Téléphone portable est devenu les nécessités quotidiennes de chacun, nous avons sûrement l'expérience, avec l'augmentation du temps d'utilisation du téléphone mobile, le temps d'attente sera plus courte et plus courte, nous avons eu une journée complète pour répondre aux besoins, a maintenant besoin d'un jour deux qui occupe le poste jusqu'à la fin, deux journée ne peut pas résoudre le problème, ce que nous disons souvent des batteries de téléphones mobiles meurent, nous les batteries lithium-ion appelées généralement de l'espérance de vie baisse vers le bas ». Quelle est la cause de la batterie au lithium-ion Réduction de l'espérance de vie Avant de répondre à cette question, nous devons d'abord nous familiariser avec un concept, quelle est la durée de vie de la batterie lithium-ion? En général, nous aurons une capacité de batterie lithium-ion jusqu'à 80% de la capacité initiale le nombre de cycles, défini comme la durée de vie de la batterie au lithium-ion. téléphone est nécessaire pour le remplacement fréquent des produits électroniques, il est généralement les fabricants de batteries de téléphone portable lithium concevra vie de la batterie ion est environ 500 fois, que si nous téléphonons chaque jour sur une charge , Après environ un an et demi ou plus, la capacité de notre batterie de téléphone portable tombera à environ 80% de la capacité initiale, qui Nous pensons que la batterie du téléphone devient une raison suffisante. Bien sûr, cela ne signifie pas que tout le monde essayer de ne pas charger, recharger moins, mais exige la charge scientifique et raisonnable, à la fin de l'article, de petites séries sera introduit pour tout le monde Quelques conseils sur la façon de recharger le téléphone, j'espère que tout le monde peut vous aider.
Ici, nous arrivons à comprendre la raison pour laquelle la batterie lithium-ion pendant l'utilisation, la baisse de déclin va se passer? Tout d'abord, il faut être clair, dans la batterie lithium-ion interne, en plus de la intercalation normale au lithium-ion et désintercalation de réponses positives et négatives, également il existe de nombreuses réactions secondaires, telles que la formation et la croissance du film SEI, la décomposition de la solution d'électrolyte, la décomposition du liant, le matériau actif d'électrode positive de craquage, parmi d'autres facteurs, se traduira par une capacité de la batterie au lithium-ion est diminuée. Bien que la défaillance de la batterie au lithium-ion a provoqué goutte Il y a beaucoup de facteurs, mais peuvent se résumer en trois catégories: 1) Perte de lithium, batterie lithium-ion est un système fermé, la substance interne est constante, la formation de film SEI, la destruction, l'analyse négative du lithium ne consommera Li certaines ressources; 2) la perte de la matière active d'électrode positive, une batterie au lithium-ion utilisé dans le procédé tend à se produire dans les particules de matériau d'électrode positive cassés, la décomposition du liant et de la structure cristalline du matériau d'électrode positive et d'autres facteurs changent, ce qui peut conduire à la perte d'une partie de l'électrode positive un matériau actif incorporé Lithium et d'autres capacités, 3) la perte de matière active négative, tels que l'excrétion de matière active négative, la décomposition de liant et d'autres facteurs, conduira à une matière active négative En liaison directe avec les particules conductrices perdent un réseau conducteur, ce qui rend impossible de lithium, ce qui entraîne une perte de capacité de la batterie au lithium-ion.
Bien que nous ayons fait des hypothèses au sujet du plomb mentionné ci-dessus aux batteries lithium-ion peuvent diminuer en bas mécanisme, et faire modèle pertinent, mais maintenant à la fois le manque de moyens appropriés de détection, mais aussi le manque de preuves expérimentales pertinentes pour soutenir. Nous avons une batterie lithium-ion prismatiques, par exemple, la batterie est entièrement sous grossissement rapport C / 25 électrique disséqué, trouve une électrode négative d'une batterie lithium pièces polaires irrégularité évidente, comme indiqué ci-dessus, mais dans la pratique le même lot de capacité de la batterie qu'une différence de 0,2%, ce qui est seulement une des électrodes négatives non uniforme, mais montrant la capacité la plus élevée, et par conséquent le moyen de tamisage classique est difficile de distinguer la présence de cette cellule défectueuse, mais lithium plaque d'électrode négative ions lithium de cause inégale Dégradation des performances de la batterie à long terme.
Récemment, Christoph R. Birkl Oxford University a proposé une méthode utilisant une batterie de tension en circuit ouvert de la batterie au lithium-ion pour détecter la tension de circuit ouvert de la batterie au lithium-ion est la différence de potentiel entre la différence positive et négative, les caractéristiques thermodynamiques de la réaction d'une batterie au lithium-ion, ainsi, nous pouvons fournir une foule d'informations sur les électrodes positives et négatives. piles bouton Christoph R. Birkl utilisent une panne de batterie lithium-ion provoquée par les trois modes influent sur la réduction de la tension en circuit ouvert de la batterie vérifiée par des expériences, on a constaté que le circuit ouvert de la batterie Détection de courbe de tension, vous pouvez identifier le modèle de dégradation cellulaire causé par Christoph R. Birkl peut être dit que le travail pour la gestion du système de batterie lithium-ion a fait une contribution décisive.
Christoph R. Birkl produit par l'électrode est enlevée des piles rectangulaires est devenu une pile bouton commerciale, et une batterie au lithium-ion simulé trois baisse le mode vers le bas: 1) la perte de lithium; 2) l'électrode négative perte de matière active; 3) une électrode positive matériau actif la perte. afin d'assurer la précision du test, toutes les cellules de test sont dans une boîte thermostatique doivent stabiliser 3h, afin d'atteindre l'équilibre thermique. deux tensions mesurées dans les tests ont un processus de charge-décharge est la tension mesurée, qui temps de tension visée à faux, goutte faux de tension peuvent être utilisés pour aider à déterminer le mode de défaillance de la batterie au lithium-ion tout en permettant de déterminer la pile au lithium réelle ion tension en circuit ouvert en mode d'abaissement est une batterie au lithium-ion.
Tout d'abord, Christoph R. Birkl obtient la capacité théorique calculée à partir de la zone de touche pièce polaire de la batterie de pile bouton, puis en chargeant la patte d'électrode positive délithiation simuler différents niveaux de pertes au lithium ionique, en coupant des morceaux de l'électrode négative coupe simulé électrode négative perte de matériau actif de la simulation de coupe patte d'électrode positive électrode positive perte de matière active. afin d'analyser les résultats du test, l'histogramme Christoph R. Birkl établi en utilisant un modèle physique, comme indiqué ci-dessus, dans lequel la gauche état SoC de l'électrode négative, une électrode positive de l'état droit SoC, le modèle dans le modèle de batterie normale figure, peut être vu de la figure dans les conceptions de cellules normales, la capacité théorique de l'électrode négative est généralement légèrement plus élevée, qui est généralement désignée sous le n redondance négative, la redondance peut garantir les caractéristiques du cycle de la batterie d'ions appropriée au lithium, il peut également se produire dans le cas de la batterie au lithium-ion surcharge capable de recevoir lithium suffisante pour assurer qu'aucune précipitation de lithium, d'assurer la sécurité de la batterie.
Dans ce qui précède, nous introduisons les raisons possibles de la chute de défaillance de la batterie au lithium-ion, et Christoph R. Birkl Ces facteurs peuvent produire la pile bouton analogique, la simulation: 1) la perte de lithium; 2) la perte de l'électrode positive un matériau actif ; 3) les pertes de matière active d'électrode négative, introduction au modèle physique Christoph R. Birkl construire des batteries au lithium-ion, alors nous allons vous montrer comment utiliser ce modèle physique des facteurs qui conduisent à différents déclin de la batterie au lithium-ion vers le bas pour ouvrir la batterie au lithium-ion L'impact de la tension est analysé.
D'abord, on examine le voir ci-dessus modèle physique établi Christoph R. Birkl, le modèle contient environ deux colonnes rectangulaires, dans lequel les barres rectangulaires représentent la gauche est un état de SoC d'électrode négative, la partie droite représente l'électrode positive SoC Etat, 0% -100% Les deux lignes représentent respectivement les limites inférieure et supérieure d'utilisation des batteries lithium-ion.
Remarque: la batterie au lithium à différents SoC d'état suivant nous l'avons mentionné, reportez-vous à la capacité théorique de la batterie de référence, et les pertes sont comptés, qui est, si l'électrode positive a perdu 30% de Li, et il est irréversible, bien qu'à ce moment l'état de la batterie devient un SoC 30% minimum, la gamme de SOC de la batterie est devenue de 30% -100%.
D'abord, on examine l'électrode positive de la perte de lithium de 30%, 0% SoC à un état où l'électrode négative, l'électrode positive a atteint 30% l'état de SoC, reflétée dans la tension en circuit ouvert est dans le même état SoC, la tension de circuit ouvert de la batterie diminue considérablement, par exemple, dans le groupe de contrôle de la batterie tension en circuit ouvert de la batterie était de 0% SoC gouttes 2,7V, la perte de piles au lithium, mais à 30% état de SoC a atteint 2,7 V, la même charge de la batterie à 4.2V, l'état de la batterie de SoC normale batterie 2% plus élevé, principalement en raison du SoC dans le même état, le potentiel de l'électrode négative est supérieure à une batterie normale. à-dire, un contraste de la courbe de décharge de la batterie, si on le compare à l'état initial de la tension de la batterie avec SoC baisse vers le bas plus rapide et la tension de coupure est atteinte plus tôt, cela pourrait être une grande perte de lithium.
Regardons les prochaine pertes de matériau actif d'anode et de la perte de lithium présents simultanément, cela est généralement dû à la rupture des particules de matériau actif d'électrode négative, un collecteur et un réseau conducteur ou la connexion est perdue, ce qui entraîne quantité réduite de matière active capable de participer à la réaction , de sorte que l'augmentation de la densité de courant, l'atténuation augmente également le cas bouton analogique batterie de vitesse de chute de la batterie est de 30% et l'électrode négative au lithium perte de matière active de contraste, la courbe de décharge normale de la cellule de batterie. vu à partir de la courbe, plus SoC la gamme haute, la courbe de tension de la batterie se chevauchent presque complètement à la cellule normale, mais à l'intérieur de la plage des basses SoC, la libération excessive d'électrode négative au lithium, comme le potentiel de l'électrode négative a augmenté rapidement, ce qui conduit à une diminution rapide de la tension de la batterie de telle sorte que la batterie plus rapide atteint la tension de coupure. c'est-à-dire une courbe de décharge d'une batterie de comparaison, si on les compare à l'état initial de la courbe de tension de la batterie n'a pas changé de manière significative au stade précoce, mais dans le SoC à faible portée, chute rapide de tension, plus vite il atteint la tension de seuil, ce qui indique que la batterie est mauvaise chute, probablement en raison d'une grande partie de l'électrode négative de matière active et noyée dans celle-ci Dans.
Nous allons utiliser ce modèle pour analyser les pertes de matière active que l'électrode négative, une électrode négative simulent les piles bouton perdent 30% de la substance active, mais sans perte de Li, qui peut conduire à Li négatif peut accepter moins que positif peut fournir lithium (12% plus positive que négative), prises en compte dans la tension en circuit ouvert de la batterie est dans un SoC bas de l'état de la batterie, la courbe de tension et la batterie normale au lithium-ion est presque pas de différence, mais quand SoC supérieur, tension de la batterie augmente rapidement, principalement en raison de la transition négative de lithium conduit à l'électrode chute de potentiel négative causée par la baisse si la batterie est chargée à 4,2 V, va conduire à un dépôt de surface négative de dendrites de lithium, ceci est le plus dangereux des circonstances, peut conduire à lithium En d'autres termes, si la courbe de tension de la batterie lithium-ion coïncide presque avec la courbe de tension initiale de la batterie dans l'étage initial (étage bas SoC), la courbe de tension La tension à la fin de la courbe augmente rapidement et la capacité de la batterie diminue, il est très probable que le matériau actif de l'électrode négative provoque une perte de tension.
Analysons, une partie de l'électrode positive perte de matière active, tandis que le cas de la perte concomitante de lithium, ce qui peut être dû à la rupture des particules de matériau actif positif, et la perte conductrice de connexion de réseau et d'autres causes, il est possible de fournir une matière active de réduction des ions lithium , Qui a conduit à la matière active positive restante dans le processus de désintercalation de lithium plus rapidement, le potentiel positif dans le même état SoC était significativement plus élevé que la batterie normale de contrôle, la tension de circuit ouvert de la batterie est la même Dans l'état SoC, la perte de la tension de la batterie par la matière active de la cathode est significativement plus élevée que celle de la batterie normale et atteint rapidement la tension de coupure de la charge.
Enfin l'analyse, la perte d'une partie du matériau actif d'électrode positive, la perte de lithium sans, le cas a été électrode globalement positif matériau actif rupture des particules de désorption, perte provoquée par des facteurs, la capacité de cette section de la batterie aux ions de faible lithium SoC L'influence est plus grande car le matériau actif capable de participer à la réaction est réduit, le Li qui peut participer à la réaction n'est pas réduit, la tension de coupure est atteinte plus tôt dans le processus de décharge de la batterie, la réaction est dans la courbe section SoC, l'approche de la courbe de tension, que le SoC réduit état, la tension de la batterie électrode positive pertes de matière active significativement inférieures à une batterie normale, et un SoC état plus élevé (environ 20%) a atteint une tension de coupure.
Nous utilisons le modèle physique établi par Christoph R. Birkl pour analyser le mécanisme de désintégration des différents types de batteries lithium-ion et nous familiariser avec les différents effets des différents modes de défaillance des batteries lithium-ion sur la tension en circuit ouvert des batteries lithium-ion. Selon le modèle physique ci-dessus, un modèle mathématique est établi pour la batterie lithium-ion, et les différents modes de défaillance de la batterie lithium-ion sont déduits en fonction de la tension en circuit ouvert de la batterie lithium-ion.
Étant donné que différents modes d'effet de chute de tension de décroissance sur la batterie lithium-ion-circuit ouvert est suffisamment petit, nous avons donc besoin d'ouvrir la tension de circuit de la batterie lithium-ion avec un ajustement de haute précision pour améliorer la précision de la détermination de la batterie lithium-ion baisser vers le bas en mode.
Un matériau d'électrode pour l'utilisation de la capacité générale de la disposition peut être points de réseau de la matière active décrite x, x varie de 0 à 1. Dans le matériau composite multiphase, en fonction de la valeur de x en fonction de la tension en circuit ouvert (Eoc), la formule ci-dessous
Où N est le nombre de phases dans le matériau, ΔXi est la contribution de la ième phase, Eo, i est l'énergie du réseau en phase i, ai est l'estimation de l'énergie de l'interaction entre les ions incorporés, et e est La charge de l'élément, k est la constante de Boltzmann, et T est la température absolue.
Le paramétrage de la tension de circuit ouvert et la capacité de la batterie est divisé en deux étapes, lors d'une fausse tension mesurée au cours de l'OCV de tension en circuit ouvert de la batterie ont été ajustées en utilisant une première partie de la charge et de décharge, et les résultats de montage très proche des résultats d'essai réels, l'électrode positive RMSE 7 MV seulement, l'erreur quadratique moyenne seulement 12mV négative, erreur quadratique moyenne de l'ensemble de tension de la batterie ne soit pas fixé 3mV. la deuxième étape consiste à simuler une des électrodes de tension en circuit ouvert, la tension en circuit ouvert de la batterie principale raccord La tension est égale à la différence de tension entre les électrodes positive et négative pour obtenir la tension d'électrode positive et négative.
En baisse raccord vers le bas à la tension de circuit ouvert de la batterie ion-lithium en utilisant la courbe de tension ajustement de courbe par rapport à une tension de référence, peut être analysé déclin de la batterie au lithium-ion de mode vers le bas. Décliner vers le bas modèle d'une batterie au lithium-ion est conçu pour estimer les trois Paramètres importants: 1) Perte de lithium 2) Perte de matériau actif de cathode 3) Perte de matériau actif d'anode Le processus de modélisation ne sera pas détaillé en raison des limitations d'espace. Jetons un coup d'oeil pour adapter le résultat.
La procédure de montage de la tension mesurée pendant la charge et la décharge courbe de tension en circuit ouvert OCV, en utilisant un modèle de batterie pour calculer l'analyse de chute de la carie, la batterie au lithium Christoph R. Birkl a calculé la perte de LLI, la perte de la matière active positive et l'électrode négative LAMPE Il convient de noter que la quantité de lithium calculée ici comprend à la fois le lithium consommé pour la formation et la croissance du film SEI et l'élément lithium contenu dans les matériaux actifs positifs et négatifs perdus. , la perte de l'électrode positive un matériau actif peut contenir des quantités variables d'élément de lithium, il est difficile de distinguer la perte de lithium due à plusieurs facteurs, donc la perte de la perte de lithium de lithium présente invention comprend une variété de facteurs. pour valider ce modèle efficace Sexe, mettre en place trois batteries spéciales, les informations de la batterie comme indiqué dans le tableau suivant.
Le graphique ci-dessous montre les résultats d'ajustement Les courbes de tension et de tension pour la cellule de référence sont montrées à gauche L'histogramme à droite représente trois types de cellules: 1) perte de lithium, 2) perte de matériau actif positif et 3) négatif Perte de matière active La partie rouge représente la perte réelle, la partie jaune représente le résultat calculé selon le modèle et la figure montre que les deux sont très proches. Mode de décroissance de la batterie ionique.
Afin de vérifier la validité de ce modèle, plusieurs modes de désintégration ont été validés, tout d'abord avec une perte de lithium de seulement 25% Les résultats d'ajustement sont présentés dans la figure suivante L'erreur quadratique moyenne de l'ajustement de tension est de seulement 6,7 mV L'analyse du modèle est très proche du résultat réel avec seulement une petite erreur.
Puis la perte d'insertion de 36% d'électrode négative de lithium, les résultats d'analyse montrés dans la figure suivante, le modèle déterminent avec précision le mode de décroissance principal de la batterie est intégrée au lithium actif négatif, l'erreur est seulement d'environ 4%, détecté positif La perte de matière active est due au bord positif de la coupe dans un certain arc, ce qui fait qu'une partie du matériau actif ne participe pas à la réaction, ce qui entraîne une certaine erreur.
Regardons la combinaison de deux taux de désintégration, qui incluent 25% de perte de lithium et 13% de perte de matière active positive contenant du lithium, donc dans ce cas la perte totale de lithium est de 38% Les résultats de l'ajustement au mode de défaillance sont montrés: la figure montre que le modèle analyse avec précision la quantité totale de perte de lithium, qui n'est que légèrement supérieure à la situation réelle et qui est également le bord de l'électrode positive Effet
Christoph R. modèle Birkl seul processus de tension établi capturé pendant la charge et la décharge, la tension en circuit ouvert de manière ajustée, la courbe ajustée d'une tension en circuit ouvert batterie OCV et une électrode, la courbe de tension en circuit ouvert de la tension de la batterie et la courbe de référence analyse comparative peut déterminer avec précision la cause de la batterie au lithium-ion diminuer le mode vers le bas, et le mode de rupture peut être déterminé en trois types de batteries lithium-ion diminuer en bas de la proportion, et étayée par des données expérimentales. ce modèle gestion de la sécurité de la batterie dans l'opération pour détecter dangereux modes de défaillance, avertissement de sécurité est importante. Par exemple, si la grande quantité négative de la perte de matière active, alors que le lithium ne se perd pas, l'électrode négative de dépôt de lithium susceptible de provoquer un court-circuit interne. positif en même temps, la matière active et une perte substantielle de lithium, un potentiel d'électrode positive est trop facilement pendant la charge et décharge, entraînant une stabilité réduite de la matière active d'électrode positive, il est des modes de défaillance très dangereux se produit, le besoin de remplacement en temps opportun des batteries.
