La capacità della batteria è un parametro importante, il valore della capacità materiale del catodo, anodo capacità materiale, negativo - rapporto capacità positivo e il potenziale dell'elettrodo e altri fattori in fase di progettazione della batteria, che richiede un attento esame nel presente documento, questo è l'autore di apprendimento il design della batteria del notebook.
Figura 5.1 è una litio metallico ossido di materiale catodico di una capacità della batteria al litio foglio schematica metà quando la carica della batteria, un materiale di elettrodo positivo e l'estrazione di atomi di litio cambiamenti associati nella struttura cristallina della capacità teorica del materiale dell'elettrodo è un materiale assumendo tutti gli ioni di litio coinvolte nella reazione elettrochimica la capacità può essere previsto, cioè quando carica di atomi di litio nel materiale catodico sinistra e il fatto deintercalating coefficiente ioni di litio è inferiore a 1, la capacità effettiva del materiale g = coefficiente × deintercalating litio ioni capacità teorica come la capacità teorica di litio cobaltato 274mAh / g, la capacità effettiva è giocato g 140 mAh / g, coefficiente di deintercalazione di ioni litio di circa 0,5, cioè, la figura porzione grigio non coinvolto nella capacità della reazione elettrochimica. inoltre, anche se gli atomi di litio sono anche venuta fuori una piccola porzione del ancora non ritorno la struttura iniziale, questa parte non può tornare alla capacità iniziale struttura è la capacità irreversibile del materiale di elettrodo positivo. il valore di molte variabili quali il tipo di elemento di metallo, il rapporto raggio atomico di litio e un elemento metallico, granulometria, ecc, in generale, LiCoO2 capacità irreversibile iniziale di 3-5 mAh / g, il materiale è LiNiO2 20-30 mAh / g. sottoposto ad uno o due cicli di carica / scarica efficienza coulomb vicina al 100%.
5-2 è una vista schematica di un materiale di elettrodo negativo a base di carbonio, la capacità della batteria del mezzo foglio di grafite materiale dell'elettrodo negativo litio reagisce con la produzione di litio LiC6, capacità teorica di 372 mAh / g, e infatti la reazione di 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%.
Per cellule pieno, materiale anodico avente una capacità irreversibile iniziale, la capacità della batteria può essere descritto da uno schema mostrato in figura. 5-3. In carica iniziale, il materiale in uscita dall'elettrodo positivo di litio fornita, il consumo di una porzione della superficie della pellicola SEI formata sul negativo la reazione reversibile iniziale nel processo di scarico successiva, la capacità della batteria basata su elettrodo positivo e negativo irreversibile in entrambi i casi la capacità differenza verifica presume positivo materiale elettrodico irreversibile capacità passeggeri g del Fc, attiva peso del materiale Mc; .. l'elettrodo negativo irreversibile capacità g è Fa, il peso del materiale attivo Ma. quando il 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, capacità irreversibile cioè un materiale di elettrodo positivo è maggiore della capacità elettrodo negativo irreversibile, lo scarico elettrodo negativo per fornitura litio adeguata, ma l'elevata capacità irreversibile elettrodo positivo, la capacità reversibile elettrodo positivo è limitata, parte del litio rimane nel lato dell'elettrodo negativo, ci saranno analizzati fenomeno litio. di conseguenza, la capacità di progettazione della batteria limitando iniziali proprietà del materiale dell'elettrodo irreversibili.
Come mostrato, la tensione della batteria è compresa tra 5-4 differenza di potenziale tra la batteria positivo e negativo tensione deve essere progettato secondo l'elettrodo positivo e negativo tensione a circuito aperto, necessario esaminare le condizioni di temperatura di carica-scarica e profondità di scarica. Anche una batteria mostrato la stessa tensione, elettrodi positivi e negativi interne possono essere diverso comportamento elettrochimico. equilibrio di carica della batteria non è influenzata solo dal potenziale elettrodo del influenza positiva e negativa rispetto alla capacità della batteria ricevente.
potenziale di equilibrio della cella è schematicamente illustrato in Figura 5-6 e Figura 5-5. Figura 5-5 mostra che quando la capacità irreversibile iniziale dell'elettrodo positivo, la variazione di potenziale bilanciamento procedimento della batteria. Fig. 5-6 mostra che quando il negativo iniziale quando la capacità irreversibile, potenziale cella processo di cambiamento equalizzazione. questo processo regolazione del modello cellulare attraverso stato adeguato per ottenere l'elettrodo positivo e la capacità elettrodo negativo, l'equivalente di eccesso aggiunto l'elettrodo positivo o negativo di litio, per contrastare l'elettrodo negativo o la capacità irreversibile elettrodo positivo strettamente legato a tale capacità, tensione e caratteristiche di sicurezza per la regolazione equipotenziale e la batteria deve essere attentamente considerata.
Nella progettazione della capacità della batteria, un criterio importante è negativo deve avere una capacità reversibile maggiore del positivo. Nonostante le capacità elettrodo negativo più ore, la batteria può avere alcuni vantaggi, come la capacità della batteria, tuttavia, può verificarsi durante la carica del litio negativa dendrite problemi di sicurezza deposizione superficie causano mostrati nella Figura 5-7, se il rapporto capacità iniziale elettrodo negativo dell'elettrodo positivo è impostato a 1, cioè, il cosiddetto rapporto P / N (l'elettrodo negativo capacità iniziale / capacità iniziale dell'elettrodo positivo), assumendo positivo e negativo elettrodo ha la stessa capacità irreversibile iniziale, la capacità della batteria è di 80 mA. addirittura con maggiore capacità di elettrodo positivo, la capacità della batteria è limitata ad una piccola gamma di capacità. d'altra parte, se un elettrodo negativo utilizzando un irreversibile grande quando la capacità e l'elettrodo negativo, un rapporto capacità iniziale di elettrodo positivo è 1,5, la capacità della batteria è ridotta a 70 mA. questo spiega la necessità di regolare il rapporto appropriato N / P di evitare tali risultati.
Quando il rapporto N / P del ciclo di vita della batteria è anche influenzata. Capacità decadimento può essere causa di una reazione tra l'elettrodo positivo, elettrodo negativo, elettroliti e separatore prodotto. Costante rapporto / P N era 1,1, l'elettrodo negativo si presume che la capacità irreversibile iniziale dell'elettrodo positivo maggiore di e figg. 5-8 e 5-9 illustrano gli effetti di degradazione dell'elettrodo positivo e la degradazione elettrodo negativo della vita ciclo e la sicurezza della batteria. Se assumiamo che ogni 100 cicli della reazione reversibile elettrodo positivo comporta una riduzione della capacità a 10 mA, risultati quando Figura 5.8. inizialmente, la capacità della batteria è 78 mA, anche dopo 100 cicli della degradazione elettrodo positivo, N rapporto / P di 1,1, la capacità della batteria effettiva di 88 mAh dopo 200 cicli, N rapporto / P è inferiore a 1, il litio depositato sull'elettrodo negativo inizia quando la capacità della batteria rimane come 88 mA, tuttavia, a causa della grave minaccia analisi di sicurezza di litio.
Figura 5.9, l'elettrodo negativo 100 cicli per reazione vantaggio capacità irreversibile diminuisce quando 10 mA per N rapporto / P di 1,1, ed assumere capacità irreversibile positivo ed elettrodi negativi iniziale di 10 e 22 mA, rispettivamente quando la capacità iniziale è 78 mA. dopo 100 cicli, con conseguente attenuazione dell'elettrodo positivo quando la capacità è di 68 mA. dopo 200 cicli, N / rapporto P è maggiore di 1,1, la capacità della batteria è diminuita a 58 mA. Nonostante la batteria la sicurezza non è un problema, ma a poco a poco la perdita di capacità della batteria.
