las necesidades diarias de todos teléfono móvil se ha convertido, sin duda que tienen la experiencia, con el aumento del tiempo de uso del teléfono móvil, el tiempo de espera será más corto y más corto, tuvimos un día completo para satisfacer las necesidades, ahora necesita un día dos llenando el trabajo hasta el final, dos día completo no puede resolver el problema, esto es lo que suelen decir las baterías del teléfono móvil mueren, generalmente denominadas baterías de iones de litio 'esperanza de vida disminuya hacia abajo'. ¿Cuál es la causa de la batería de iones de litio reducción del tiempo transcurrido en la vida de ella? antes de responder a esta pregunta, primero debemos estar familiarizados con el concepto, ¿cuál es la duración de la batería de iones de litio? en general, que será cae capacidad de la batería de iones de litio durante el ciclo el 80% de la capacidad inicial el número de ciclos, definida como la duración de la batería de iones de litio. teléfono se necesita para el reemplazo frecuente de productos electrónicos, por lo general los fabricantes de litio de la batería del teléfono celular diseñará duración de la batería de iones es aproximadamente 500 veces, que si llamamos por teléfono todos los días con una sola carga , probablemente después de aproximadamente un año y medio, nuestra capacidad de la batería del teléfono móvil se reducirá a alrededor del 80% de la capacidad inicial, el cual Nos sentimos la batería del teléfono está recibiendo razón insuficiente. Por supuesto, esto no quiere decir que no todo el mundo tratan de cobrar, cobrar menos, pero requiere carga científica y razonable, al final del artículo, se introducirá pequeñas series para todos algunos cómo cargar las puntas de teléfono, esperamos ser capaces de ayudar.
Aquí llegamos a entender el por qué de la batería de iones de litio durante el uso, la caída hacia abajo va a pasar? En primer lugar, hay que tener claro, en la batería de iones de litio interna, además de la intercalación de iones de litio normal y desintercalación de respuestas positivas y negativas, también hay muchas reacciones secundarias, como la formación y el crecimiento de la película de SEI, la descomposición de la solución de electrolito, la descomposición del aglutinante, el electrodo positivo de craqueo, entre otros factores material activo, dará lugar a una capacidad de la batería de iones de litio se reduce. Aunque el fallo de la batería de iones de litio causada gota muchos factores, que se reduce a ser dividida en tres categorías: 1) la pérdida de litio, porque la batería de iones de litio es un sistema cerrado, el interior del material es constante, la generación de una película de SEI, daño, el electrodo negativo y el análisis de litio sólo consumen Li algunos recursos; 2) la pérdida del material activo del electrodo positivo, una batería de iones de litio utilizada en el proceso tiende a ocurrir en las partículas de material de electrodo positivo rotos, la descomposición aglutinante y la estructura cristalina del material del electrodo positivo y otros factores de cambio, que puede conducir a la pérdida de una porción del material activo del electrodo positivo incrustado capacidad de litio; 3) la pérdida de material activo de electrodo negativo, el electrodo negativo material activo derramando por ejemplo, la descomposición del aglutinante y otros factores, dará lugar a una parte de material activo de electrodo negativo Conectado a las partículas conductoras pierden una red conductora, haciendo imposible de litio, resultando en una pérdida de capacidad de la batería de iones de litio.
Aunque hemos hecho suposiciones acerca de la ventaja mencionada anteriormente a las baterías de iones de litio pueden declinar abajo mecanismo, y hacer modelo relevante, pero ahora tanto la falta de medios apropiados de detección, pero también la falta de evidencia experimental relevante para apoyar. Tenemos una batería de iones de litio prismática, por ejemplo, la batería está totalmente bajo relación de ampliación C / 25 eléctrico diseccionado, encontraron un electrodo negativo de una batería que piezas polares de litio desnivel obvio, como se muestra arriba, pero en la práctica la misma capacidad de la batería lote sólo una diferencia de 0,2%, que es sólo una electrodos negativos no uniforme, pero que muestra la capacidad más alta, y por lo tanto los medios de cribado convencional es difícil distinguir la presencia de esta célula defecto, pero la placa de electrodo negativo de litio causa desigual iones de litio Degradación del rendimiento de la batería a largo plazo.
Recientemente, Christoph R. Birkl la Universidad de Oxford propone un método que utiliza un voltaje de circuito abierto de la batería de la batería de iones de litio para la detección de tensión en circuito abierto de la batería de iones de litio es la diferencia de potencial entre la diferencia positiva y negativa, la reacción características termodinámicas de una batería de iones de litio, Así, podemos proporcionar una gran cantidad de información acerca de los electrodos positivos y negativos. pilas de botón Christoph R. Birkl utilizan un fallo de la batería de iones de litio causada por las tres modalidades afectan a la reducción de la tensión de circuito abierto de la batería verificada por experimentos, se encontró que el circuito abierto de la batería Detección de curva de voltaje, puede identificar el patrón de degradación celular causado por Christoph R. Birkl se puede decir que el trabajo para la gestión del sistema de batería de iones de litio hizo una contribución de gran avance.
Christoph R. Birkl producido por el electrodo se elimina de las pilas rectangulares se convirtió en una pila de botón comercial, y una batería de iones de litio simula el modo de tres declive hacia abajo: 1) la pérdida de litio; 2) el electrodo de pérdida de material activo negativo; 3) un material activo del electrodo positivo pérdida. con el fin de asegurar la precisión de la prueba, todas las células de prueba están en una caja termostática necesidad de estabilizar 3H, con el fin de alcanzar el equilibrio térmico. dos voltajes medidos en los ensayos tenía un proceso de carga-descarga es la tensión medida, que Tiempos llamados voltaje falso, el voltaje falso se puede utilizar para ayudar a determinar el modo de decaimiento de la batería de iones de litio, mientras que la batería de iones de litio real puede determinar el modo de disminución de la batería de iones de litio es el voltaje de circuito abierto.
En primer lugar, Christoph R. Birkl obtiene capacidad teórica calculada a partir de la zona de botón de botón de células pieza de polo de la batería, y luego por la carga de la pestaña de electrodo positivo delithiation simular diferentes niveles de pérdidas de iones de litio, por el corte de piezas de electrodo negativo corte simulado electrodo negativo pérdida de material activo de la simulación de corte electrodo positivo pérdida de material activo positivo pestaña electrodo. con el fin de analizar los resultados de pruebas, Christoph R. Birkl histograma estableció utilizando un modelo físico, como se muestra anteriormente, en la izquierda estado SoC del electrodo negativo, un electrodo positivo del estado derecho SoC, el modelo en la figura modelo de la batería normal, se puede observar en la figura en los diseños de células normales, la capacidad de diseño del electrodo negativo generalmente es ligeramente superior, que generalmente se hace referencia como n redundancia negativo, la redundancia puede garantizar las características del ciclo de la batería de iones de litio adecuado, también puede ocurrir en el caso de la batería de iones de litio sobrecarga capaz de acomodar suficiente litio para asegurarse de que no precipitación de litio, garantizar la seguridad de la batería.
En lo anterior, introducimos las posibles razones de la caída de fallo de la batería de iones de litio, y Christoph R. Birkl Estos factores pueden producir en el botón de la batería analógica, la simulación: 1) la pérdida de litio; 2) la pérdida del material activo del electrodo positivo y 3) las pérdidas de material activo del electrodo negativo, Introducción al modelo físico Christoph R. Birkl construir baterías de iones de litio, a continuación, le mostraremos cómo utilizar este modelo físico de los factores que conducen a diferentes declive de la batería de iones de litio hacia abajo para abrir la batería de iones de litio afectar el análisis de tensión.
En primer lugar, nos fijamos en el modelo físico Christoph R. Birkl establecido, como se muestra arriba, el modelo contiene dos columnas rectangulares, en donde las barras rectangulares representan la izquierda es un estado del electrodo negativo SoC, el lado derecho representa el SoC electrodo positivo estado, 0% -100% dos líneas que representan los límites inferior y superior de una batería de iones de litio.
Nota: la batería de litio a diferente SoC siguiente estado hemos mencionado, se refieren a la capacidad teórica de la batería de referencia, y las pérdidas se cuentan, es decir, si el electrodo positivo ha perdido 30% de Li, y es irreversible, aunque en este momento el estado de la batería se convierte en un SoC mínimo del 30%, rango SoC de la batería se ha convertido en el 30% -100%.
En primer lugar, nos fijamos en el electrodo positivo de la pérdida de litio del 30%, 0% SoC en un estado donde el electrodo negativo, el electrodo positivo ha alcanzado el 30% estado SoC, que se refleja en el voltaje de circuito abierto es en el mismo estado SoC, el voltaje de circuito abierto de la batería cae de manera significativa, por ejemplo, en el grupo control el voltaje de circuito abierto de la batería de la batería fue del 0% SoC gotas de 2.7V, entonces la pérdida de baterías de litio, pero en el estado de SoC 30% ha llegado a 2.7V, la misma carga de la batería a 4,2 V, el estado de la batería que SoC normales batería 2% mayor, principalmente debido a la SoC en el mismo estado, el potencial del electrodo negativo es más alto que una batería normal. es decir, una curva de contraste descarga de la batería, si se compara con el estado inicial de la tensión de la batería con SoC La disminución es más rápida y el voltaje de corte se alcanza antes, con una alta probabilidad de pérdida de litio.
Veamos las pérdidas materiales activos siguiente ánodo y pérdida de litio presentes simultáneamente, esto es usualmente debido a que el electrodo negativo material activo partícula rotura, colector y una red conductora o se pierde la conexión, lo que resulta en una menor cantidad de material activo capaz de participar en la reacción de , por lo que los aumentos de densidad de corriente, la atenuación aumenta también la caja de batería botón analógico batería velocidad de caída es 30% y el electrodo de la pérdida de material activo de litio negativo de contraste, la curva de descarga normal de la célula de la batería. visto desde la curva, la más SoC la gama alta, la curva de tensión de la batería está casi se solapan por completo a la célula normal, pero dentro del rango bajo SoC, la liberación excesiva de electrodo negativo de litio, al igual que el potencial del electrodo negativo se levantó rápidamente, dando lugar a una rápida disminución de la tensión de la batería de tal forma que la batería más rápido alcanza el voltaje de corte. es decir, una curva de descarga de una batería de comparación, si se compara con el estado inicial de la curva de tensión de la batería no cambió significativamente en la primera etapa, pero en el SoC de bajo rango, rápida caída de tensión, el más rápido Se alcanza el voltaje de corte, lo que indica que la descomposición de la celda es altamente probable debido a la parte del activo negativo y al En.
Aquí utilizamos el análisis del modelo, solo el caso negativo de la pérdida de material activo, la celda de monedas para simular la pérdida del 30% del material activo negativo, pero sin pérdida de Li, lo que llevará al cátodo Li negativo aceptable menos que el positivo El litio disponible (positivo 12% más que el negativo), reflejado en el voltaje de circuito abierto de la batería es la batería en el estado de bajo SoC, la curva de voltaje y la batería de iones de litio normal casi no hay diferencia, pero a un mayor SoC, El voltaje de la batería aumenta rápidamente, principalmente porque la intercalación de litio de transición negativa causada por la disminución del potencial negativo, si la batería se carga a 4.2V, provocará la precipitación de dendritas de litio en la superficie negativa, que es la situación más peligrosa, puede conducir al litio En otras palabras, si la curva de voltaje de la batería de iones de litio es casi coincidente con la curva de voltaje inicial de la batería en la etapa inicial (etapa baja de SoC), la curva de voltaje El voltaje al final de la curva aumenta rápidamente y la capacidad de la batería disminuye. Es muy probable que el material activo del electrodo negativo cause una pérdida de voltaje.
A continuación, analizamos algunas de las pérdidas positivas de material activo, acompañadas de pérdida de litio, que puede deberse a la ruptura de partículas del material activo del cátodo, y la conexión de red conductiva y otras razones, debido a la disponibilidad de material activo de iones de litio para reducir , Lo que condujo al material activo positivo restante en el proceso de desentrelazado de litio más rápido, el potencial positivo en el mismo estado SoC fue significativamente mayor que la batería normal de control, el voltaje de circuito abierto de la batería es el mismo Estado de SoC, la pérdida de material activo del cátodo del voltaje de la batería es significativamente más alta que la batería normal, y alcanza rápidamente el voltaje de corte de carga.
Por último análisis, la pérdida de una parte del material positivo electrodo activo, la pérdida de litio sin, el caso ha sido electrodo generalmente positiva rotura de partículas de material activo de desorción, la pérdida causada por tales factores, la capacidad de este segmento de la batería de iones de litio bajo SoC mayor impacto, porque el material activo del electrodo positivo capaz de participar en la reacción se reduce, Li no participa en la reacción puede ser reducido, por lo que la batería anterior durante la descarga alcanzado la tensión de corte de la descarga, la curva de tensión se hace reaccionar, en alta célula sección SoC, los enfoques de la curva de voltaje, como el SoC estado reducido, la tensión de las pérdidas de material activo de la batería electrodo positivo significativamente más bajos que una batería normal, y un SoC estado superior (aproximadamente 20%) alcanzó un voltaje de corte.
Utilizamos el modelo físico Christoph R. Birkl batería de iones de litio establecido declinar hacia abajo mecanismo se analizaron familiarizado con los diferentes diferencia de tensión entre la batería de iones de litio diferentes especies es una batería de iones de litio abierta influencia del modo de fallo, A continuación, se hará De acuerdo con el modelo físico anterior, se establece un modelo matemático para la batería de iones de litio, y los diferentes modos de falla de la batería de iones de litio se deducen de acuerdo con el voltaje de circuito abierto de la batería de iones de litio.
Dado que los diferentes modos de efecto caída de tensión decaimiento de la batería de iones de litio de circuito abierto es suficientemente pequeño, por lo que necesitamos Voltaje de circuito abierto de la batería de iones de litio con un ajuste de alta precisión para mejorar la exactitud de determinación de la batería de iones de litio disminuyendo hacia abajo de modo.
En general, la capacidad de un material de electrodo puede describirse por la ocupación x de los sitios de celosía disponibles en el material activo, que van de 0 a 1. En compuestos de múltiples fases, el valor de x puede determinarse a partir del voltaje de circuito abierto (Eoc) cálculo, la fórmula que se muestra a continuación
Donde N es el número de fases en el material, la relación de contribución ΔXi de la fase i-ésima, Eo, i es el i energía reticular fase, AI valor de estimación de energía incorporado la interacción entre el ión, e es La carga del elemento, k es la constante de Boltzmann, y T es la temperatura absoluta.
Parametrización de la tensión de circuito abierto y la capacidad de la batería se divide en dos pasos, durante una tensión falsa medida durante el OCV voltaje de circuito abierto de la batería fueron ajustarse utilizando una primera porción de la carga y la descarga, y los resultados de ajuste muy cerca de los resultados reales de la prueba, el electrodo positivo RMSE 7mV solamente, negativo error sólo 12mV rms, error cuadrático medio de toda la tensión de la batería no está establecido 3mV. el segundo paso es para simular un electrodos de voltaje de circuito abierto, el voltaje de circuito abierto de la batería principal de ajuste El voltaje es igual a la diferencia de voltaje entre los electrodos positivo y negativo para obtener el voltaje del electrodo positivo y negativo.
Mediante el ajuste de descenso hasta el voltaje de circuito abierto de la batería de iones de litio utilizando la curva de ajuste de la curva de tensión en comparación con un voltaje de referencia, puede ser analizada declive hacia abajo de la batería de iones de litio de modo. Rechazar abajo modelo de una batería de iones de litio está diseñada para estimar los tres parámetros importantes: 1) pérdida de litio; 2) una pérdida de material activo del electrodo positivo; 3) la cantidad del electrodo negativo pérdida de material activo del proceso de construcción del modelo debido al espacio limitado que no se describe en detalle, el lector interesado debe hacer referencia a nuestra referencia. Echemos un vistazo para que se ajuste al resultado.
El procedimiento para el montaje de la tensión medida durante la carga y descarga de curva abierta circuito de tensión OCV, utilizando un modelo de batería para calcular el análisis de caída de la caries, la batería de litio Christoph R. Birkl calcula la pérdida LLI, la pérdida del material activo positivo y el electrodo negativo LAMPE activa la pérdida de material LAMNE. Notablemente, esta cantidad pérdida calculada de litio contenía tanto la formación de película SEI y el crecimiento de litio consumido, la pérdida también incluye material activo positivo y negativo del elemento de litio contenida en. Puesto que en realidad , la pérdida del electrodo positivo material activo puede contener cantidades variables de elemento de litio, es difícil distinguir la pérdida de litio debido a varios factores, por lo tanto la pérdida de la pérdida de litio de litio en el presente documento comprende una variedad de factores. para validar este modelo eficaz Sexo, configure tres baterías especiales, información de la batería como se muestra en la siguiente tabla.
El gráfico a continuación muestra los resultados de ajuste. Las curvas de voltaje y voltaje para la celda de referencia se muestran a la izquierda. El histograma de la derecha representa tres tipos de células: 1) pérdida de litio, 2) pérdida de material activo positivo y 3) negativo Pérdida de material activo: la parte roja representa la pérdida real, la parte amarilla representa el resultado calculado según el modelo y la figura muestra que los dos están muy cerca. En los tres casos, el modelo puede juzgar con precisión el litio. Modo de disminución de la batería de iones.
Para verificar la validez de este modelo, se validaron varios modos de decaimiento diferentes, en primer lugar con solo un 25% de pérdida de litio. Los resultados de ajuste se muestran en la siguiente figura. El error cuadrático medio del ajuste de voltaje es de solo 6,7 mV, El análisis del modelo está muy cerca del resultado real con solo un pequeño error.
Entonces, la pérdida de 36% de inserción de litio de electrodo negativo, los resultados del análisis se muestran en la siguiente figura, el modelo determina con precisión el modo de decaimiento principal de la batería es la pérdida de material activo negativo de litio integrado, el error es de aproximadamente 4%, detectado positivo La pérdida de material activo se debe al borde positivo del corte en un cierto arco, lo que resulta en que parte del material activo no participa en la reacción, lo que produce un cierto error.
Veamos la combinación de dos tasas de desintegración, que incluyen un 25% de pérdida de litio y un 13% de pérdida activa de material activo que contiene litio, por lo que en este caso la pérdida total de litio es del 38% Se muestran los resultados del ajuste al modo de falla. De la figura se puede ver que el modelo analiza con precisión la cantidad total de pérdida de litio, que es solo un poco más alta que la situación real, y también se menciona anteriormente como el borde del electrodo positivo Efecto
modelo Christoph R. Birkl voltaje establecido solo proceso capturado durante la carga y descarga, la tensión de circuito abierto por manera apropiada, la curva ajustada de un OCV voltaje de circuito abierto de la batería y un electrodo, la curva de tensión de circuito abierto de la tensión de la batería y la curva de referencia análisis comparativo puede determinar con precisión la causa de la batería de iones de litio disminuyendo hacia abajo de modo y el modo de fallo se puede determinar de tres tipos de baterías de iones de litio declinar abajo de la proporción, y apoyado por datos experimentales. este modelo gestión de la seguridad de la batería en la operación para detectar los modos de fallo peligrosas, advertencia de seguridad es importante. Por ejemplo, si la gran cantidad negativa de la pérdida de material activo, mientras que el litio no se ha perdido, el electrodo negativo de la deposición de litio propensos a causar un cortocircuito interno. positivo al mismo tiempo el material activo y la pérdida sustancial de litio, un potencial de electrodo positivo es demasiado fácilmente durante la carga y descarga, lo que resulta en la estabilidad reducida del material activo del electrodo positivo, es modos de fallo muy peligrosas ocurre, la necesidad de sustitución oportuna de las baterías.
