necessità quotidiane di ognuno telefono cellulare è ormai diventato, sicuramente abbiamo l'esperienza, con l'aumento del tempo di utilizzo del telefono cellulare, il tempo di standby diventerà sempre più brevi, abbiamo avuto un giorno intero per soddisfare le esigenze, ora ha bisogno di un giorno due riempiendo il lavoro fino alla fine, due giorno intero non può risolvere il problema, questo è ciò che spesso diciamo batterie del telefono cellulare muoiono, in genere chiamati batterie agli ioni di litio 'aspettativa di vita declino verso il basso'. Qual è la causa della batteria agli ioni di litio riduzione del tempo trascorso nella vita di esso? prima di rispondere a questa domanda, dobbiamo prima avere familiarità con il concetto, qual è la durata della batteria agli ioni di litio? in generale, ci sarà la capacità della batteria agli ioni di litio scende durante il ciclo al 80% della capacità iniziale il numero di cicli, definita come la durata della batteria agli ioni di litio. telefono è necessità di frequenti sostituzioni di prodotti elettronici, è generalmente litio produttori di batterie di telefoni cellulari potranno progettare la durata della batteria agli ioni di è di circa 500 volte, che se ci telefoniamo ogni giorno con una sola carica , probabilmente dopo circa un anno e mezzo, la nostra capacità della batteria del telefono cellulare scenderà a circa l'80% della capacità iniziale, che Sentiamo la batteria del telefono cellulare si sta ragione insufficiente. Naturalmente, questo non significa che tutti non cercare di caricare, pagare di meno, ma richiede carica scientifico e ragionevole, alla fine di questo articolo, sarà introdotto piccole serie per tutti alcuni come caricare le punte di telefono, speriamo di essere in grado di aiutare.
Qui arriviamo a capire il motivo per cui la batteria agli ioni di litio durante l'uso, il down declino accadrà? In primo luogo, dobbiamo essere chiari, in batteria interna agli ioni di litio, in aggiunta alla normale intercalazione agli ioni di litio e deintercalazione di risposte positive e negative, inoltre ci sono molte reazioni collaterali, come la formazione e la crescita del film SEI, decomposizione della soluzione elettrolitica, la decomposizione del legante, il materiale attivo di elettrodo positivo di cracking, tra gli altri fattori, si tradurrà in una capacità della batteria agli ioni di litio è diminuita. Sebbene il guasto della batteria agli ioni di litio causato goccia molti fattori, si riduce a essere divisi in tre categorie: 1) perdita di litio, poiché la batteria agli ioni di litio è un sistema chiuso, l'interno del materiale è costante, generando una pellicola SEI, danni, l'elettrodo negativo e l'analisi litio consumano solo Li alcune risorse; 2) perdita dell'elettrodo materiale attivo positivo, una batteria agli ioni di litio utilizzato nel processo tende a verificarsi nelle particelle di materiale dell'elettrodo positivo rotti, la decomposizione legante e la struttura cristallina del materiale di elettrodo positivo e di altri fattori cambiano, che può portare alla perdita di una porzione del materiale attivo di elettrodo positivo incorporato capacità del litio; 3) la perdita del materiale elettrodico attivo negativo, elettrodo negativo materiale attivo spargimento esempio, la decomposizione del legante e di altri fattori, si tradurrà in una porzione di materiale attivo dell'elettrodo negativo Collegato alle particelle conduttive perdono una rete conduttiva, rendendo impossibile litio, con una conseguente perdita di capacità della batteria agli ioni di litio.
Anche se abbiamo fatto ipotesi circa la summenzionata piombo per batterie agli ioni di litio possono diminuire Meccanismo giù, e modello modo rilevante, ma ora sia la mancanza di opportuni mezzi di rilevamento, ma anche la mancanza di prove sperimentali relative a supportare. Abbiamo una prismatica batteria agli ioni di litio, per esempio, la batteria è completamente sotto rapporto di ingrandimento C / 25 elettrico sezionato, trovato un elettrodo negativo di una batteria che espansioni polari litio evidente irregolarità, come mostrato sopra, ma in pratica la stessa batteria capacità lotto solo una differenza di 0,2%, che è solo una non uniforme elettrodi negativi ma che mostra la capacità massima, e quindi lo screening convenzionali mezzi è difficile distinguere la presenza di questa cella difetto, ma litio piastra di elettrodo negativo causa irregolare ioni litio prestazioni del ciclo a lungo termine della batteria scende.
Recentemente, Christoph R. Birkl Oxford University proposto un metodo che utilizza una batteria di tensione a circuito aperto della batteria agli ioni di litio per rilevare la tensione a circuito aperto della batteria agli ioni di litio è la differenza di potenziale tra la differenza positiva e negativa, la reazione caratteristiche termodinamiche di una batteria agli ioni di litio, così possiamo fornire una serie di informazioni relative elettrodi positivi e negativi. batterie del tasto Christoph R. Birkl utilizzano un guasto della batteria agli ioni di litio causata dalle tre modi influenzano la riduzione della tensione a circuito aperto della batteria verificato da esperimenti, si è constatato che il circuito aperto della batteria Rilevamento della curva di tensione, è possibile identificare il modello di degrado cellulare causato da Christoph R. Birkl si può dire che il lavoro per la gestione del sistema di batterie agli ioni di litio ha dato un contributo rivoluzionario.
Christoph R. Birkl prodotta dall'elettrodo viene rimosso dalle batterie rettangolari divenne una batteria a bottone commerciale, e una batteria agli ioni di litio simulato modalità terzo declino giù: 1) perdita di litio, 2) l'elettrodo perdita negativo materiale attivo; 3) un elettrodo positivo materiale attivo perdita. al fine di garantire accuratezza del test, tutte le celle di prova sono in una scatola termostatica necessario per stabilizzare 3h, al fine di raggiungere l'equilibrio termico. due tensioni misurate nelle prove aveva un processo di carica-scarica è la tensione misurata, che volte tensione di cui al falso, falso caduta di tensione possono essere utilizzati per aiutare a determinare modalità di guasto della batteria agli ioni di litio, mentre in grado di determinare la reale durata della batteria agli ioni di litio tensione a circuito di modo di abbassamento è una batteria agli ioni di litio.
In primo luogo, Christoph R. Birkl ottenuta capacità teorica calcolata dalla zona di pulsante a bottone polo della batteria piece, e poi facendo pagare la scheda elettrodo positivo delithiation simulare diversi livelli di perdite di ioni di litio, tagliando pezzi di elettrodo negativo taglio simulato elettrodo negativo perdita di materiale attivo di elettrodo scheda simulazione taglio elettrodo positivo perdita positivo materiale attivo. per analizzare i risultati del test, Christoph R. Birkl istogramma determinato utilizzando un modello fisico, come indicato sopra, in cui la sinistra SoC stato dell'elettrodo negativo, un elettrodo positivo dello stato destra SoC, il modello nella figura normale modello di batteria, si può vedere dalla figura nelle normali modelli di cella, la capacità di progetto dell'elettrodo negativo è generalmente leggermente superiore, che è generalmente indicato come n ridondanza negativo, la ridondanza può garantire il corretto litio caratteristiche del ciclo di ione, può verificarsi anche nel caso della batteria agli ioni di litio sovraccarico grado di accogliere litio sufficiente a garantire che nessuna precipitazione di litio, garantire la sicurezza della batteria.
In quanto precede, si introducono i possibili ragioni per l'ione di litio goccia guasto della batteria, e Christoph R. Birkl questi fattori possono produrre la batteria pulsante analogico, la simulazione: 1) perdita di litio; 2) perdita del materiale attivo di elettrodo positivo ; 3) l'elettrodo negativo perdite materiali attivi, Introduzione al modello fisico Christoph R. Birkl costruire batterie agli ioni di litio, quindi vi mostreremo come utilizzare questo modello fisico dei fattori che portano a diversi declino della batteria agli ioni di litio basso per aprire la batteria agli ioni di litio L'impatto della tensione viene analizzato.
In primo luogo, consideriamo il modello fisico Christoph R. Birkl stabilito, come indicato sopra, il modello contiene circa due colonne rettangolari, in cui le barre rettangolari rappresentano fianco è uno stato elettrodo SoC negativo, il lato destro rappresenta il SoC elettrodo positivo Stato, 0% -100% Le due linee rappresentano i limiti inferiore e superiore per l'utilizzo rispettivamente delle batterie agli ioni di litio.
Si noti che per i diversi stati SoC delle batterie a cui facciamo riferimento, ci riferiamo alla capacità teorica della cella di riferimento e includiamo il litio perso, cioè se l'elettrodo positivo ha perso il 30% di Li, Ed è irreversibile, anche se in questo momento lo stato SOC più basso della batteria diventa del 30%, anche il range del SoC della batteria diventa 30% -100%.
In primo luogo, consideriamo l'elettrodo positivo di perdita di litio del 30%, 0% SoC in uno stato in cui l'elettrodo negativo, l'elettrodo positivo ha raggiunto il 30% stato SoC, riflette la tensione a circuito aperto è nello stesso stato SoC, la tensione a circuito aperto della batteria scende notevolmente, ad esempio nel gruppo di controllo della batteria tensione a circuito aperto della batteria era 0% SoC gocce 2.7V, allora la perdita di batterie al litio, ma al 30% stato SoC ha raggiunto a 2.7V, la stessa carica a 4.2V della batteria, lo stato della batteria rispetto SoC normale La batteria è più alta del 2%, principalmente perché il potenziale anodico è superiore alla cella normale nello stesso stato di SoC, il che significa che confrontando la curva di scarica di una cella, Il decadimento è più rapido e la tensione limite viene raggiunta in precedenza, con un'alta probabilità di perdita di litio.
Guardiamo alla prossima anodo perdite di materiale attivo e la perdita di litio simultaneamente presenti, questo è solitamente perché l'elettrodo negativo materiale attivo particella rottura, collettore ed una rete conduttiva o la connessione viene persa, con conseguente riduzione della quantità di materiale attivo in grado di partecipare alla reazione , in modo che la corrente aumenta densità, attenuazione aumenta anche il caso di batteria pulsante analogico batteria velocità di rilascio è del 30% e il litio elettrodo negativo perdita materiale attivo di contrasto, la curva di scarica normale della pila. visto dalla curva, la più SoC gamma alta, la curva di tensione della batteria è quasi completamente sovrappongono alla cellula normale, ma all'interno della gamma bassa SoC, l'eccessivo rilascio di litio elettrodo negativo, come il potenziale dell'elettrodo negativo è aumentato rapidamente, portando ad una rapida diminuzione della tensione della batteria in modo che la batteria più rapidamente Vale a dire, confrontando la curva di scarica di una batteria, la curva di tensione non ha cambiamenti significativi nel periodo precedente rispetto allo stato iniziale della batteria, ma la tensione scende rapidamente ed è più veloce nella gamma SoC bassa La tensione limite viene raggiunta, a indicare che il decadimento della cella è altamente probabile a causa di parte del negativo attivo e del segnale Into.
Usiamo questo modello per analizzare le perdite materiali attivi solo elettrodo negativo, un elettrodo negativo simulare batterie a bottone perdono il 30% del principio attivo, ma senza perdita di Li, che può portare a Li negativo può accettare meno che positivo può fornire litio (12% più positiva che negativa), riportate nella tensione a circuito aperto della batteria è in una bassa SoC stato della batteria, la curva tensione e la normale batteria agli ioni di litio è quasi alcuna differenza, ma quando superiore SoC, tensione della batteria rapido aumento, soprattutto a causa della transizione litio negativo portato all'elettrodo caduta di potenziale negativo causato dalla caduta se la batteria viene caricata a 4.2V, porterà alla deposizione superficie negativo di dendriti di litio, questo è il più pericoloso di circostanze, può portare a litio In altre parole, se la curva di tensione della batteria agli ioni di litio è quasi coincidente con la curva di tensione iniziale della batteria nello stadio iniziale (stadio SOC basso), la curva di tensione del litio- La tensione alla fine della curva aumenta rapidamente e la capacità della batteria diminuisce ed è molto probabile che il materiale attivo dell'elettrodo negativo causi la perdita di tensione.
Analizziamo, parte dell'elettrodo positivo perdita di materiale attivo, mentre il caso della perdita concomitante di litio, che può essere dovuto alla rottura delle particelle positive di materiale attivo, e la perdita conduttiva di connessione di rete e di altre cause, è possibile fornire un materiale attivo di una riduzione di ioni litio , Che ha portato al restante materiale attivo positivo nel processo di deintercalazione del litio più veloce, il potenziale positivo nello stesso stato di SoC era significativamente più alto rispetto alla normale batteria di controllo, la tensione a circuito aperto della batteria è la stessa, nello stesso Stato SoC, la perdita di materiale attivo del catodo della tensione della batteria è significativamente superiore alla normale batteria e raggiunge rapidamente la tensione di interruzione della carica.
Infine analisi, la perdita di una parte del materiale positivo elettrodo attivo, la perdita litio senza, il caso è stato elettrodo generalmente positivo rottura delle particelle di materiale attivo desorbente, la perdita causata da fattori, la capacità di questo segmento della batteria agli ioni di litio basso SoC maggiore impatto, perché il materiale attivo di elettrodo positivo in grado di partecipare alla reazione viene ridotta, Li non partecipa alla reazione può essere ridotta, in modo che la batteria anteriore durante la scarica raggiunto la tensione di cut-off di scarico, la curva tensione viene fatto reagire, in alta cellule sezione SoC, gli approcci curva tensione, come il SoC ridotto stato, la tensione della batteria di elettrodo positivo perdite di materiale attivo significativamente più bassi di una batteria normale, e un SoC stato più elevato (circa 20%) ha raggiunto una tensione di taglio.
Usiamo il modello fisico Christoph R. Birkl batteria agli ioni di litio stabilito diminuire giù meccanismo specie differenti sono stati analizzati conoscenza della differente differenza di tensione tra la batteria agli ioni di litio è una batteria agli ioni di litio aperto influenza della modalità di guasto, dopo, gli secondo il modello fisico, un modello matematico di una batteria agli ioni di litio, diverse modalità di guasto batteria agli ioni di litio dedotto tensione a circuito aperto della batteria al litio.
Poiché diverse modalità di tensione decadimento effetto goccia sulla batteria agli ioni di litio circuito aperto è sufficientemente piccolo, per cui occorre aprire tensione del circuito della batteria agli ioni di litio con alta precisione adatta per migliorare la precisione della determinazione della batteria agli ioni di litio diminuire down mode.
Un materiale di elettrodo per l'utilizzo della capacità generale della disposizione può essere punti reticolari del materiale attivo descritto x, x varia da 0 a 1. In materiale composito multifase, secondo il valore di x in funzione della tensione a circuito aperto (di EOC) calcolato alla formula di calcolo illustrato in
Dove N è il numero di fasi nel materiale, ΔXi rapporto contributo della fase i-esimo, Eo, i è l'i energia fase reticolare, AI incorporato valore di stima dell'energia l'interazione tra l'ione, e è carica elemento, k è la costante di Boltzmann, T è la temperatura assoluta.
Parametrizzazione della tensione a circuito aperto e la capacità della batteria è diviso in due fasi, durante una tensione falsa misurata durante la tensione OCV a circuito aperto della batteria erano idonei utilizzando una prima porzione di carica e scarica, ei risultati adatti molto vicino ai risultati del test reali, l'elettrodo positivo RMSE 7mV solo, negativo errore solo 12mV rms, errore quadratico medio dell'intero tensione della batteria non è impostato 3 mV. il secondo passo è quello di simulare un elettrodi tensione a circuito aperto, la tensione a circuito aperto di batteria principale raccordo tensione pari alla differenza di tensione positiva tra l'elettrodo negativo, la tensione degli elettrodi positivo e negativo si ottiene.
Montando flessione verso il basso per la tensione a circuito aperto della batteria al litio utilizzando la curva di adattamento della curva tensione rispetto ad una tensione di riferimento, possono essere analizzati declino stabilisce modalità batteria agli ioni di litio. Declino giù modello di una batteria agli ioni di litio è progettato per stimare i tre parametri importanti: 1) perdita di litio; 2) un elettrodo positivo perdita materiale attivo; 3) la quantità dell'elettrodo negativo perdita di materiale attivo del processo di costruzione del modello causa dello spazio limitato e non descritto in dettaglio, il lettore interessato dovrebbe fare riferimento al nostro riferimento. . diamo un'occhiata per adattare il risultato diretto.
La procedura per il montaggio della tensione misurata durante la carica e la scarica curva circuito aperto tensione OCV, utilizzando un modello di batteria per calcolare l'analisi decadimento goccia, batteria al litio Christoph R. Birkl calcolata la perdita LLI, perdita del materiale attivo positivo e l'elettrodo negativo LAMPE attivo perdita di materiale LAMNE. in particolare, tale importo perdita calcolata di litio conteneva sia formazione di pellicola SEI e crescita di litio consumato, la perdita include anche materiale attivo positivo e negativo dell'elemento litio contenuta in. Poiché in realtà , la perdita dell'elettrodo positivo materiale attivo può contenere quantità variabili di elemento litio, è difficile distinguere la perdita litio a causa di diversi fattori, così la perdita di perdita litio di litio comprende qui una varietà di fattori. validare questo modello efficace resistenza, è provvisto di tre batterie speciali, le informazioni sulla batteria mostrato nella tabella seguente.
Il grafico sottostante mostra i risultati dell'adattamento Le curve di tensione e tensione per la cella di riferimento sono mostrate a sinistra L'istogramma a destra rappresenta tre tipi di celle: 1) perdita di litio, 2) perdita di materiale attivo positivo e 3) negativo Perdita di materiale attivo, la parte rossa rappresenta la perdita effettiva, la parte gialla rappresenta il risultato calcolato in base al modello e le due possono essere viste molto vicine tra loro.In tutti e tre i casi, il modello può determinare con precisione il litio Modalità di decadimento della batteria di ioni.
Al fine di verificare la validità di questo modello, sono state convalidate diverse modalità di decadimento, in primo luogo con solo il 25% di perdita di litio.I risultati del fitting sono mostrati nella figura seguente.L'errore quadratico medio della misura di tensione è di soli 6,7 mV, L'analisi del modello è molto vicina al risultato reale con solo un piccolo errore.
Quindi il 36% di perdita di inserzione al litio di elettrodo negativo, i risultati dell'analisi mostrati nella figura seguente, il modello determinare con precisione la modalità di decadimento principale della batteria è incorporata perdita di materiale attivo al litio negativo, l'errore è solo circa il 4%, rilevato positivo La perdita di materiale attivo è dovuta al fatto che il bordo positivo del taglio ha una certa curvatura, con il risultato che parte del materiale attivo non partecipa alla reazione, causando un certo errore.
Diamo un'occhiata alla combinazione di due tassi di decadimento, che includono il 25% di perdita di litio e il 13% di perdita di materiale attivo positivo contenente litio, quindi in questo caso la perdita totale di litio è del 38% Vengono mostrati i risultati della modalità di adattamento alla modalità di errore.Dalla figura si può vedere che il modello analizza accuratamente la quantità totale di perdita di litio, che è solo leggermente superiore alla situazione reale, ed è anche indicato sopra come il bordo dell'elettrodo positivo dell'effetto prodotto.
modello Christoph R. Birkl processo sola tensione stabilita catturati durante la carica e la scarica, la tensione a circuito modo appropriato, la curva adattata di una batteria circuito aperto tensione OCV e un elettrodo, la curva tensione a circuito aperto della tensione della batteria e la curva di riferimento analisi comparativa può determinare con precisione la causa della batteria agli ioni di litio diminuire down mode, e il modo di guasto può essere determinata in tre tipi di batterie al litio diminuire lungo la proporzione, e supportato da dati sperimentali. questo modello gestione della sicurezza della batteria nel funzionamento per rilevare modi di guasto pericolose, gli avvisi di sicurezza è significativo. ad esempio, se la grande quantità negativo di perdita di materiale attivo, mentre il litio non è perso, l'elettrodo negativo di deposizione litio inclini a causare un corto circuito interno. positivo allo stesso tempo il materiale attivo e sostanziale perdita di litio, un potenziale di elettrodo positivo è troppo facilmente durante la carica e scarica, con conseguente ridotta stabilità dell'elettrodo materiale attivo positivo, è verifica modalità di guasto molto pericolosi, la necessità di sostituzione tempestiva delle batterie.
