최근에 아이폰 8 자주 배터리 안전 문제, 우리는 다시 한 번 리튬 이온 배터리, 리튬 이온 배터리 안전 문제 기계적 남용, 전기 남용 및 디자인 결함과 같은 많은 요인으로 인한 안전 문제에 발생할 수 있으므로 걱정하자. NiMH 및 과충전 방지 장치가있는 다른 배터리와 달리 과충전시 리튬 이온 배터리가 배터리를 손상시키고 보안 문제를 일으킬 수 있기 때문에 가장 일반적인 전기 남용입니까?이 리튬 이온 배터리는 일반적으로 리튬 이온 배터리가 리튬 이온 배터리의 전류 보호 기능을 차단할 수있을 때 충전 차단 전압을 달성하기 위해 회로 보드를 보호하십시오.하지만 회로 보드가 여전히 손상되었거나 오류 위험이 있으므로 리튬 이온 배터리를 보호하기 위해 일부를 추가합니다 과충전 방지 첨가제 : 과충전 방지 첨가제에는 산화 환원 첨가제 및 전기 중합 첨가제라는 두 가지 주요 유형이 있습니다.
산화 환원 쌍은 리튬 이온 전지의 정상 전압에서의 전기 화학적 반응에 의해 작용하지만, 과충전시에는 양극 부근에서 산화되어 활성 분자를 형성하고, 음극으로 확산하여 환원되어 중성 분자, 그리고 긍정적으로 확산, 그래서 안티 - 과충전의 목적을 달성하기 위해 반복. 일반적으로 주로 메탈로 센 화합물, polypyridine 단지, thianthracene 및 그 유도체와 회향 벤젠 및 그 유도체가 있습니다.
전기 중합 첨가제의 작용 원리는 상기 언급 된 첨가제와 다르다. 일반적으로 전지가 과충전되면 전위는 중합체의 반응 전위에 도달하고, 단일 분자는 산화되어 라디칼 이온을 생성하고, 라디칼 이온은 전해질에서 중합되어 고분자는 다이어프램 위에 양극 근처에 증착되어 양극과 음극까지 연장되며,이 경우 폴리머가 양극과 음극 사이에 다리를 형성하여 전압이 상승하는 것을 방지하는 미세 단락 회로를 생성하는 경우가 2 가지 있습니다. 다른 하나는 셔틀 사이의 양이온과 음이온에서 완전히 차단 된 이온이므로 전기 화학적 반응을 차단하므로 전기 중합 첨가제는 비가역적인 첨가제이며 비 페닐, 시클로 헥실 벤젠, 에스테르 및 그 파생 상품 등등.
첨가제의 산화 및 환원은 일반적으로 메탈로 센 화합물의 산화 전위가 일반적으로 1.7-3.5V 사이이고, 폴리 피리딘 복합체 전압이 약 4.0V 인 고정 작동 전압을 가지며, 최근 독일 뮌스터 피아 얀센 대학 (Münster Pia Janssen) NHC-BF3 작동 전압은 4.4V이며 NMC111 재료에 적용하기에 적합하며 NHC-PF4CF3를 사용하여 NHC-BF3의 작동 전압을 변경할 수 있습니다. 4.6V의 전압은 고전압 NMC 소재에 사용될 수 있지만 정상적인 환경에서 두 가지 첨가제는 배터리의 전기적 특성에 영향을 미치지 않습니다.
실험에 사용 된 과충전 방지제의 분자식은 다음과 같습니다
다음 그림은 그림에서 다른 첨가제와 전해질 순환 voltammetry의 컨트롤 그룹의 추가를 보여줍니다 5.4V의 전해질의 컨트롤 그룹은 용매의 시작 부분에 전해질을 보여줍니다 산화 전류 피크가 있다는 것을 알 수 있습니다 그러나 NHC-BF3, NHC-BF5 및 NHC-PF4CF3 첨가제를 함유하는 전해질 용액은 용매가 산화되기 전에 두 개의 추가적인 산화 전류 피크가 나타났다. NHC-BF3 첨가제를 함유 한 전해질은 가장 낮은 트리거 전압 4.6V, 제 2 전류 피크는 5.1V, 제 3 전류 피크는 5.6V이며, -PF4CF3 관능기를 포함하는 전해액의 산화 전류 피크는 고전압 방향으로 이동하고, 여러 전해액의 산화 전류 피크의 전압은 다음 표에 나와 있습니다. 첨가제에 포함 된 관능기의 다른 트리거 전압도 변경되었음을 알 수 있습니다.
Pia Janssen은 NMC111 / Li 및 NMC111 / 흑연 배터리를 사용하여 전해질을 평가하고 배터리 보호 기능의 정전류 충전 및 방전 프로세스를 확인했습니다.이 그림은 여러 가지 전해질 배터리 충전 및 방전 곡선의 사용을 보여줍니다. 그림에서 우리는 전압이 과충전 현상을 나타내지 않았지만 4.5V에서 NHC-BF3 전해질을 함유하고있을 때 4.95V로 충전 된 전지의 빈 제어 그룹에 전압 플랫폼이 있으며 NHC-PF4CF3 그리고 NHC-PF5 전해질에는 분해의 산화 후에 anti-overcharge 첨가물에있는 2 개의 다른 전압 플래트 홈이있다, 건전지 책임 및 출력 과정은 억압되고, 추가 분해 분해 될지도 모른다 책임과 출력의 기능을 잃었다 음극 표면의 덮개가 벗겨진 후 Li의 확산을 억제하여 전기 화학 반응을 일으켜 배터리를 차단합니다.
물론, 흑연 / 리튬 전지 실험을 통해 흑연 양극 사이클 성능에 첨가제가 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타 났습과 동시에, 배터리의 보호에 배터리 성능에 부정적인 영향을 미칠 수 없습니다 방지 과충전 전해질 솔루션으로,하지만 배터리의 효율은 82.2 % 였고, NHC-BF3, NHC-PF5 및 NHC-PF4CF3의 효율은 각각 79.7 %, 70.5 % 및 71.9 % , 흑연 양극의 안정성에 이러한 첨가제를 나타내는 것은 약간 악화 될 수 있습니다. 첫 번째 전지 효율에 첨가제는 또한 NMC / 흑연 전지와 같이 공차 제어 그룹을 사용하여 82 %의 첫 번째 효율성을 갖지만 추가 된 NHC-BF3, NHC-PF5 및 NHC-PF4CF3은 각각 80 %, 74.3 % 및 74.1 %였다.
위의 첨가제의 경우 특히 연구의 NHC-BF3 첨가제 메커니즘은 양극 산화에서 과충전되는 경우 절연 층을 형성하고 Li + 확산 및 전하 교환을 방해하여 차단력을 달성한다는 작동 원리를 발견했습니다 리튬 이온 배터리 안전 목적의 안전을 막기위한 화학 반응 새로운 NMC111 표면에 대한 그림 a, NMC111 물질 이후의 블랭크 제어 그룹 전해질 과충전에 대한 그림 b, NHC-BF3 첨가제 전해질 사용에 대한 그림 c 그리고 전하가 발생한 후의 전극 표면은 그래프 a와 b가 매우 매끄 럽다는 것을 알 수 있습니다. 그러나 그림 c에서 NMC111의 그림은 융기와 거칠기가 많이 있음을 보여 주며 NHC-BF3 양극의 표면은 전기 화학 반응을 차단하는 절연 층 인 절연 층을 생성한다.
전해질 용액의 NMC111 물질과 NHC-BF3 첨가제를 함유하는 전해질 물질이 4.5V 인 경우, 양극 물질의 표면층의 두께를 다음 표에 나타내었다. 블랭크 컨트롤 그룹 NMC111 물질 표면 전해질 분해 생성물 이 층의 두께는 NHC-BF3를 함유 한 실험군에 비해 현저히 높으며, 전해액의 분해를 막기 위해 과충전시 NHC-BF3가 양극 표면에 불활성 층을 형성한다는 것이 분명하다.
피아 Janssen은 안티 - 과충전의 목적을 달성하기 위해 전기 화학 반응을 차단하는 불활성 코팅을 형성하는 긍정적 인 전극에 형성 할 수있는이 안티 - 과충전 첨가제를 개발, 그 눈에 띄는 기능은 기능 그룹의 구조를 조정하는 것입니다, 같은 시간에 실험은 또한 배터리의 전기 화학적 성능에 대한 첨가제가 상대적으로 적다는 것을 발견했습니다. 특히 NHC-BF3 첨가제는 배터리의 첫 번째 효율성에만 약간의 영향을 미칠 것이며 배터리는 부정적 성능을 나타내지 않을 것입니다. 이 효과는 배터리의 안전성을 향상시키기 위해 NMC 배터리 사용에 매우 적합합니다.
