Сегодня телефон стал повседневной потребностью для всех, по-видимому, у нас есть опыт, с увеличением использования мобильных телефонов, время ожидания мобильного телефона станет короче и короче, у вас будет полный день для удовлетворения потребностей в использовании, и теперь нужно каждый день Два заряда Caixing, до конца, два заряда в один день не могут решить проблему, что мы часто говорим, что батареи сотового телефона умирают, мы обычно называем «жизнь литий-ионным аккумулятором». В чем причина литий-ионного аккумулятора Сокращение ожидаемой продолжительности жизни? Прежде чем ответить на этот вопрос, мы должны сначала ознакомиться с концепцией, какова жизнь литий-ионной батареи? В общем, мы будем использовать литий-ионный аккумулятор в течение цикла до 80% от начальной емкости Количество циклов, определяемых как срок службы литий-ионной батареи. Мобильные телефоны часто нуждаются в замене электронных продуктов, поэтому основные производители аккумуляторов будут проектировать срок службы литий-ионной батареи телефона примерно в 500 раз, а это означает, что если мы заряжаем телефон один раз в день , Примерно через полтора года емкость батареи нашего сотового телефона упадет примерно до 80% от начальной емкости, что Вот почему мы чувствуем все больше и больше нехватки электроэнергии для мобильных телефонов. Конечно, это не означает, что мы стараемся не взимать меньше заряда меньше, а потребность в научной и разумной зарядке, в конце статьи, Сяо Бьяньхуй, чтобы представить Некоторые советы о том, как зарядить телефон, я надеюсь, что каждый может помочь.
Здесь мы понимаем следующее: почему литий-ионные батареи в процессе использования снижения? Прежде всего, мы должны ясно сказать, что в литий-ионной батарее, помимо обычной интеркаляции и деинтеркализации ионного лития положительных и отрицательных реакций, также существует много побочных реакций, таких как образование и рост пленки SEI, разложения раствора электролита, разложение связующего, то активный материал положительного электрода крекинга, среди прочих факторов, приведет к емкости литий-ионный аккумулятор уменьшается. Несмотря на то отказ батареи литий-ионный вызвало падение Есть много факторов, но их можно суммировать по трем категориям: 1) потеря лития, литий-ионная батарея - замкнутая система, внутреннее вещество постоянное, образование пленки SEI, разрушение, отрицательный анализ лития будут потреблять только Ли некоторые ресурсы; 2) потеря активного материала положительного электрода, литий-ионный аккумулятор, используемый в процессе имеет тенденцию происходить в положительных частицах электродного материала сломанных, разложение связующего и кристаллическая структура материала положительного электрода и другие факторы, изменение, которое может привести к потере части активного материала положительного электрода встроенной Литий и другие возможности; 3) потеря отрицательного активного материала, такая как отрицательный активный отрыв материала, разложение связующего и другие факторы, приведет к некоторому отрицательному активному материалу Подключение к проводящим частицам теряет проводящую сетку, что делает невозможным литий, что приводит к потере емкости батареи лития-ионной.
Хотя мы сделали вышеприведенные предположения о возможном механизме распада литий-ионной батареи и сделали соответствующие модели, существует недостаток соответствующих средств обнаружения и отсутствие соответствующих экспериментальных подтверждений. В качестве примера используется квадратная литиево-ионная батарея, Ячейка полностью заряжалась при небольшом увеличении C / 25 для вскрытия и обнаружила, что одна из клеток имела значительный дисбаланс лития, встроенного в отрицательную пластину, как показано на рисунке выше, но на самом деле способность той же партии клеток только разница в размере 0,2%, что является лишь неравномерное отрицательные электроды, но показывающий самую высокую емкость, и, следовательно, обычный скрининг означает трудно отличить наличие этого дефекта клетки, но лития отрицательного электрода пластины ионы лития вызывают неравномерное Долгосрочное ухудшение качества батареи.
Недавно Кристоф Р. Бирк, Университет Оксфорда, Великобритания, предложил метод обнаружения литий-ионной батареи с использованием напряжения разомкнутой цепи батареи. Напряжение разомкнутой цепи литиево-ионной батареи представляет собой разность потенциалов между положительным электродом и отрицательным электродом, который отражает термодинамические характеристики литий- Таким образом, мы можем предоставить нам обширную информацию о положительном и отрицательном. Кристоф Р. Бирк с использованием кнопочных ячеек на расходе литий-ионной батареи, вызванный тремя режимами напряжения разомкнутого аккумулятора, был проверен и обнаружил, что, открыв батарею Обнаружение кривой напряжения, вы можете определить структуру деградации клеток, вызванную Кристофом Р. Бирком, можно сказать, что работа по управлению литиево-ионной аккумуляторной системой сделала прорывный вклад.
Кристоф Р. Бирк разработал монетоприемник, используя электроды, удаленные из коммерческой квадратной батареи, и имитировал три картины распада литий-ионных батарей: 1) потери лития; 2) отрицательные потери активного материала; 3) положительный активный материал Для обеспечения точности эксперимента все экспериментальные клетки должны сначала быть стабильными в инкубаторе 3h, чтобы достичь теплового равновесия в тесте, измеряемом двумя типами напряжения, измеряется во время зарядки и разрядки, что также Времена, называемые поддельным напряжением, поддельные напряжения могут быть использованы, чтобы помочь определить литиево-ионный аккумулятор с распадным режимом, в то время как реальная литий-ионная батарея может определять литиево-ионную батарею разложения, является напряжением разомкнутой цепи.
Прежде всего, Кристоф Р. Бирк вычислил теоретическую емкость ячейки монеты в зависимости от площади кнопочной ячейки, а затем смоделировал литий-ионную литиевую потерю, зарядив и разрядив положительный полюсный наконечник. Обрезая отрицательный полюсный наконечник, Чтобы имитировать потерю отрицательного активного материала и имитировать потерю положительного активного материала для положительной резки пластины, для анализа результатов испытаний Кристоф Р. Бирк использовал гистограмму для создания физической модели, как показано на рисунке выше, где слева Отрицательное состояние SoC, правая сторона положительного состояния SoC, модель для нормальной модели батареи, видно из рисунка в обычной конструкции батареи, общий дизайн отрицательной емкости электрода немного выше, что обычно называют положительным Отрицательное избыточное резервирование, соответствующее избыточность, может гарантировать, что литиево-ионный аккумуляторный цикл, но также и в случае литий-ионной батареи с перезарядкой может обеспечить достаточное количество лития для обеспечения того, чтобы литий не осаждался, чтобы обеспечить безопасность батареи.
В предыдущем разделе мы в основном ввели возможные причины распада литий-ионных батарей и аналоговых ячеек Christoph R. Birkl на основе этих возможных факторов, которые имитируют: 1) потери лития; 2) потерю положительного активного материала 3) Потеря отрицательных электродов - краткое введение в физическую модель литиево-ионных батарей, установленную Кристофом Р. Бирком. Далее мы покажем, как использовать эту физическую модель для открытия литий-ионной батареи с различными факторами, приводящими к распаду литий-ионных батарей Проанализировано влияние напряжения.
Прежде всего, давайте рассмотрим физическую модель, установленную Кристофом Р. Бирком. Как показано на рисунке выше, модель содержит два левого и правого прямоугольных столбцов, в левом столбце показан состояние SoC отрицательного электрода, а на правой стороне показан положительный SoC Статус, 0% -100% Две линии представляют собой нижний и верхний пределы для использования литиево-ионных батарей, соответственно.
Обратите внимание, что для разных состояний SoC батарей, на которые мы ссылаемся, мы ссылаемся на теоретическую емкость эталонной ячейки и включают потерянный литий, то есть если положительный электрод потерял 30% Li, И необратимо, хотя в этот момент самое низкое состояние SOC батареи становится 30%, диапазон батареи SoC также становится на 30% -100%.
Прежде всего, давайте посмотрим на случай потери лития на 30% с положительной стороны. В отрицательном 0% состоянии SoC положительный электрод достиг 30% состояния SoC, что отражается на напряжении разомкнутой цепи. В тех же условиях SoC напряжение разомкнутой цепи батареи значительно падает. В контрольной ячейке напряжение разомкнутой цепи 0% SoC-ячейки опустилось до 2,7 В, но ячейка потерь лития достигла 2,7 В при 30% SoC, а также зарядила ячейку до 4,2 В. Состояние SoC ячейки было выше, чем обычно Батарея на 2% выше, главным образом потому, что потенциал анода выше нормальной ячейки в том же состоянии SoC, что означает, что сравнение кривой разряда ячейки, Затухание происходит быстрее, а предельное напряжение достигается ранее, с высокой вероятностью потери лития.
Далее рассмотрим сосуществование отрицательной потери активного материала и потери лития. Обычно это происходит потому, что частицы активного материала отрицательного электрода разрушаются и теряют контакт с проводящей сетью или токоприемником, что приводит к уменьшению количества активного материала, способного участвовать в реакции , Увеличивая плотность тока, также увеличит скорость снижения модели ячейки батареи батареи, это случай потери 30% отрицательного активного материала и кривой разряда литиевой батареи по сравнению с обычной батареей с точки зрения кривой, В диапазоне высоких значений SoC кривая напряжения батареи почти полностью совпадает с кривой нормальной ячейки, но в низком диапазоне SoC потенциал отрицательного электрода быстро возрастает из-за чрезмерного делигнирования отрицательного электрода, в результате чего напряжение батареи падает быстро, что приводит к более быстрой батарее То есть, сравнивая кривую разряда батареи, кривая напряжения не имеет существенного изменения в предыдущем периоде по сравнению с начальным состоянием батареи, но напряжение быстро падает и ускоряется в диапазоне низких значений SoC Достигнуто предельное напряжение, что указывает на то, что распад ячейки является весьма вероятным из-за части отрицательного активного и В.
Здесь мы используем модельный анализ, только отрицательный случай потери активного материала, монетную ячейку для имитации потери 30% отрицательного активного материала, но без потери Li, что приведет к тому, что отрицательный Li-катод будет меньше, чем положительный Доступный литий (положительный на 12% больше отрицательного), отраженный в напряжении разомкнутой батареи, является батареей в низком состоянии SoC, кривой напряжения и нормальной литиево-ионной батареей практически нет разницы, но при более высоких значениях SoC, Напряжение батареи быстро растет, главным образом потому, что отрицательная переходная литиевая интеркаляция, вызванная снижением отрицательного потенциала, если аккумулятор заряжается до 4,2 В, приведет к осаждению литиевых дендритов на отрицательной поверхности, что является наиболее опасной ситуацией, может привести к литию Другими словами, если кривая напряжения литиево-ионной батареи почти совпадает с начальной кривой напряжения батареи на начальном этапе (ступень низкого уровня SOC), кривая напряжения Напряжение в конце кривой быстро увеличивается, а емкость аккумулятора уменьшается. Очень вероятно, что активный материал отрицательного электрода вызовет потерю напряжения.
Ниже мы анализируем некоторые положительные потери активного материала, сопровождающиеся потерей лития, что может быть связано с некоторыми из-за разрыва частиц катодного активного материала и проводящей сетевой связью и другими причинами из-за наличия литий-ионного активного материала для уменьшения , Что привело к тому, что оставшийся положительный активный материал в процессе деинтеркаляции лития ускорился, положительный потенциал в том же состоянии SoC был значительно выше, чем контрольная нормальная батарея, напряжение разомкнутого питания батареи одинаково SoC состояние, катодный активный материальный потеря напряжения батареи значительно выше, чем обычная батарея, и быстро достигает напряжения отключения заряда.
Наконец, анализ части положительной потери активного материала, нет потери лития, ситуация, как правило, разрушается, когда частицы катодного активного материала прерываются, и другие факторы, эта ситуация для емкости литиево-ионного аккумулятора низкой секции SOC Влияние больше, потому что активный материал, способный участвовать в реакции, уменьшается, Li, который может участвовать в реакции, не уменьшается, разрядное напряжение отсечки достигается ранее в процессе разрядки батареи, реакция находится в кривой напряжения, батарея находится в высокой SoC, кривая напряжения близка к тому, что при уменьшении состояния SoC положительный положительный электродный заряд потери напряжения батареи значительно ниже нормальной батареи, а в более высоком состоянии SoC (около 20%) достигает напряжения отключения.
Мы используем физическую модель, созданную Кристофом Р. Бирком для анализа механизма распада различных типов литий-ионных батарей и ознакомления с различными эффектами различных режимов отказа литиево-ионных аккумуляторов на напряжение разомкнутой цепи литиево-ионных батарей. Согласно приведенной выше физической модели, для ионно-литиевой батареи устанавливается математическая модель, а различные режимы отказа литиево-ионной батареи выводятся в соответствии с напряжением разомкнутой цепи литиево-ионной батареи.
Поскольку разные режимы затухания мало влияют на напряжение разомкнутой цепи литиево-ионных батарей, нам необходимо точно установить напряжение разомкнутой цепи литиево-ионных батарей, чтобы повысить точность оценки режима распада литий-ионных батарей.
В общем, способность материала электрода может быть описана заполнением х доступных узлов решетки в активном материале в диапазоне от 0 до 1. В многофазных композитах значение х можно определить из напряжения разомкнутой цепи (Eoc), приведенная ниже формула
Где N - количество фаз в материале, ΔXi - вклад i-й фазы, Eo, i - энергия решетки в фазе i, ai - энергетическая оценка взаимодействия между вложенными ионами, а e - Заряд элемента, k - постоянная Больцмана, T - абсолютная температура.
Процесс параметризации напряжения разомкнутого контура и емкости аккумулятора делится на два этапа: первая часть использует ложное технологическое напряжение, измеренное во время зарядки и разрядки, чтобы соответствовать напряжению OCV без напряжения OCV. Результат монтажа очень близок к фактическому результату тестирования. Корневая среднеквадратичная ошибка составляет всего 7 мВ, среднеквадратичная ошибка отрицательного значения - всего 12 мВ, ошибка RMS всей батареи не составляет 3 мВ. Второй шаг заключается в моделировании напряжения разомкнутой цепи электрода, напряжение в разомкнутой цепи в основном зависит от батареи Напряжение равно разности напряжений между положительным и отрицательным электродами для получения напряжения положительного и отрицательного электродов.
Установив снижение до напряжения разомкнутой цепи от литий-ионной аккумуляторной батареи с помощью фитинга кривой кривой напряжения по сравнению с опорным напряжением, может быть проанализировано снижение вниз в режиме ионно-литиевых батарей. Отклонить вниз модель ионно-литиевая батарея предназначена для оценки трех Важные параметры: 1) потеря лития; 2) потеря активного катодного материала; 3) потеря анодного активного материала. Процесс моделирования не будет детализирован из-за ограниченности пространства. Заинтересованные читатели могут ссылаться на наши ссылки Давайте посмотрим на это, чтобы соответствовать результату.
В соответствии с кривой OCV напряжения разомкнутой цепи, измеренной во время зарядки и разрядки, измерялась модель затухания потерь заряда батареи. Кристоф Р. Бирк вычислил потери лития (LLI), потерю положительного активного материала (LAMPE) и отрицательный электрод Следует отметить, что количество потерь лития, рассчитанное здесь, включает как литий, потребляемый для образования и роста пленки SEI, так и литиевый элемент, содержащийся в потерянных положительных и отрицательных активных материалах. Поскольку в действительности , Потеря положительных и отрицательных активных материалов может содержать различные уровни лития, трудно различать разные факторы из-за потери лития, потери лития здесь включают в себя множество факторов, вызванных потерями лития. Чтобы проверить эффективность модели Sex, настройте три специальные батареи, информацию о батарее, как показано в следующей таблице.
На графике ниже показаны результаты фитинга. Кривые напряжения и напряжения для контрольной ячейки показаны слева. Гистограмма справа представляет три типа ячеек: 1) потери лития, 2) потерю положительного активного материала и 3) отрицательные Потеря активного материала. Красная часть представляет собой фактическую потерю, желтая часть представляет результат, рассчитанный в соответствии с моделью, а на рисунке показано, что эти два очень близки. Во всех трех случаях модель может точно судить о литии Режим распада ионной батареи.
Для проверки достоверности этой модели были проверены несколько разных режимов распада, в первую очередь с только потерями лития в 25%. Результаты подгонки показаны на следующем рисунке. Средняя квадратическая погрешность напряжения соответствует только 6,7 мВ, Анализ модели очень близок к фактическому результату с небольшой ошибкой.
Затем 36% потерь лития на вставку отрицательного электрода, результаты анализа, показанные на следующем рисунке, модель точно определяет основной режим распада батареи, это встроенная потеря отрицательного активного материала лития, ошибка составляет всего около 4%, обнаружено положительное Потеря активного материала обусловлена положительным краем разреза в определенной дуге, в результате чего часть активного материала не участвует в реакции, что приводит к определенной ошибке.
Давайте рассмотрим комбинацию двух скоростей распада, которые включают в себя 25% потерь лития и 13% -ную положительную положительную потерю лития, поэтому в этом случае общая потеря лития составляет 38% Показаны результаты подгонки к режиму отказа. Из рисунка видно, что модель точно анализирует общее количество потерь лития, которое лишь немного выше фактической, и также упоминается выше как край положительного электрода эффект вызывается.
Модель, установленная Кристофом Р. Бирком, установила кривую OCV напряжения разомкнутой цепи батареи и электрода на основе технологического напряжения, собранного во время зарядки и разрядки с помощью подвода напряжения от разомкнутого контура. Кривая напряжения разомкнутой цепи и кривая напряжения эталонной батареи Сравнительный анализ может точно определить режим распада литий-ионной батареи и определить долю трех режимов в распаде литий-ионной батареи, что подтверждается экспериментальными данными. Например, если теряется большое количество отрицательного активного материала и литий не теряется, возникает ситуация осаждения лития с отрицательным электродом, что вызывает внутреннее короткое замыкание. Положительный электрод Активный материал и потеря лития в то же время, он склонен к положительному заряду, а разряд в процессе потенциала слишком высок, что приводит к снижению стабильности положительного активного материала, который является очень опасным режимом отказа, необходимости своевременной замены этих батарей.
