Die Batteriekapazität ist ein wichtiger Parameter, der Wert der Materialkapazität der Kathode, Anode Materialkapazität, negativ - positiv Kapazitätsverhältnis und das Elektrodenpotential und andere Faktoren in Batterie-Design-Prozess, die hier ein sorgfältige Prüfung erfordert, ist dies der Autor des Lernens Hinweis zum Batteriedesign.
Abbildung 5.1 ist ein Lithium-Metall-Oxid-Kathodenmaterial einer Lithium-Batteriekapazitäts schematische Blatt Hälfte, wenn die Batterie aufladen, ein positives Elektrodenmaterial und Extrahieren von Lithiumatomen damit verbundene Änderung in der Kristallstruktur die theoretische Kapazität der Elektrode ein Material ist, alle Lithiumionen in der elektrochemischen Reaktion beteiligt vorausgesetzt die Kapazität bereitgestellt werden kann, das heißt, wenn die Lithiumatom in dem Kathodenmaterial nach links und die Tatsache deinterkalieren Lithiumionen-Koeffizient kleiner als 1 ist, die tatsächliche Kapazität des Material g = Koeffizient × deinterkalieren Lithiumionen als die theoretische Kapazität von Lithiumcobaltat 274mAh theoretischer Kapazität geladen / g wird die tatsächliche Kapazität der Regel gespielt g 140 mAh / g, Koeffizient der Deinterkalation von Lithiumionen von etwa 0,5, das heißt, Fig Grau Teil nicht in der Kapazität der elektrochemischen Reaktion beteiligt ist. Ferner kann, selbst wenn die Lithiumatome auch einen kleinen Teil der kommenden ausgeschaltet sind zurückkehren noch nicht die anfängliche Struktur, wird dieser Teil in der Anfangsstruktur Kapazität zurückkehren kann nicht die irreversible Kapazität des positiven Elektrodenmaterials. der Wert von vielen Variablen ab, wie beispielsweise den Metallelement-Typ, das Atomradiusverhältnis von Lithium und einem Metallelement, Partikelgröße, usw. im allgemeinen LiCoO2 anfängliche irreversible Kapazität von 3-5 mAh / g, LiNiO2 Material ist 20-30 mAh / g. unterzogen, um einen oder zwei Lade- / Entladezyklen Coulomb-Wirkungsgrad von nahezu 100%.
5-2 ist eine schematische Ansicht eines auf Kohlenstoff basierenden Material der negativen Elektrode, die Batteriekapazität der Lithium-Halb Blatt Graphit negative Elektrodenmaterial reagiert mit Lithium Produktion LiC6, theoretische Kapazität von 372 mAh / g, und in der Tat die Umsetzung von LiXC6 (x<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%.
Für Vollzelle, Anodenmaterial eine anfängliche irreversible Kapazität, die Batteriekapazität, die durch eine schematische Darstellung in Figur gezeigt ist, beschrieben. 5-3. In der Vorlage, wobei das Material aus der positiven Elektrode aus Lithium geliefert kommenden, dem Verbrauch von einem Teil der Oberfläche des SEI-Films auf dem negativen gebildet die anfängliche irreversible Reaktion in der nachfolgenden Austragvorgang Basis die Batteriekapazität auf positive und negative Elektrode irreversibel in beiden Fällen die Differenz Kapazität positives Elektrodenmaterial irreversible Fahrgast g Kapazität des Fc, aktives Materialgewicht Mc angenommen auftritt; .. die negative Elektrode irreversible g Kapazität Für Fa ist das Gewicht der lebenden Materie Ma. Wenn 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 > Fa * Ma, irreversible Kapazität d.h. ein positives Elektrodenmaterial größer ist als die negative Elektrode irreversible Kapazität, die Entladung der negativen Elektrode für Lithium Versorgung ausreichend, aber die positive Elektrode irreversible hohe Kapazität, die positive Elektrode reversible Kapazität begrenzt ist, ein Teil des Lithium bleibt in der Seite der negativen Elektrode, wird es Lithium-Phänomen untersucht werden. Daher ist das Design der Batteriekapazität durch die anfänglichen irreversiblen Eigenschaften des Elektrodenmaterials begrenzt.
Wie gezeigt, ist zwischen 5-4 Potentialdifferenz zwischen der positiven und negativen Spannungsbatterie die Batteriespannung entsprechend die positive und negative Elektrode Leerlauf entworfen werden soll, braucht Spannung, erforderlich, um die Ladungs-Entladungs-Temperatur und die Entladungstiefe Bedingungen berücksichtigen. Selbst eine Batterie die gleiche Spannung, interne positive und negative Elektroden zeigten können unterschiedliches elektrochemische Verhalten sein. Batterieladungsgleichgewicht wird nicht nur durch das Elektrodenpotential des positiven und negativen Einflusses als die Kapazität der Batterieaufnahme beeinflusst.
Gleichgewichtspotential der Zelle ist schematisch in Abbildung 5-6 und Abbildung 5-5 gezeigt. Abbildung 5-5 zeigt, dass, wenn die anfängliche irreversible Kapazität der positiven Elektrode, wobei die Potentialänderung Ausgleichsprozess der Batterie. Fig. 5-6 zeigt, dass, wenn die erste negative wenn die irreversible Kapazität, Prozesszelle Potentialausgleich zu ändern. Dieses Zelldesign Einstellvorgang durch eingestellt wurde die positive Elektrode und die negative Elektrodenkapazität, das äquivalent von zugesetztem überschüssigen in der positiven oder negativen Elektrode aus Lithium zu erreichen, die negativen Elektrode oder positive Elektrode irreversible Kapazität entgegenzuwirken Diese Anpassung des Potentialausgleichs ist eng mit der Batteriekapazität, der Spannung und den Sicherheitseigenschaften verbunden und muss sorgfältig abgewogen werden.
Bei der Gestaltung der Batteriekapazität, ein wichtiges Kriterium eine größere reversible Kapazität als die positive haben müssen. Trotz der negativen Elektrodenkapazität mehr Stunden negativ ist, kann die Batterie einige Vorteile aufweisen, wie die Batteriekapazität kann jedoch beim Laden von Lithium in der negativen auftreten Dendriten Ablagerungsprobleme Oberfläche verursachen Sicherheit in Figur 5-7 gezeigt ist, wenn die negative Elektrode anfängliche Kapazitätsverhältnis der positiven Elektrode auf 1 gesetzt ist, das heißt, die sogenannte N / P-Verhältnis (die negative Elektrode Anfangskapazität / anfängliche Kapazität der positiven Elektrode), unter der Annahme, positive und negative Elektrode hat die gleiche anfängliche irreversible Kapazität, die Batteriekapazität ist auch 80 mA. auch mit der größeren Kapazität der positiven Elektrode, die Batteriekapazität wird zu einem kleinen Leistungsbereich beschränkt sein. Andererseits seits~~POS=HEADCOMP, wenn eine negative Elektrode unter Verwendung einer größeren irreversible Kapazität und negative Elektrode, wenn das anfängliche Kapazitätsverhältnis der positiven Elektrode 1,5 ist, wird die Kapazität der Batterie auf 70 mA reduziert.Dies bedeutet, dass das N / P-Verhältnis richtig eingestellt werden muss, um diesenEffekt zu vermeiden.
Wenn das N / P-Verhältnis der Lebensdauer der Batterie Zyklus ebenfalls beeinflusst wird. Capacity Zerfalls kann zwischen der positiven Elektrode, der negativen Elektrode, Elektrolyt und Separator hergestellt. Constant N / P-Verhältnis betrug 1,1, die negative Elektrode wird angenommen, dass eine Reaktion zurückzuführen sein, dass die anfängliche irreversible Kapazität der positiven Elektrode größer als und die Fig. 5-8 und 5-9 veranschaulichen die Auswirkungen der Verschlechterung der positiven Elektrode und der negativen Elektrode eine Verschlechterung der Zykluslebensdauer und die Sicherheit der Batterie. Wenn wir annehmen, dass alle 100 Zyklen der positiven Elektrode irreversible Reaktion führt in der Kapazität bei 10 mA, Ergebnisse zu verringern, wenn in Abbildung 5-8. zunächst wird die Batteriekapazität beträgt 78 mA, selbst nach 100 Zyklen des positiven Elektrode Abbau, N / P-Verhältnisses von 1,1, ist die tatsächliche Batteriekapazität von 88 mAh nach 200 Zyklen gezeigt, Das N / P-Verhältnis ist niedriger als 1. Lithium beginnt sich auf der negativen Elektrode abzulagern, und die Batteriekapazität beträgt immer noch 88 mAh, jedoch ist die Sicherheit der Lithiumbatterie ernsthaft gefährdet.
Wie in Abb. 5-9 gezeigt, führte die irreversible Reaktion der negativen Elektrode zu einer Abnahme der Kapazität von 10 mA pro 100 Zyklen.Für ein N / P-Verhältnis von 1,1 wurde angenommen, dass die anfänglichen irreversiblenKapazitäten der positiven und negativen Elektroden 10 bzw. 22 mA betrugen. Die anfängliche Batteriekapazität betrug 78 mAh. Nach 100 Zyklen verursachte die positive Dämpfung eine Kapazität von 68 mAh. Nach 200 Zyklen war das N / P-Verhältnis größer als 1,1 und die Batteriekapazität fiel auf 58 mAh. Es gibt kein Problem mit der Sicherheit, aber die Batteriekapazität nimmt allmählich ab.
