배터리 용량이 중요한 파라미터, 음극 재료의 용량 값을, 애노드 재료 용량 네거티브 - 포지티브 용량비 전극 전위 본원 신중한 고려를 필요로 전지 설계 프로세스, 기타 요인이 학습의 저자 노트북 배터리 디자인.
재료의 전기 화학적 반응에 관여하는 모든 리튬 이온을 가정하는 전지 양극 재료를 충전하고, 결정 구조에 관련된 변화를 전극 재료의 이론 용량을 리튬 원자를 추출 할 때,도 5.1, 리튬 배터리 용량 개략적 시트 절반의 리튬 금속 산화물을 양극 재료 왼쪽 양극 재료에서의 리튬 원자의 충전 및 리튬 이온 계수 탈리 사실 미만 1 재료 g의 실제 용량이 경우 용량이 제공 될 수있다, 즉 = 리튬 탈리 × 계수는 코발트 산 리튬의 274mAh의 이론 용량 이론적 용량 이온 / g, 실제 용량은 일반적 g 140 MAH / g, 약 0.5의 리튬 이온의 탈리 계수를 재생, 즉, 전기 화학 반응의 용량에 관여하지.도 회색 부분은 또한, 리튬 원자도의 일부를 탈락 된 경우에도 여전히 복귀하지 초기 구조체는,이 부분은 초기 구조물 용량을 반환 할 수있는 양극 물질의 비가역 용량. 이러한 일반 등의 금속 원소의 종류, 리튬의 원자 반경 비율 금속 원소, 입경 등 다양한 변수의 값, LiCoO2를 3-5 MAH / g의 초기 비가역 용량이 LiNiO2의 재료는 20-30 MAH / g이다. 하나 또는 두개의 충전 / 방전 사이클을 실시 100 %에 가까운 쿨롱 효율.
5-2 탄소 계 음극 재료의 개략도이며, 리튬 반 시트 흑연 부극 재료의 전지 용량은 리튬 생산 LiC6 372 MAH / g의 이론 용량과 LixC6의 사실 반응 (X와 반응<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%.
전체 셀에 대한 초기 비가역 용량을 갖는 음극 재료는 전지 용량.도 5-3에 나타낸 모식도에 의해 설명 될 수있다. 초기 전하에 리튬 양극에서 나오는 물질이 공급되고, 음극 상에 형성되는 SEI 막의 표면의 일부를 소비 .. 음극 비가역 g 용량, 후속 방전 공정의 초기 비가역 반응은 배터리 용량의 차 용량은 FC의 정극 재료 비가역 승객 g 용량을 가정 발생 두 경우 비가역 양극 및 음극 활물질 중량 맥에 기초 Fa의 경우, 살아있는 물질 무게는 Ma이다. 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 * 메사추세츠, 비가역 용량 즉, 양극 재료, 음극 비가역 용량 충분한 리튬 공급 방전 음극이지만 정극 비가역 고용량보다 크면, 양극 가역 용량이 제한되어, 리튬의 일부가 리튬 현상이 분석되고, 음극 측에 유지된다. 따라서, 전지 용량의 설계는 전극 재료의 초기 비가역 특성에 의해 제한된다.
도시 된 바와 같이, 양 및 음의 전압이 배터리 사이 5-4 전위차가 양극 및 음극 개방 전압에 따라 설계 할 필요가 사이에 배터리 전압이 충 방전 온도 방전 깊이의 조건을 고려하는 것이 필요하다.도 전지 동일한 전압을 보였다 내부 양극 및 음극이 될 수있다 다른 전기 화학적 거동. 배터리 충전 잔액은 배터리 수용 용량보다 양 및 음의 영향의 전극 전위에 의해 영향을받지 않는다.
그림 5-5는 양극의 초기 비가역 용량이 증가 할 때의 배터리의 전위 밸런스 변화 과정을 보여줍니다. 그림 5-6은 음극의 초기 값을 보여줍니다. 비가역 용량 등전위 변경 처리 셀. 양극과 음극의 용량이 리튬의 양극 또는 음극에 첨가하여 과잉의 당량을 달성하도록 조정 하였다 통해이 셀 설계 조정 처리는, 음극 또는 양극 비가역 용량을 상쇄 할 때 잠재적 균형의 설계 조정은 배터리 용량, 전압 및 안전 특성과 밀접한 관련이 있으므로 신중하게 고려해야합니다.
배터리 용량의 설계에서, 중요한 기준이 양보다 큰 가역 용량을 가져야 제외된다. 음극 용량 이상의 시간에도 불구하고, 전지는 전지 용량 등의 장점을 가질 수 있으나, 음극에서 리튬의 충전 중에 발생 양극, 음극의 초기 용량의 비율을 1로 설정하면도 5-7에 도시 된 덴 드라이트 석출면 원인 보안 문제, 즉, 소위 N / P 비율 (음극 양극의 초기 용량 / 초기 용량) 가정 포지티브 및 네거티브 전극은 동일한 초기 비가역 용량, 전지 용량도 양극의 큰 용량, 전지 용량이 작은 용량 범위로 한정 될 것이다.도 80mA이다있다. 한편, 음극 경우 큰 불가역를 사용 용량과 음극의 경우, 양극의 초기 용량비가 1.5 일 때 배터리 용량이 70mA로 줄어들므로 N / P 비율을 적절하게 조정해야이 효과를 피할 수 있습니다.
배터리 수명의 N / P 비율은도 영향 때. 용량 감퇴 제조 된 양극, 음극, 전해액 및 세퍼레이터 사이의 반응에 기인 할 수있다. 정수 N / P 비율이 부극이보다 그 양극의 초기 비가역 용량이 큰 것으로되어, 1.1이었다 및.도 5-8와 5-9의 양극과 사이클 수명과 전지의 안전성 부극 열화의 열화의 영향을 예시한다. 우리는 정극 비가역 반응의 매 100 사이클 10mA 결과에서 용량 감소 유도한다고 가정하면 도 5-8에 도시 된 경우. 우선, 전지 용량도 양극 분해, 1.1 N / P 비율을 100 사이클 후, 78mA이고, 200 사이클 후의 88 MAH의 실제 배터리 용량, N / P 비는 1보다 낮습니다. 리튬은 음극에 침착하기 시작하고 배터리 용량은 여전히 88mAh입니다. 그러나 리튬 배터리의 안전은 심각하게 위협 받고 있습니다.
도 5-9에 도시 된 바와 같이, 음극의 비가 역적 반응은 100 사이클 당 10mA의 용량 감소를 가져 왔고, 1.1의 N / P 비에 대해, 초기 및 최종 음극의 비가역 용량은 각각 10mA 및 22mA로 가정되었다. 초기 배터리 용량은 78mAh이었고, 100 사이클 후에 양 감쇠는 68mAh의 용량을 발생 시켰고, 200 사이클 후에 N / P 비는 1.1 이상이었고 배터리 용량은 58mAh로 떨어졌다. 안전에 문제는 없지만 배터리 용량은 점차적으로 줄어 듭니다.
