Concernant une batterie lithium-ion idéale, l'équilibre de capacité ne changera pas au cours de son cycle, et la capacité initiale de chaque cycle doit être une certaine valeur. Mais en réalité, la situation est bien plus compliquée. Toute réaction secondaire pouvant apparaître ou consommer des ions lithium peut entraîner des modifications dans l'équilibre des capacités de la batterie. Une fois que l'équilibre de capacité de la batterie change, ce changement est irréversible et peut s'accumuler sur plusieurs cycles, affectant sérieusement les performances de cycle de la batterie. Influence.
De nombreux facteurs affectent la durée de vie des batteries lithium-ion, mais la cause sous-jacente est que le nombre d’ions lithium impliqués dans le transfert d’énergie diminue constamment. Il convient de noter que la quantité totale d’éléments lithium dans la batterie n’a pas diminué, mais qu’il y a moins d’ions lithium activés. Ils sont emprisonnés dans d’autres lieux ou les canaux d’activité sont bloqués, et ils ne peuvent pas participer librement au cycle de charge et de décharge.
Ensuite, tant que nous déterminerons où vont ces ions lithium censés participer à la réaction redox, nous pourrons comprendre le mécanisme de déclin de la capacité et prendre des mesures ciblées pour retarder la tendance au déclin de la capacité des batteries lithium-ion. . Améliorez la durée de vie des batteries lithium-ion.
1. Dépôt de lithium métallique
Grâce à l’analyse précédente, nous comprenons que la forme métallique du lithium ne devrait pas exister dans les batteries lithium-ion. L’élément lithium existe soit sous forme d’oxydes métalliques, de composés carbone-lithium, soit sous forme d’ions.
Le dépôt de lithium métallique se produit généralement à la surface de l'électrode négative. Pour certaines raisons, lorsque les ions lithium migrent vers la surface de l'électrode négative, certains des ions lithium ne pénètrent pas dans le matériau actif de l'électrode négative pour former des composés stables. Au lieu de cela, ils obtiennent des électrons et se déposent sur la surface de l’électrode négative pour devenir du lithium métallique et ne participent plus au processus de cycle ultérieur, ce qui entraîne une diminution de capacité.
Cette situation est généralement provoquée par plusieurs raisons : la charge dépasse la tension de coupure ; recharger à un tarif élevé ; Matériau d'électrode négative insuffisant. En cas de surcharge ou si le matériau de l'électrode négative est insuffisant, l'électrode négative ne peut pas accueillir les ions lithium qui migrent depuis l'électrode positive, ce qui entraîne le dépôt de lithium métallique. Lors d'une charge à des vitesses élevées, trop d'ions lithium atteignent l'électrode négative en peu de temps, provoquant un colmatage et un dépôt.
Le dépôt de lithium métallique entraînera non seulement une diminution de la durée de vie, mais dans les cas graves, il provoquera également un court-circuit des électrodes positives et négatives, provoquant de graves problèmes de sécurité.
Pour résoudre ce problème, il est nécessaire d'avoir un rapport raisonnable entre les matériaux des électrodes positives et négatives, tout en limitant strictement les conditions d'utilisation des batteries lithium-ion pour éviter de dépasser la limite d'utilisation. Bien entendu, à partir des performances de débit, la durée de vie peut également être partiellement améliorée.
2. Décomposition des matériaux cathodiques
Bien que l'oxyde métallique contenant du lithium utilisé comme matériau de cathode ait une stabilité suffisante, il continuera à se décomposer lors d'une utilisation à long terme et certaines substances inertes électrochimiques (telles que Co3O4, Mn2O3, etc.) et certains gaz inflammables apparaîtront. L'équilibre de capacité entre les électrodes est détruit, provoquant une perte irréversible de capacité.
Cette situation est particulièrement évidente en cas de surcharge, et parfois une décomposition violente et un dégagement de gaz peuvent se produire, ce qui affecte non seulement la capacité de la batterie, mais crée également de graves risques pour la sécurité.
En plus de limiter strictement la tension de coupure de charge de la batterie, l'amélioration de la stabilité chimique et de la stabilité thermique du matériau de la cathode constitue également une méthode réalisable pour réduire le taux de déclin de la durée de vie du cycle.
