سعة البطارية معيارا هاما، وقيمة القدرة المادية للالكاثود، والقدرة على مادة الأنود، سلبية - نسبة قدرة إيجابية وإمكانات الكهربائي وعوامل أخرى في عملية تصميم البطارية، الأمر الذي يتطلب دراسة متأنية هنا، وهذا هو مؤلف كتاب التعلم ملاحظة لتصميم البطارية.
الشكل 5.1 هو معدن الليثيوم مادة أكسيد الكاثود قدرة بطارية ليثيوم ورقة التخطيطي نصف عند شحن البطارية، وهو مادة القطب الموجب واستخراج ذرات الليثيوم التغيير يرتبط في التركيب البلوري القدرة النظرية لمادة القطب هو مادة افتراض كل أيونات الليثيوم تشارك في رد فعل الكهروكيميائية يمكن توفير قدرة، أي عند الشحن من ذرات الليثيوم في المواد الكاثود اليسار وحقيقة deintercalating أيونات الليثيوم معامل هو أقل من 1، والقدرة الفعلية للمواد ز = معامل × deintercalating الليثيوم أيونات قدرة النظرية على أنه قدرة النظرية من 274mAh الليثيوم cobaltate / ز، لعبت القدرة الفعلية عموما ز 140 ماه / ز، معامل deintercalation من أيونات الليثيوم حوالي 0.5، أي FIG جزء الرمادي لم يشارك في قدرة رد فعل الكهروكيميائية. وعلاوة على ذلك، حتى لو كانت ذرات الليثيوم تأتي أيضا من جزء صغير من لا يزال لا يعود الهيكل الأولي، وهذا جزء لا يستطيعون العودة إلى قدرة البنية الأولية هو القدرة لا رجعة فيها للمادة القطب الموجب. قيمة العديد من المتغيرات، مثل نوع عنصر المعدن، ونسبة نصف قطر الذرية من الليثيوم، وعنصر معدني، وحجم الجسيمات، الخ بشكل عام، أول قدرة غير قابلة للكسر من LiCoO2 هي 3-5 ميلي أمبير / غرام ، ومادّة مادة LiNiO2 هي 20-30 ميلي أمبير / غرام ، وتتم تجربة دورة واحدة أو اثنتين من الشحن / التفريغ. كفاءة كولوم قريبة من 100٪.
5-2 نسخة التخطيطي لمادة القطب السالب الكربوني، سعة البطارية من الليثيوم نصف الجرافيت ورقة المواد القطب السلبية تتفاعل مع إنتاج الليثيوم LiC6، والقدرة النظرية من 372 مللي أمبير / ز، وفي الواقع رد فعل LixC6 (خ<1) , 石墨负极实际客容量一般360 mAh/g, 图中灰色部分即没有参与电化学反应的容量部分. 石墨负极的首次不可逆容量主要是由于电解液在负极表面形成SEI膜消耗锂离子造成的, 导致部分锂离子嵌入负极材料之后无法再次脱出返回金属锂电极. 这个不可逆容量与材料结晶度, 结构, 比表面积和颗粒粒径等相关. 商业化的石墨负极不可逆容量一般为20-30 mAh/g. 两个充电/放电周期后, 库仑效率也是接近100%.
لخلية كاملة، مادة الأنود وجود قدرة لا رجعة الأولية، سعة البطارية يمكن وصفها عن طريق الرسم التخطيطي هو مبين في الشكل. 5-3. في التهمة الأولى، والمواد التي تخرج من القطب الموجب للبطارية ليثيوم الموردة، استهلاك جزء من سطح الفيلم SEI شكلت على السلبيات رد الفعل لا رجعة فيه الأولي في عملية التفريغ لاحقة، سعة البطارية استنادا إلى القطب الموجب والسالب لا رجعة فيه في كلتا الحالتين قدرة الفرق يحدث يفترض إيجابية المواد الكهربائي لا رجعة فيها قدرة الركاب غرام من التيسير، ونشط وزن المواد ماك، .. القطب السالب لا رجعة فيها قدرة ز بالنسبة إلى Fa ، يكون وزن المادة الحية هو Ma. عندما Fc * Mc < Fa*Ma, 即正极材料的不可逆容量小于负极不可逆容量时, 放电后负极返回到正极的锂不足以填充正极的容量, 正极部分容量无法得到充足的锂供应, 电池容量受到负极材料限制. 相反, 当Fc*Mc > فا * ما، والقدرة لا رجعة فيها أي مادة القطب الموجب أكبر من قدرة السلبية القطب لا رجعة فيها، والقطب السالب التفريغ لإمدادات الليثيوم كافية، ولكن القطب الموجب قدرة عالية لا رجعة فيها، وقدرة القطب الموجب عكس محدودة، وهي جزء من الليثيوم لا يزال في جانب القطب السالب، سيكون هناك تحليل ظاهرة الليثيوم. لذلك ، فإن تصميم سعة البطارية محدود بالخصائص الأولية غير القابلة للانعكاس لمواد القطب الكهربائي.
كما هو مبين، والجهد البطارية بين 5-4 فرق الجهد بين البطارية الإيجابية والسلبية الجهد يحتاج إلى أن تصمم وفقا إلى القطب الموجب والسالب فتح دائرة الجهد، من الضروري النظر في ظروف الحرارة المسؤول عن تصريف وعمق التفريغ. حتى بطارية أظهر الجهد نفسه، قد تكون الأقطاب الإيجابية والسلبية الداخلية السلوك الكهروكيميائي مختلف. لا يتأثر التوازن شحن البطارية فقط من إمكانات الكهربائي من تأثير إيجابي وسلبي من قدرة المتلقي البطارية.
وأظهرت إمكانات توازن الخلية تخطيطي في الشكل 5-6 والشكل 5-5 يبين الشكل 5-5 أنه عندما. FIG 5-6 يبين قدرة لا رجعة الأولى من القطب الموجب، والاختلاف عملية محتملة موازنة للبطارية أنه عندما السلبية الأولية عندما القدرة لا رجعة فيها، المحتملة خلية عملية التغيير المساواة. هذه العملية خلية تعديل التصميم من خلال تم تعديلها إلى تحقيق القطب الموجب وقدرة القطب السالب، أي ما يعادل زيادة المضافة في القطب إيجابية أو سلبية من الليثيوم، لمواجهة القطب السالب أو القطب الموجب القدرة لا رجعة فيه يرتبط تعديل التصميم هذا للرصيد المحتمل ارتباطًا وثيقًا بسعة البطارية وخصائص الجهد والسلامة ويجب أن يتم أخذها في الاعتبار بعناية.
في تصميم سعة البطارية، معيارا هاما هو سلبي يجب أن لديها القدرة عكسها أكبر من الإيجابية. وعلى الرغم من قدرة القطب السلبية أكثر من ساعة، يمكن للبطارية أن يكون لها بعض المزايا، مثل قدرة البطارية، ومع ذلك، قد تحدث أثناء الشحن من الليثيوم في السلبية المشاكل الأمنية ترسب سبب سطح التغصنات هو مبين في الشكل 5-7، إذا تم تعيين القطب السالب نسبة الطاقة الانتاجية الاولية من القطب الموجب إلى 1، أي ما يسمى N / نسبة P (القطب السالب الطاقة الانتاجية الاولية / بطاقة اولية من القطب الموجب)، على افتراض الإيجابية والسلبية القطب له نفس القدرة لا رجعة الأولية، سعة البطارية أيضا 80 مللي أمبير. حتى مع سعة أكبر من القطب الموجب، سيتم الحد من قدرة البطارية لمجموعة سعة صغيرة. من ناحية أخرى، إذا كان القطب السالب باستخدام رجعة فيه أكبر عندما القدرة والقطب السالب، وهو القطب الموجب نسبة الطاقة الانتاجية الاولية 1.5، يتم تقليل سعة البطارية إلى 70 أمبير. هذا ما يفسر ضرورة ضبط N نسبة / P المناسبة لتجنب مثل هذه النتائج.
عندما يتأثر أيضا N نسبة / P من دورة حياة البطارية. قد يكون تسوس القدرات يرجع ذلك إلى رد فعل بين القطب الموجب، القطب السالب، بالكهرباء وفاصل المنتجة. كان ثابت N نسبة / P 1.1، يفترض القطب السالب إلى أن القدرة لا رجعة الأولى من القطب الموجب أكبر من والتين 5-8 و5-9 توضيح الآثار المترتبة على تدهور القطب الموجب وتدهور القطب السالب من دورة الحياة والسلامة للبطارية، وإذا افترضنا أن كل 100 دورات للتفاعل القطب الموجب لا رجعة فيه يؤدي إلى انخفاض في القدرات على 10 مللي أمبير، والنتائج عندما هو مبين في الشكل 5-8. في البداية، سعة البطارية 78 أمبير، حتى بعد 100 دورات تدهور القطب الموجب، N نسبة / P 1.1، سعة البطارية الفعلي من 88 ماه بعد 200 دورات، N نسبة / P أقل من 1، والليثيوم تترسب على القطب السالب يبدأ عندما تبقى قدرة البطارية كما هو 88 مللي أمبير، ولكن نظرا للتهديد خطير لتحليل سلامة الليثيوم.
هو مبين في الشكل 5-9، وانخفض القطب السالب 100 دورة في رد فعل يؤدي إلى القدرة لا رجعة فيها عندما 10 مللي أمبير لN / P نسبة 1.1، وتفترض قدرة الإيجابية والسلبية أقطاب الأولية لا رجعة فيها بين 10 و 22 مللي أمبير، على التوالي كانت سعة البطارية الأولية 78 مللي أمبير ، وبعد 100 دورة ، تسبب التوهين الإيجابي في قدرة 68 مللي أمبير ، وبعد 200 دورة ، كانت نسبة N / P أكبر من 1.1 ، وانخفضت سعة البطارية إلى 58 مللي أمبير في الساعة. لا توجد مشكلة مع السلامة ، ولكن قدرة البطارية ترتدي تدريجيا.
