)

(1) نقص جداکننده:

سوراخ های میکروسکوپی ، ناخالصی ها یا نقاط ضعف در جداکننده ممکن است امکان هدایت الکترونیکی (میکرو کوتاه) بین الکترودها پس از دوچرخه سواری یا ذخیره طولانی مدت را داشته باشد ، مستقیماً بار نشت. این یک دلیل اصلی خود تخفیف غیر طبیعی است. در حالی که جداکننده ها الکترونهای ماکروسکوپی را مسدود می کنند ، مسیرهای نشت الکترونی میکروسکوپی می توانند از طریق شبکه های رسانا یا الکترولیت شکل بگیرند.

(2) نفوذ دندریت:

دندریت های لیتیوم به دلیل شارژ بیش از حد ، شارژ درجه حرارت پایین یا پیری ممکن است به طور ناموزون روی آند شکل بگیرند. دندریت های تیز می توانند به جداکننده نفوذ کنند ، الکترودهای پل را بریزند و باعث شورت داخلی شوند.

(3) آلودگی گرد و غبار فلزی:

گرد و غبار فلزی باقیمانده (به عنوان مثال ، از برش الکترود) که بین الکترودها یا جداکننده ها به دام افتاده است می تواند باعث ایجاد خرد شود. در حالی که شرایط مطلق بدون گرد و غبار غیرقابل دستیابی است ، گرد و غبار جزئی تأثیر ناچیز دارد. با این حال ، گرد و غبار بیش از آستانه برای سوراخ کردن جداکننده به طور قابل توجهی خود را تسریع می کند. برای راه حل های جداکننده با کیفیت بالا ، به ما مراجعه کنیدتجهیزات خط تولید باتری.

3. اثرات دما

دما یک عامل مهم است. درجه حرارت بالاتر به صورت نمایی تمام واکنشهای خود تخلیه را تسریع می کند (تکامل SEI ، تجزیه الکترولیت ، واکنش های ناخالصی). بنابراین ، باتری ها باید در دمای پایین (از جلوگیری از انجماد) برای ذخیره طولانی مدت ذخیره شوند.

4. تأثیرات خود تخفیف

• از دست دادن ظرفیت: کاهش ظرفیت قابل استفاده.

• افت ولتاژ: کاهش ولتاژ مدار باز (OCV) با گذشت زمان.

• پیری شتاب: واکنشهای جانبی (به عنوان مثال ، رشد SEI) لیتیوم/الکترولیت فعال را مصرف می کنند و پیری را تسریع می کنند.

• چالش های تخمین SOC: تخمین خود تخمین دقیق و دقیق (SOC) را از طریق ولتاژ پیچیده می کند.

• خطرات ایمنی: میکرو کوتاه مدت ممکن است باعث گرمایش موضعی یا فراری حرارتی شود.

5. استراتژی های کاهش

(1) بهینه سازی طراحی و مواد:

پایداری SEI را تقویت کنید ، الکترولیت های مقاوم در برابر اکسیداسیون را ایجاد کنید ، از مواد با خلوص بالا استفاده کنید و کیفیت جداکننده را بهبود بخشید. تجهیزات باتری سفارشی ما را برای راه حل های مناسب کاوش کنید.

(2) شرایط ذخیره سازی کنترل:

• دما: در 10 درجه -25 درجه ذخیره کنید (اجتناب کنید<0°C).

• SOC: 40 ٪ -60 ٪ SOC را برای ذخیره طولانی مدت حفظ کنید. بار کامل اکسیداسیون الکترولیت را تسریع می کند. تخلیه عمیق باعث آسیب آند می شود.

(3) شارژ دوره ای:

برای باتری های بیکار ، برای جلوگیری از تخلیه عمیق ، ولتاژ/SOC را کنترل کرده و در صورت کم شدن به 50 ٪ پوند شارژ کنید.

(4) کنترل دقیق تولید:

ناخالصی ها/گرد و غبار فلزی را به حداقل برسانید و از یکپارچگی جداکننده اطمینان حاصل کنید. ماتهیه مواد باتریبرای کاهش خطرات آلودگی ، مواد با خلوص بالا را ارائه می دهد.

پایان

خود تخفیف در باتری های Li-ion در درجه اول از واکنشهای جانبی شیمیایی ذاتی (بی ثباتی SEI ، تجزیه الکترولیت) و میکرو شورت های داخلی به دلیل نقص (نقص جداکننده ، آلاینده ها) ناشی می شود. دما شتاب دهنده خارجی غالب است. درک این مکانیسم ها در بهینه سازی استفاده از باتری ، ذخیره سازی و طول عمر کمک می کند. برای تولید جامع باتری و راه حل های تحقیق و توسعه از تجهیزات از تخصص ما در تخصص ما درانرژی جدید توب.