Áhrif rakainnihalds á afköst rafhlöðunnar

Það eru margir þættir sem hafa áhrif á frammistöðu litíum rafhlöður, svo sem gerð efnis, þéttleika þéttni jákvæðu og neikvæðu rafskautanna, raka, yfirborðsþéttleika húðarinnar og magns raflausnar. Meðal þeirra hefur raki mikilvæg áhrif á afköst litíumjónarafhlöðu. Raki er lykilatriði sem þarf að stjórna stranglega meðan á framleiðsluferli litíumjónarafhlöðu stendur. Mikill raki getur ekki aðeins valdið niðurbroti litíumsölta í raflausninni og valdið skemmdum á jákvæðu og neikvæðu efnunum. Núverandi safnari hefur ákveðin ætandi og eyðileggjandi áhrif og það leiðir einnig til lækkunar á afköstum hringrásarinnar og öryggisárangri rafhlöðunnar. Hins vegar hefur snefilmagn af raka mikilvæga þýðingu. Eftirfarandi lýsir áhrifum raka á afköst litíum rafhlöður.

1. Ókostir of mikils raka

Í framleiðsluferlinu við þrískiptingu / grafítkerfi rafhlöðunnar notar undirbúningur jákvæðu rafskautsleifanna almennt dreifikerfi sem byggir á olíu og notar PVDF sem bindiefni og NMP sem leysi. Þegar PVDF lendir í of miklum raka myndar það hlaupkennd efni sem hefur í för með sér lélegan vökva og efnistöku slurry, sem er ekki til þess fallin að húða slurry. Þess vegna verður að huga að rakainnihaldi hráefnanna, vinnuumhverfi og kynningu á raka þegar starfsfólkið starfar, þegar undirbúið er slurry.

Auk þess að hafa mikil áhrif á undirbúning litíum rafgeymsluþurrkunar mun óhóflegur raki valda niðurbroti raflausnarinnar. Svarið er eftirfarandi:

Flúorsýra er sérstaklega ætandi sýra, sem getur valdið alvarlegum skemmdum á jákvæðu og neikvæðu rafskautsefnunum og núverandi safnara litíumrafhlöðu og að lokum leitt til öryggisvandræða rafhlöðunnar.

2. Merking snefilvatns

Hins vegar er það ekki það að minna vatn er betra í litíum rafhlöðum. Eins og við öll vitum er fasta raflausnarviðmótið (almennt þekkt sem SEI himna) sértækt gegndræpt himna sem gerir Li + kleift að fara frjálslega, en raflausnar sameindir komast ekki í gegnum. Samsetning raflausna og snefilbætiefna hefur veruleg áhrif á möguleika SEI filmumyndunarinnar, þéttleika, óafturkræft afkastagetu rafhlöðunnar og innri viðnám rafhlöðunnar. Vatn, sem snefilefni í raflausninni, hefur ákveðin áhrif á myndun SEI filmu og afköst rafhlöðu litíum-rafhlöður.

Í þriðja lagi eru áhrif raka á afköst litíum rafhlöður

Í mismunandi efniskerfum hefur rakainnihald mikil áhrif á afköst rafhlöðunnar. En það sem helst er óbreytt er að raki hefur áhrif á fyrstu hleðslu- og útskriftargetu, innri viðnám, endingu rafhlöðu og rafhlöðumagn litíumrafhlöður. Taktu litíum kóbaltoxíð / grafítkerfi rafhlöðuna sem dæmi.

1. Áhrif á fyrstu hleðslu- og losunargetu

Raki tengist myndun SEI í litíum rafhlöðum og mun óhjákvæmilega hafa áhrif á fyrsta óafturkræfa afkastagetu litíum rafhlöður. Eins og sést á mynd 1:

Mynd 1. Áhrif rakainnihalds á hleðslu rafhlöðu og losunargetu

Þegar raki í rafhlöðunni er minni en 0,015%, uppfyllir fyrsta losunargeta rafhlöðunnar landsstaðalinn og breytingin er lítil; þegar raki rafhlöðunnar er á bilinu 0,015% til 0,04%, minnkar fyrsta útskriftargeta rafhlöðunnar þegar raki í rafhlöðunni eykst. Þegar rakainnihald rafhlöðunnar er minna en 0,015% eru eftirfarandi viðbrögð ráðandi.

Litíumalkýlkarbónatið sem myndast við eins rafeindir minnkunarferlið getur einnig hvarfast við snefilvatn í raflausninni og myndað litíumkarbónat.

2ROCO2 Li {{2}} H2O → Li2CO3 +CO2 +2ROH

Þegar CO2 myndast myndast ný efnahvörf á neikvæða rafskautsyfirborðinu við litla möguleika:

2CO2+2Li+ +2e → Li2CO3 +CO

Það má sjá að viðeigandi magn af vatni mun hjálpa til við að mynda stöðuga, samræmda og þétta SEI filmu sem Li2CO3 einkennir. Þegar SEI kvikmyndin hylur neikvæðu rafskautið alveg stöðvast óafturkræf viðbrögð strax.

Þegar rakainnihald er á bilinu 0,0150% til 0,04% eykst neysla litíumjóna og hleðslu- og útskriftargeta rafhlöðunnar minnkar, sem hefur neikvæð áhrif á það.

2. Áhrif á innri viðnám rafhlöðunnar

Innri viðnám rafhlöðunnar er ein mikilvægasta einkenni breytanna á rafhlöðunni. Það er mikilvægur þáttur sem einkennir hringrásartíma og rekstrarstöðu rafhlöðunnar og er aðal vísbending um erfiðleika við flutning jóna og rafeinda í rafgeyminum. Innri viðnám hefur aðallega áhrif á þætti eins og rafgeymsluefni, framleiðsluferli og uppbyggingu rafhlöðu. Því minni sem innri viðnám er, því minni spenna sem er upptekin þegar rafhlaðan er tæmd og því meiri orku getur hún gefið frá sér. Fyrir rafhlöður sem geymdar eru í langan tíma mun innri viðnám aukast með auknum geymslutíma og árangur rafhlöðunnar verður fyrir miklum áhrifum þegar innri viðnám fer yfir ákveðið gildi. Þar sem rakainnihald hefur áhrif á gæði SEI filmunnar í litíum rafhlöðu hefur kynningin áhrif á innri viðnám rafhlöðunnar.

Í EC / DMC / EMC raflausnarlausnarkerfinu getur snefilmagn af vatni myndað Li2CO3 byggða, stöðuga, einsleita og þétta SEI filmu með litla innri viðnám. Þegar rakainnihald er meira en krafist er í kerfinu til að mynda SE I filmuna, falla POF3 og LiF út á yfirborði SEI filmunnar, sem leiðir til aukinnar innri viðnáms rafhlöðunnar. eins og sést á mynd 2:

Mynd 2. Áhrif rakainnihalds á innri viðnám rafhlöðunnar

3. Áhrif á niðurbrot rafhlöðunnar

Rakainnihald hefur áhrif á eiginleika SEI filmu rafhlöðunnar, svo sem einsleitni og þéttleika. Þegar SE I filman er einsleit og þétt er ekki auðvelt að fella raflausnina í neikvæða rafskautið, þar sem Li + er laust við innsetningu, svo lítið er um niðurbrot á getu. Þvert á móti, þegar hluti SEI filmunnar er ekki þéttur eða einsleitur, þá er tiltölulega auðvelt fyrir Li + innsetningarleysurnar að vera uppteknir af raflausninni. Li2CO3 er mikilvægasti þátturinn til að mynda samræmda og þétta SEI filmu. Í EC / DMC / EMC raflausnarkerfinu getur viðeigandi magn af vatni stuðlað að myndun SEI filmu byggðri á Li2CO3. Þegar rakainnihaldið er nægjanlegt eða of mikið myndaðist SEI Því þéttari og einsleitari, því minni líkur eru á að leysir fellur inn í kolefnisskautið. Þetta er ástæðan fyrir því að rafgeymisleysið minnkar smám saman með aukningu á rakainnihaldi þegar rakinn er á bilinu 0,015% til 0,04%. Þegar rakainnihald er minna en 0,015%, myndast þéttari SEI filmur á yfirborði neikvæðu rafskautsins til að viðhalda leysinum í jafnvægisástandi. Þess vegna er rafhlaðanýtingunni haldið í tiltölulega stöðugu ástandi.

Mynd 3. Áhrif rakainnihalds á rotnunartíðni rafhlöðunnar

4. Áhrif á þykkt rafhlöðunnar

Mynd 4. Áhrif rakainnihalds á þykkt rafhlöðunnar

Það sést á myndinni að þegar rakainnihald eykst eykst þykkt rafhlöðunnar einnig. Þegar rakainnihald er vegna CO2, CO og annarra lofttegunda sem myndast við myndun SEI filmunnar. Og þegar vatnið er of mikið mun umframvatnið halda áfram að bregðast við LiPF6 til að framleiða HF gas. Innri gasframleiðsla rafhlöðunnar tengist öryggi rafhlöðunnar. Til þess að koma í veg fyrir alvarleg vindgangsvandamál í rafhlöðunni verður að hafa strangt stjórn á vatni inni í rafhlöðunni.

tilvísanir:

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

[2] HUANG Feng (黄 峰), ZHOU Yun-Hong (周运鸿). Bakarí B imonthly (Rafhlaða) [J], 2001, 31 (6): 290

[3] Zhang Hailin, He Xiangyun, Li Yan, o.fl. Áhrif raka rafskautsins á afköst litíumjónarafhlöðu ［J］. Rafgeymsluiðnaður, 2013, 18 (1/2): 44-46.