Niiskusesisalduse mõju aku jõudlusele

Liitiumpatareide jõudlust mõjutavad paljud tegurid, nagu materjali tüüp, positiivsete ja negatiivsete elektroodide tihenemistihedus, niiskus, pinnatiheduse mõõtmine ja elektrolüütide hulk. Nende hulgas on niiskusel oluline mõju liitiumioonakude jõudlusele. Niiskus on oluline tegur, mida tuleb liitium-ioonakude tootmisprotsessi käigus rangelt kontrollida. Liigne niiskus ei saa mitte ainult põhjustada liitiumsoolade lagunemist elektrolüüdis ning kahjustada positiivseid ja negatiivseid materjale, Praegune kollektoril on teatud söövitav ja hävitav toime ning see toob kaasa ka tsükli jõudluse vähenemise ja aku ohutustaseme. Siiski on oluline oluline niiskuse jälgede sarv. Järgnevalt kirjeldatakse niiskuse mõju liitiumpatareide jõudlusele.

1. Liigse niiskuse puudused

Kolmekomponentse/grafiitsüsteemi aku tootmisprotsessis kasutatakse positiivse elektroodisuspensiooni valmistamisel tavaliselt õlipõhist dispersioonisüsteemi, kasutades lahustina PVDF-i ja NMP- d. Kui PVDF puutub kokku liigse niiskusega, moodustab see želatiinaine, mille tulemuseks on läga halb voolavus ja tasandamine, mis ei soodusta läga katmist. Seetõttu tuleb läga ettevalmistamisel pöörata tähelepanu tooraine niiskusesisaldusele, töökeskkonnale ja niiskuse sissetoomisele personali töötamise ajal.

Lisaks liitiumaku läga valmistamisele avaldab tohutu mõju liigne niiskus elektrolüüdi lagunemise. Vastus on järgmine:

Vesinikfluoriidhape on eriti söövitav hape, mis võib tõsiselt kahjustada liitiumakude positiivseid ja negatiivseid elektroodimaterjale ja voolukollektoreid ning lõppkokkuvõttes põhjustada aku ohutusprobleeme.

2. Mikrovee tähendus

Siiski ei ole see, et vähem vett on parem liitiumpatareid. Nagu me kõik teame, tahke elektrolüütide liides (üldtuntud kui SEI membraan) on selektiivne läbilaskv membraan, mis võimaldab Li + läbida vabalt, kuid elektrolüütide molekulid ei saa läbida. Elektrolüütide ja mikrolisaainete koostis mõjutab oluliselt SEI-kile moodustumise potentsiaali, kompaktsuse astet, aku pöördumatut mahtuvuse kadu ja aku sisemist vastupidavust. Vesi kui elektrolüüdi mikrokomponent mõjutab teataval määral SEI-kile moodustumist ja liitiumioonakude aku jõudlust.

Kolmandaks, niiskuse mõju liitiumpatareide jõudlusele

Erinevates materjalisüsteemides mõjutab niiskusesisaldus suurel määral aku jõudlust. Kuid muutumatuks on see, et niiskus mõjutab liitiumakude esimest laadimis- ja tühjenemismahtu, sisemist vastupidavust, akutsükli kasutusaega ja aku mahtu. Võtke näiteks liitiumkoobaltoksiidi/grafiitsüsteemi aku.

1. Mõju esimesele tasule ja heitemahule

Niiskus on seotud SEI moodustumisega liitiumpatareides ja mõjutab paratamatult liitiumpatareide esimest pöördumatut võimsuse vähenemist. Nagu näidatud joonisel 1:

Joonis 1. Niiskusesisalduse mõju aku laetusele ja tühjenemisvõimsusele

Kui aku niiskus on väiksem kui 0,015%, vastab aku esimene tühjenemise maht riiklikule standardile ja muutus on väike; kui aku niiskus jääb vahemikku 0,015%-0,04%, aku esimene tühjenemise võimsus väheneb, kui aku niiskus suureneb. Kui aku niiskusesisaldus on alla 0,015%, domineerivad järgmised reaktsioonid.

Ühe elektroni redutseerimise käigus tekkinud liitiumalküülkarbonaat võib reageerida ka elektrolüüdi jälgede veega, et toota liitiumkarbonaati.

2ROCO2 Li+H2O →Li2CO3 +CO2 +2ROH

CO2 tekkimisel tekib negatiivne elektroodipind madala võimaliku potentsiaaliga uus keemiline reaktsioon:

2CO2+2Li+ +2e →Li2CO3 +CO

Võib näha, et sobiv kogus vett aitab moodustada stabiilse, ühtlase ja tiheda SEI-kile, kus domineerib Li2CO3. Kui SEI film katab täielikult negatiivse elektroodi, peatub pöördumatu reaktsioon kohe.

Kui niiskusesisaldus jääb vahemikku 0,0150%– 0,04%, suureneb liitiumioonide tarbimine ning aku laetuse ja tühjenemise maht väheneb, mis avaldab sellele negatiivset mõju.

2. Mõju aku sisetakistusele

Aku sisemine vastupidavus on üks aku kõige olulisemaid iseloomulikke parameetreid. See on oluline parameeter, mis iseloomustab tsükli eluiga ja tööolekut aku, ja on peamine näitaja raskusi transportioonid ja elektronid aku. Sisetakistust mõjutavad peamiselt sellised tegurid nagu akumaterjalid, tootmisprotsessid ja aku struktuur. Mida väiksem on sisemine takistus, seda väiksem on aku tühjenemisel hõivatud pinge ja seda rohkem energiat see välja saab. Pikka aega ladustatud patareide puhul suureneb sisemine takistus koos salvestusaja pikenemisega ning aku jõudlust mõjutab oluliselt, kui sisemine takistus ületab teatud väärtuse. Kuna niiskusesisaldus mõjutab SEI-kile kvaliteeti liitiumakul, mõjutab sissejuhatus aku sisemist vastupidavust.

EC/DMC/EMC elektrolüütide lahustisüsteemis võib vähesel määral vett moodustada väikese sisetakistusega Li2CO3-põhise, stabiilse, ühtlase ja tiheda SEI-kile. Kui niiskusesisaldus on suurem kui se I-kile moodustamiseks vajalikusüsteemi sisaldus, pof3- ja LiF-sade SEI-kile pinnal, suureneb aku sisetakistus. nagu on näidatud joonisel 2:

Joonis 2. Niiskusesisalduse mõju aku sisetakistusele

3. Mõju aku töömahu halvenemisele

Niiskusesisaldus mõjutab aku SEI-kile omadusi, nagu ühtlikkus ja kompaktsus. Kui SE I film on ühtlane ja tihe, elektrolüüdi lahusti ei ole lihtne varjatud negatiivne elektrood, istuvad Li + sisestamise vabade, nii et seal on vähe võimsuse halvenemist. Vastupidi, kui SEI-kile osa ei ole tihe või ühtlane, on suhteliselt lihtne, et Li+ vabade töökohtade sisestamine oleks elektrolüüdi lahustiga hõivatud. Li2CO3 on kõige olulisem komponent, et moodustada ühtne ja tihe SEI film. EC /DMC/EMC elektrolüüdi lahustisüsteemis võib sobiv kogus vett soodustada SEI-kile moodustumist Li2CO3 põhjal. Kui niiskusesisaldus on piisav või ülemäärane, moodustus SEI Tihedam ja ühtlane kile, seda väiksem on tõenäosus, et lahusti on kinniseotud süsiniku anoodiga. See on põhjus, miks aku võimsuse sumbumine väheneb järk-järgult niiskusesisalduse suurenemisega, kui niiskus on vahemikus 0,015% kuni 0,04%. Kui niiskusesisaldus on alla 0,015%, moodustub negatiivse elektroodi pinnale tihedam SEI kile, et hoida lahusti manustamine tasakaaluolekusse. Seetõttu püsib aku mahutavuse kadumine suhteliselt stabiilses olekus.

Joonis 3. Niiskusesisalduse mõju aku võimsuse lagunemise kiirusele

4. Mõju aku paksusele

Joonis 4. Niiskusesisalduse mõju aku paksusele

Jooniselon näha, et niiskusesisalduse suurenemisel suureneb ka aku paksus. Kui niiskusesisaldus on tingitud CO2-st, CO-st ja muudest Gaasidest, mis tekivad SEI-kile moodustumise ajal. Ja kui vesi on ülemäärane, jätkab liigne vesi reageerimist LiPF6-ga HF gaasi tootmiseks. Aku sisemine gaasitootmine on seotud aku ohutusega. Tõsiste kõhupuhitusprobleemide vältimiseks aku sees peab olema rangelt kontrollitud.

Viited:

[1] Kas ron Aurbach, Yair E in-El.i J E lectrochem Soc[J], 1995, 142(6):1746

[2] Huang Feng(黄), ZHOU Yun-Hong(运. ). Ba ttery B i monthly (Aku)[ J], 2001, 31(6):290

Zhang Hailin, He Xiangyun, Li Yan, et al. Elektroodiniiskuse mõju liitiumioonakude jõudlusele[J]. Akutööstus, 2013, 18(1 /2): 44-46.