휴대 전화는 이제이되었다 모든 사람의 일 용품은 반드시 우리가 휴대 전화 사용 시간의 증가와 경험을 가지고, 대기 시간이 짧아 될 것이다, 우리는 지금 하루에 필요, 요구를 충족하기 위해 하루 종일이 있었다 이 끝날 때까지 작업을 채우는 두 개의 하루 종일이 문제를 해결할 수없는, 이것은 우리가 흔히 휴대 전화 배터리, 우리 일반적으로 불리는 리튬 이온 배터리의 수명이 아래로 감소 '. 리튬 이온 배터리의 원인이 무엇입니까 죽을 말하는 것입니다 그것의 생활?이 질문에 대답하기 전에, 우리는 먼저 개념에 대해 잘 알고 있어야합니다의 경과 시간 감소, 리튬 이온 배터리 수명은? 일반적으로, 우리는 리튬 이온 배터리의 용량이 초기 용량의 80 %에주기 중 상품이 될 것입니다 것입니다 사이클의 수, 리튬 이온 배터리 수명으로 정의. 전화는 전자 제품의 잦은 교체에 필요한되고, 그것은 리튬 휴대 전화 배터리 제조 업체 이온 배터리 수명이 약 500 배 설계됩니다 일반적입니다 우리는 하나 개의 충전으로 하루에게 전화를하는 경우 약 1 년 반 정도 지나면 휴대 전화 배터리의 용량이 초기 용량의 약 80 %로 떨어집니다. 우리는 휴대 전화의 배터리가 부족한 이유를 받고있다 생각합니다. 물론,이 모두가 충전 덜 충전하지만, 문서의 끝에서 과학적이고 합리적인 요금을 필요로하지 않는 시도 것을 의미하지 않는다, 작은 시리즈는 모두를 위해 소개합니다 전화를 충전하는 방법에 대한 몇 가지 팁, 나는 모두가 도울 수 있기를 바랍니다.
여기서 우리는 왜 리튬 이온 배터리가 감소하는 과정을 겪고 있는지 이해해야합니다. 우선, 리튬 이온 배터리의 경우 정상적인 리튬 이온 인터 칼 레이션과 양극 및 음극 반응의 디 인터 칼 레이션 외에도, SEI 필름 형성 및 성장, 전해질 분해, 결합제 분해, 양극 및 음극 활물질 파열과 같은 많은 부작용이 리튬 이온 배터리 용량 감소를 초래할 것입니다. 리튬 이온 배터리가 붕괴 되더라도 많은 요인이 있지만, 1) 리튬 손실, 리튬 이온 배터리는 폐쇄 시스템이며, 내부 물질은 일정하며, SEI 필름 형성, 파괴, 리튬의 부정적 분석은 3 가지 카테고리로 요약 될 수 있습니다. 일부 리튬 자원, 2) 음극 활물질, 리튬 이온 전지의 손실은 종종 음극 재료, 바인더 분해 및 음극 재료 결정 구조 변화 및 기타 요인의 입자 분쇄 과정에서 발생하여 음극 활물질의 일부가 파손될 수 있습니다. 리튬 및 기타 기능 3) 음극 활물질 흘리기, 바인더 분해 및 기타 요인과 같은 음극 활물질의 손실은 일부 음수 활성 도전성 입자에 연결된 리튬 이온 전지의 용량 손실의 결과로, 리튬을 불가능하게하는 도전 네트워크를 잃는다.
우리가 리튬 이온 배터리의 가능한 붕괴 메커니즘에 대해 위의 가정을하고 관련 모델을 만들었지 만 해당 감지 수단이 부족하고 관련 실험 증거가 부족합니다. 예를 들어 사각형 리튬 이온 배터리를 사용하면, 상기 세포는 해부를 위해 작은 C / 25 배율로 완전히 충전되었고, 상기 도면에 도시 된 바와 같이, 세포 중 하나가 음전하 판에 박혀있는 리튬의 중요한 불균형을 가졌음을 발견 하였지만, 실제로 동일한 세포 배치 단지 0.2 %의 차이 만 있지만 불균일 한 양극 배터리 만이 가장 높은 용량을 보였으므로 전통적인 상영은이 결함으로 배터리를 구별하기 어렵다는 것을 의미하지만 리튬 음극 조각의 고르지 않은 분포는 리튬 이온 장기적인 배터리 성능 저하.
최근 크리스토프 R. Birkl 옥스포드 대학은 리튬 이온 전지의 개방 회로 전압을 검출하는 리튬 이온 전지의 전지 개방 전압을 사용하는 방법이 제안되어 양 및 음의 차이 사이의 전위차, 리튬 이온 전지의 반응 열역학적 특성 따라서, 우리는 양 및 음의 전극에 대해 다양한 정보를 제공 할 수있다. 크리스토프 R. Birkl 버튼 전지가 3 개 모드에 의해 야기 된 리튬 이온 배터리 고장을 사용 실험에 의해 확인 전지의 개방 회로 전압의 감소에 영향 더니 전지의 개방 회로 검출 전압 곡선은 배터리 고장 모드의 원인 강하라고 할 수 크리스토프 R. Birkl 작업을 식별하고 혁신적인 리튬 이온 배터리 시스템의 관리에 기여를 할 수 있습니다.
전극 제조 크리스토프 R. Birkl 직사각형 배터리로부터 상용 버튼 전지되었다 제거되고, 리튬 이온 전지는 세 감소 다운 모드 시뮬레이션 : 리튬 1) 손실 2) 음극 활성 물질 손실 3) 양극 활성 물질 손실. 시험의 정확도를 보장하기 위하여, 모든 시험 셀을 온도 조절 상자에 열적 평형에 도달하기 위하여, 3H을 안정화 할 필요가있다. 시험에서 측정 된 두 개의 전압을 가진 충 방전 공정은 상기 측정 전압 인 오류, 오류 전압 강하 함 전압 배 모드 저하 실제 리튬 이온 전지 개방 전압을 판정 할 수는 리튬 이온 전지 상태에서 리튬 이온 전지의 고장 모드를 결정을 돕기 위해 사용될 수있다.
먼저 크리스토프 R. Birkl 양극 탭 delithiation 충전하여 다음 이론적 버튼 전지 버튼 전지 폴 피스의 면적으로부터 계산 능력, 및 얻어진 부극의 조각을 절단하여, 리튬 이온의 손실이 상이한 레벨 시뮬레이션 양극 탭 절삭 시뮬레이션 양극 활물질 손실 절삭 시뮬레이션 음극 활물질 손실. 시험 결과를 분석하기 위해, 전술 한 바와 같이 크리스토프 R. Birkl 히스토그램, 물리 모델을 사용하여 설정된 상기 좌측 음극의 온칩 상태, SoC의 오른쪽 상태의 양극은,도 정상적인 전지 모델의 모델은, 통상의 셀 설계의 도면으로부터 알 수있는 음극의 설계 용량은 일반적으로 일반적으로 N로 지칭되는 약간 더 높다 음의 중복 중복 적절한 리튬 이온 전지의 사이클 특성을 보장 할 수 있고, 또한 리튬의 석출이 배터리의 안전을 보장하지 않도록 충분한 리튬 수용 가능한 과충전, 리튬 이온 전지의 경우에 발생할 수있다.
상기에서 우리는 리튬 이온 배터리 오류 강하 가능한 이유를 소개하고 크리스토프 R. Birkl 이러한 요소는, 아날로그 버튼 전지, 시뮬레이션을 생성 할 수있다 : 리튬 1) 손실, 양극 활성 물질, 2) 손실 3) 음극 활성 물질 손실, 물리적 모델 크리스토프 R. Birkl 리튬 이온 배터리를 구축 소개, 우리는 어떻게 리튬 이온 배터리를 열고 아래로 다른 리튬 이온 배터리의 감소로 이어질 요인이 물리적 모델을 사용하는 방법을 보여 드리겠습니다 전압 분석에 영향을 미칩니다.
먼저, 위에서 나타낸 바와 같이 크리스토프 R. Birkl이 설정된 물리 모델을보고 모델은 직사각형 바아 왼쪽은 부극의 SoC 상태 나타내고, 우측은 양극의 SoC를 나타내고, 약 2 직사각형 열을 포함 상태 0 % -100 %의 리튬 이온 전지의 상한과 하한을 나타내는 두 줄.
주 : 우리는 한 가지 다음 상태의 SoC의 리튬 전지를 참조 전지의 이론 용량을 참고하여, 양극은 리튬의 30 %를 손실 한 경우 손실, 즉, 카운트, 이 시점에서 배터리 상태가 최소의 SoC는 배터리 충전 상태의 범위는 30 % -100 % 내지 30 %가되었다 지지만하며, 비가 역적이다.
첫째, 동일한 상태의 SoC에 개방 전압에 반영 음극, 양극은 30 %의 SoC 상태에 도달 한 상태에서 30 %, 0 %의 SoC의 리튬 손실의 정극 보면, 전지의 개방 전압은 크게 예컨대 상품 대조군의 전지의 전지 개방 전압의 SoC는 2.7V 후 리튬 배터리 손실하지만 30 %의 SoC 상태에서 방울 0 %로 4.2V까지 충전을 동일 2.7V에 도달 하였다, 통상의 SoC보다 배터리 상태 배터리는 2 % 이상, 주로 때문에 동일한 상태의 SOC, 부극 전위가 정상적인 전지보다 높다. 즉, 배터리 방전 곡선 콘트라스트의 SoC와 전지 전압의 초기 상태와 비교한다면 아래로 빠르게 감소 및 이전 컷오프 전압에 도달 할 때,이 리튬의 큰 손실이 될 수 있습니다.
음극 활물질 입자 파손 콜렉터와 도전 네트워크 또는 연결 반응에 참여할 수있는 활성 물질의 양이 감소의 결과로 손실되므로의 다음 음극 활물질 손실과 동시에 본 리튬의 손실을 보자, 이것은 통상 전류 밀도가 증가하면, 감쇠는 배터리 강하 속도 아날로그 버튼 전지 케이스가 30 % 콘트라스트 리튬 음극 활물질 손실, 전지 셀의 정상적인 방전 곡선. 곡선에서 알 증가되도록 더욱 높은 SoC 범위에서 배터리 전압 곡선은 정상 셀의 전압 곡선과 거의 일치하지만 낮은 SoC 범위에서는 음극의 과도한 delithiation으로 인해 음극의 전위가 급격히 상승하여 배터리의 전압이 급격히 떨어지면서 배터리가 더 빨라집니다 낮은 범위의 SOC 급격한 전압 강하는 더 빨리 배터리 전압 곡선의 초기 상태와 비교하는 경우, 비교 전지의 방전 커브는 초기에 크게 변화하지 않았다라고한다. 컷오프 전압에 도달하지만 이는 배터리가 아마도 음극 활물질의 큰 부분이 나쁜 방울이고 매립 것을 나타내는 컷오프 전압에 도달 속으로.
의는, 음극이 버튼 전지는 활성 물질의 30 %를 잃게 시뮬레이션하지만, 부정적인 리튬으로 이어질 수 리튬의 손실이 긍정적 인 미만 받아 들일 수있는 활성 물질 손실을 분석하는 부정적인 전극이 모델을 사용하자 리튬 (음극보다 12 % 더 많은 양의)을 제공 할 수 있지만, 낮은 배터리 상태의 SOC, 전압 곡선 통상 리튬 이온 전지는 거의 차이가 없다 전지의 개방 전압에 반영 될 때 높은 SoC에, 전지를 4.2V로 충전하면 전지 전압이 급격히 리튬 발생할 수이 상황에서 가장 위험한 리튬 덴 드라이트의 음극 표면 증착을 초래할 주로 인해 드롭에 의한 부극 전위 강하되었다 음극 리튬 천이 윌 상승 이온 전지 단락, 화재, 폭발 또는. 말하자면, 리튬 이온 전지의 충전 전압 곡선의 비교는, 경우 (낮은 위상의 SoC) 곡선 및 배터리 전압 곡선의 초기 전압은 초기에 거의 일치하고, 전압 단자 전압이 급격히 활물질 손실 발생을 음극으로, 배터리 용량이 저하 곡선을 훨씬 더 가능성이 증가.
양극 활성 물질 입자의 파열, 네트워크 연결 및 다른 원인의 도전 손실 때문일 수있다 리튬의 부수적 손실의 경우에,이 리튬 이온의 환원의 활성 물질을 제공 할 수있는 동안의이, 양극 활물질의 손실 부분을 분석하자 이 빠르게 충전 리튬을 방출하는 동안, 나머지 양극 활물질을 주도하고, 전지의 양극 전위가 동일의 SOC가 정상 상태보다 상당히 높은 것으로, 개로 전압에서의 반응은 동일한 인 SoC의 전지 전압의 양극 활물질 손실의 상태는 통상의 배터리보다 훨씬 높고, 전하 차단 전압은 빠르게 도달.
마지막 분석 양극 활물질없이 리튬 손실 케이스 부의 손실 등의 요인에 의한 일반적으로 양극 활물질 탈착 입자 파손, 분실왔다 온칩 낮은 리튬 이온 전지의 세그먼트의 용량 반응에 참여할 수있는 양극 활성 물질이 감소하기 때문에 큰 영향은, 리튬이 방전 차단 전압에 도달 한 전지 초기 방전시 있도록 감소 될 수있다, 반응에 참여하지 않으며, 전압 곡선은 높은 세포에 반응시켜 SoC의 상태를 환산의 SoC 부는, 전압 곡선 접근법은, 통상의 배터리보다 훨씬 낮은 배터리 양극 활물질 손실의 전압 및 상태의 SoC 이상 (약 20 %)의 컷오프 전압에 도달 하였다.
우리는, 고장 모드의 리튬 이온 배터리 개방의 영향이 다른 종은 리튬 이온 배터리 사이의 서로 다른 전압 차에 익숙 분석 하였다 다음 메커니즘을 거절 실제 모델 크리스토프 R. Birkl 설립 리튬 이온 배터리를 사용, 우리는 것입니다 상기 물리적 모델에 따르면, 리튬 이온 배터리에 대한 수학적 모델이 성립되고, 리튬 이온 배터리의 개방 회로 전압에 따라 리튬 이온 배터리의 상이한 고장 모드가 추론된다.
다른 감쇠 모드는 리튬 이온 배터리의 개방 회로 전압에 거의 영향을 미치지 않기 때문에 리튬 이온 배터리의 감쇠 모드를 판단하는 정확성을 높이기 위해 리튬 이온 배터리의 개방 회로 전압을 정확하게 맞추어야합니다.
가용의 일반적인 가동률에 대한 전극 재료를 설명 활물질의 격자 점 수있다 (X), 개로 전압에 따라 X의 값에 따라 0 ~ 다층 복합체 1로 X 범위 (Eoc) 계산, 아래 수식
N은 소재 단계의 수이고, i 번째의 단계의 EO ΔXi의 기여율, 내가 매립 에너지 추정값을 이온 사이의 상호 작용을 AI, E는 위상 격자 에너지를 i 원소의 전하, k는 볼츠만 상수, T는 절대 온도입니다.
개방 전압 및 배터리 용량의 매개 변수화가 충전 및 방전의 제 1 부분을 사용하여 적합하고, 전지의 개방 회로 전압 OCV 동안 측정 거짓 전압 중 두 단계로 분할하고, 실제 시험 결과에 피팅 결과 매우 가까운 정극 RMSE 즉 7mV 만 제외 만 12mV의 RMS 에러, 루트 3mV의 설정되지 않고 전체 전지 전압의 제곱 오차를 의미한다. 두 번째 단계는, 개방 회로 전압 전극 시뮬레이션 피팅 주 전지의 개방 회로 전압 전압은 양극 및 음극 전압을 얻기 위해 양극과 음극 사이의 전압 차와 동일하다.
기준 전압에 비해 전압 곡선 피팅 곡선을 사용하여 리튬 이온 전지의 개방 회로 전압까지 감소를 끼워 맞춤으로써, 감소 다운 모드 리튬 이온 전지를 분석 할 수있다. 리튬 이온 배터리의 모델을 거절 세 추정하도록 설계 중요한 파라미터 : 리튬 1) 손실, 2) 양극 활성 물질 손실 3) 때문에 상세히 설명하지 제한된 공간에 모형 구축 프로세스의 음극 활물질 손실량이, 관심있는 독자는 우리의 기준을 참조한다. 결과에 맞게 살펴 보겠습니다.
감쇠 강하 분석을 계산하기 위해 배터리 모델을 사용하여 충전 및 개방 회로 전압 OCV 곡선을 방전 중에 측정 된 전압을 피팅하는 과정은, 크리스토프 R. Birkl 리튬 전지는 LLI 손실 손실 양극 활물질과 음극 LAMPE 계산 활물질 손실 LAMNE. 특히, 리튬이 계산 손실 총량을 포함 모두 SEI 막의 형성하고, 손실은 또한 리튬 원소의 양극 및 음극 활물질을 포함하는 소비 리튬의 증가를 포함 하였다. 이후 실제로 활성 물질은 리튬 원소의 양을 변화 함유 할 수있는 정극의 손실, 그것에 의한 여러 가지 요인에 리튬 손실을 구별하기 어렵고, 리튬의 리튬 손실 따라서 손실 본원 다양한 요소를 포함한다.이 모델은 효과적으로 검증 할 섹스, 세 가지 특수 배터리, 배터리 정보를 다음 표에 표시된대로 설정하십시오.
다음 그림은 피팅 결과를 도시 왼쪽의 전압 곡선 피팅 기준 배터리 전압 곡선이고, 오른쪽 히스토그램은 세 개의 배터리 나타낸다 : 리튬 1) 손실, 2) 양극 활성 물질 손실 3) 제외 활성 물질의 손실 빨간색 부분은 실제 손실을 나타내고 노란색 부분은 모델에 따라 계산 된 결과를 나타내며 두 그림은 매우 가깝다는 것을 보여줍니다 .3 가지 경우 모두 모델은 리튬을 정확하게 판단 할 수 있습니다 이온 배터리 감쇠 모드.
이 모델의 타당성을 검증하기 위해 먼저 25 %의 리튬 손실만으로 몇 가지 다른 붕괴 모드가 검증되었으며, 피팅 결과는 다음 그림과 같으며 전압 적합성의 평균 제곱 오차는 6.7mV에 불과하며, 모델 분석은 작은 오차로 실제 결과에 매우 가깝습니다.
이어서, 리튬 음극의 36 % 손실을 매립하는 경우, 아래와 같은 분석 결과는,이 모델은 정확하게 오차가 약 4 %, 검출 정극이고, 전지의 주요 드롭 고장 모드 리튬 음극 활물질 손실 결정 활성 물질의 손실은 절단의 포지티브 에지로 인해 특정 곡률을 가지기 때문에 활성 물질의 일부가 반응에 참여하지 않아 특정 오류가 발생합니다.
이어서 리튬 손실의 총량은 38 %, 무화과 도달이 경우 있으므로 리튬의 손실과 13 %의 리튬 손실을 포함하는 양극 활성 물질의 25 %를 포함하고, 여기서 복합 감소 두 종류 다운 함께 케이스 본다. 피팅 고장 모드의 결과는,이 도면에서 본 나타낸다 모델 리튬의 총 손실에 대한 정확한 분석은 양극 활성 물질 손실이 실제 상황보다 위에서 양극 에지이다 한 약간 높게된다 효과
Christoph R. Birkl에 의해 확립 된 모델은 개방 회로 전압 피팅에 의해 충전 및 방전 중에 수집 된 프로세스 전압에 기초하여 배터리 및 전극의 개방 회로 전압의 OCV 곡선을 확립 하였다. 개방 회로 전압 곡선 및 기준 배터리의 전압 곡선 비교 분석은 리튬 이온 배터리의 붕괴 방식을 정확하게 결정하고 실험 데이터에 의해 뒷받침되는 리튬 이온 배터리의 부식에서 세 가지 모드의 비율을 결정할 수 있습니다. 예를 들어, 다량의 음극 활물질이 소실되어 리튬이 손실되지 않으면 음극 리튬 침전이 발생하여 내부 단락이 발생하기 쉽다. 양극 동시에 활성 물질과 리튬 손실, 그것은 긍정적 인 충전 및 방전 과정에서 발생하기 쉽고, 매우 위험한 고장 모드 인 양극 활물질의 안정성이 저하되어 이러한 배터리를 적시에 교체해야합니다.
