La capacidad de la batería es un parámetro importante, el valor de la capacidad de material del cátodo, la capacidad material de ánodo, negativo - relación de capacidad positivo y el potencial del electrodo y otros factores en el proceso de diseño de la batería, lo que requiere una cuidadosa consideración en el presente documento, este es el autor de aprendizaje Nota para el diseño de la batería.
Figura 5.1 es un material de cátodo de óxido de metal de litio de una hoja esquemática capacidad de la batería de litio medio al cargar la batería, un material de electrodo positivo y la extracción de átomos de litio cambio asociado en la estructura cristalina de la capacidad teórica del material del electrodo es un material suponiendo que todos los iones de litio que participan en la reacción electroquímica la capacidad puede ser proporcionado, es decir, cuando la carga de átomos de litio en el material de cátodo a la izquierda y el hecho de deintercalating coeficiente de iones de litio es menor que 1, la capacidad real del material g = coeficiente × deintercalating litio iones capacidad teórica como la capacidad teórica de 274mAh cobaltato de litio / g, la capacidad real es generalmente jugado g 140 mAh / g, coeficiente de desintercalación de los iones de litio de aproximadamente 0,5, es decir, la figura porción gris no implicado en la capacidad de la reacción electroquímica. además, incluso si los átomos de litio también vienen de una pequeña porción de la todavía no vuelve la estructura inicial, esta parte no puede regresar a la capacidad de la estructura inicial es la capacidad irreversible del material de electrodo positivo. el valor de muchas variables, tales como el tipo de elemento de metal, la relación de radio atómico de litio y un elemento de metal, tamaño de partícula, etc., en general, La primera capacidad irreversible de LiCoO2 es de 3-5 mAh / g, y la del material de LiNiO2 es de 20-30 mAh / g. Se experimentan uno o dos ciclos de carga / descarga. eficiencia Coulomb cerca de 100%.
5-2 es una vista esquemática de un material de electrodo negativo a base de carbono, la capacidad de la batería del material del electrodo negativo media hoja de grafito de litio reacciona con producción de litio LiC6, capacidad teórica de 372 mAh / g, y de hecho la reacción de 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%.
Por célula completa, material de ánodo que tiene una capacidad irreversible inicial, la capacidad de la batería puede ser descrita por un diagrama esquemático que se muestra en la Fig. 5-3. En la carga inicial, el material que sale desde el electrodo positivo de litio suministrada, el consumo de una porción de la superficie de la película de SEI formada sobre el negativo la reacción irreversible inicial en el proceso de descarga posterior, la capacidad de la batería basado en electrodo positivo y negativo irreversible en ambos casos la capacidad de diferencia se produce asumió positiva material de electrodo irreversible la capacidad de pasajeros g de la Fc, activa en peso de material Mc; .. el electrodo negativo irreversible capacidad g Para Fa, el peso de la materia viva es Ma. Cuando 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, la capacidad irreversible es decir, un material de electrodo positivo es mayor que la capacidad electrodo negativo irreversible, el electrodo negativo de descarga para el suministro de litio adecuado, pero el electrodo positivo de alta capacidad irreversible, la capacidad reversible del electrodo positivo es limitado, parte del litio permanece en el lado del electrodo negativo, no se analizarán fenómeno de litio. Por lo tanto, el diseño de la capacidad de la batería está limitado por las propiedades irreversibles iniciales del material del electrodo.
Como se muestra, el voltaje de la batería es entre las necesidades 5-4 diferencia de potencial entre la batería positivo y negativo de voltaje que ser diseñado de acuerdo con el voltaje de circuito abierto de electrodo positivo y negativo, necesario tener en cuenta las condiciones de temperatura de carga-descarga y profundidad de descarga. Incluso una batería mostró la misma tensión, electrodos positivos y negativos internos pueden ser diferentes comportamiento electroquímico. balance de carga de la batería no sólo está influenciado por el potencial del electrodo de la influencia positiva y negativa que la capacidad de la batería de recepción.
potencial de equilibrio de la célula se muestra esquemáticamente en la Figura 5-6 y la Figura 5-5. Figura 5-5 muestra que cuando la capacidad irreversible inicial del electrodo positivo, el proceso de equilibrio de variación de potencial de la batería. La Fig. 5-6 muestra que cuando la inicial negativa cuando la capacidad irreversible, potencial de la célula proceso de cambio de ecualización. este proceso de ajuste diseño de la célula a través se ajustó para alcanzar el electrodo positivo y la capacidad del electrodo negativo, el equivalente de exceso añadido en el electrodo positivo o negativo de litio, para contrarrestar el electrodo negativo o la capacidad irreversible electrodo positivo Este ajuste de diseño del equilibrio de potencial está estrechamente relacionado con la capacidad de la batería, el voltaje y las características de seguridad y debe considerarse cuidadosamente.
En la capacidad de diseño de la batería, un criterio importante es negativo debe tener una capacidad reversible mayor que el positivo. A pesar de la capacidad del electrodo negativo más horas, la batería puede tener algunas ventajas, tales como la capacidad de la batería, sin embargo, puede ocurrir durante la carga del litio en el negativo dendrita problemas de seguridad deposición superficial causa que se muestran en la Figura 5-7, si la relación de capacidad inicial electrodo negativo del electrodo positivo se establece en 1, es decir, la llamada / relación de P N (el electrodo negativo capacidad inicial / capacidad inicial del electrodo positivo), suponiendo positivo y negativo electrodo tiene la misma capacidad irreversible inicial, la capacidad de la batería es también 80 mA. incluso con la mayor capacidad del electrodo positivo, la capacidad de la batería se limitará a una pequeña gama de capacidad. por otro lado, si un electrodo negativo utilizando un irreversible mayor Capacidad y electrodo negativo, cuando la relación de capacidad inicial del electrodo positivo es 1.5, la capacidad de la batería se reduce a 70 mA. Esto significa que la relación N / P debe ajustarse correctamente para evitar este efecto.
Cuando la relación de N / P de la vida de ciclo de la batería también se ve afectada. Decaimiento capacidad puede ser debido a una reacción entre el electrodo positivo, electrodo negativo, electrolito y el separador producido. Constant relación N / P fue de 1,1, el electrodo negativo se supone que la capacidad irreversible inicial del electrodo positivo mayor que y las Figs. 5-8 y 5-9 ilustran los efectos de la degradación del electrodo positivo y la degradación del electrodo negativo de la vida de ciclo y la seguridad de la batería. Si asumimos que cada 100 ciclos de la reacción irreversible electrodo positivo conduce a la disminución de la capacidad a 10 mA, resultados cuando se muestra en la Figura 5-8. inicialmente, la capacidad de la batería es de 78 mA, incluso después de 100 ciclos de la degradación de electrodo positivo, la relación de N / P de 1,1, la capacidad real de la batería de 88 mAh después de 200 ciclos, La relación N / P es inferior a 1. El litio comienza a depositarse en el electrodo negativo y la capacidad de la batería es todavía de 88 mAh. Sin embargo, la seguridad de la batería de litio está seriamente amenazada.
Se muestra en la Figura 5-9, el electrodo negativo 100 ciclos por reacción de plomo a la capacidad irreversible se reduce cuando 10 mA para N relación / P de 1,1, y asumir capacidad irreversible positivo y electrodos negativos inicial de 10 y 22 mA, respectivamente cuando la capacidad inicial de la batería es de 78 mA. después de 100 ciclos, lo que resulta en la atenuación del electrodo positivo cuando la capacidad es de 68 mA. después de 200 ciclos, la relación de N / P es mayor que 1,1, la capacidad de la batería se reduce a 58 mA. Aunque la batería la seguridad no es un problema, pero poco a poco la pérdida de capacidad de la batería.
