ความจุของแบตเตอรี่เป็นตัวแปรที่สำคัญค่าของกำลังการผลิตวัสดุแคโทด, ความจุวัสดุขั้วบวกลบ - อัตราส่วนกำลังการผลิตในเชิงบวกและมีศักยภาพไฟฟ้าและปัจจัยอื่น ๆ ในขั้นตอนการออกแบบแบตเตอรี่ซึ่งจะต้องมีการพิจารณาอย่างรอบคอบในเอกสารฉบับนี้เป็นของผู้เขียนของการเรียนรู้ หมายเหตุสำหรับการออกแบบแบตเตอรี่
รูปที่ 5.1 เป็นลิเธียมโลหะวัสดุออกไซด์แคโทดของความจุของแบตเตอรี่ลิเธียมแผ่นวงจรครึ่งเมื่อชาร์จแบตเตอรี่วัสดุขั้วบวกและการสกัดอะตอมลิเธียมเปลี่ยนแปลงที่เกี่ยวข้องในโครงสร้างผลึกกำลังการผลิตทางทฤษฎีของวัสดุอิเล็กโทรเป็นวัสดุที่สมมติว่าลิเธียมไอออนทั้งหมดที่เกี่ยวข้องในการเกิดปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมี กำลังการผลิตสามารถให้นั่นคือเมื่อชาร์จของอะตอมลิเธียมในวัสดุแคโทดซ้ายและความจริงที่ deintercalating ลิเธียมไอออนค่าสัมประสิทธิ์น้อยกว่า 1 ความจุที่แท้จริงของกรัมวัสดุ = ค่าสัมประสิทธิ์× deintercalating ลิเธียมไอออนความจุทฤษฎีเป็นกำลังการผลิตทางทฤษฎีของลิเธียม cobaltate 274mAh / กรัมความจริงที่มีการเล่นโดยทั่วไปกรัม 140 mAh / g ค่าสัมประสิทธิ์ของ deintercalation ของลิเธียมไอออนประมาณ 0.5 นั่นคือมะเดื่อส่วนสีเทาไม่ได้เกี่ยวข้องกับความจุของปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมี. นอกจากนี้แม้ว่าอะตอมลิเธียมนอกจากนี้ยังมีออกมาจากส่วนเล็ก ๆ ของยังไม่กลับมา โครงสร้างเบื้องต้นส่วนนี้ไม่สามารถกลับไปกำลังการผลิตโครงสร้างเริ่มต้นเป็นกำลังการผลิตกลับไม่ได้ของวัสดุขั้วบวก. ค่าของตัวแปรหลายอย่างเช่นชนิดธาตุโลหะอัตราส่วนรัศมีอะตอมของลิเธียมและธาตุโลหะขนาดอนุภาคอื่น ๆ ทั่วไป LiCoO2 กำลังการผลิตกลับไม่ได้เริ่มต้น 3-5 mAh / g วัสดุ LiNiO2 20-30 มิลลิแอมป์ / g. ภายใต้การหนึ่งหรือสองค่าใช้จ่าย / รอบจำหน่าย ประสิทธิภาพ Coulomb ใกล้ถึง 100%
5-2 เป็นมุมมองแผนผังของวัสดุที่ขั้วลบคาร์บอนตามความจุของแบตเตอรี่ของครึ่งแผ่นกราไฟท์วัสดุอิเล็กโทรลิเธียมเชิงลบทำปฏิกิริยากับการผลิตลิเธียม LiC6 ความจุทางทฤษฎีของ 372 mAh / g และในความเป็นจริงการเกิดปฏิกิริยาของ 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%.
สำหรับมือถือเต็มรูปแบบวัสดุขั้วบวกมีกำลังการผลิตกลับไม่ได้เริ่มต้นความจุของแบตเตอรี่ที่สามารถอธิบายได้โดยแผนภาพแสดงในรูปที่ 5-3.. ในการคิดค่าใช้จ่ายเริ่มต้นวัสดุที่ออกมาจากขั้วบวกของลิเธียมจัดการบริโภคส่วนของพื้นผิวของฟิล์ม SEI ที่เกิดขึ้นในเชิงลบ ปฏิกิริยากลับไม่ได้เริ่มต้นในการจำหน่ายภายหลังความจุของแบตเตอรี่ขึ้นอยู่กับขั้วไฟฟ้าบวกและลบกลับไม่ได้ในทั้งสองกรณีความจุความแตกต่างที่เกิดขึ้นสันนิษฐานวัสดุอิเล็กโทรกลับไม่ได้ความจุผู้โดยสารกรัมบวกของ Fc น้ำหนักวัสดุที่ใช้งาน Mc; .. ขั้วลบจุกลับไม่กรัม สำหรับ Fa น้ำหนักที่มีชีวิตคือ Ma เมื่อ 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 > ฟ้า * แม่กำลังการผลิตกลับไม่ได้นั่นคือวัสดุที่ขั้วบวกมากกว่าขั้วไฟฟ้ากำลังการผลิตในเชิงลบกลับไม่ได้ปล่อยขั้วลบสำหรับการจัดหาลิเธียมเพียงพอ แต่ขั้วบวกกลับไม่ได้ความจุสูงขั้วบวกจุพลิกกลับมี จำกัด ส่วนหนึ่งของลิเธียมยังคงอยู่ในด้านข้างของขั้วลบที่จะมีการวิเคราะห์ปรากฏการณ์ลิเธียม ดังนั้นการออกแบบความจุของแบตเตอรีจะถูก จำกัด โดยคุณสมบัติที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ครั้งแรกของวัสดุอิเล็กโทรด
ตามที่ปรากฏแรงดันแบตเตอรี่อยู่ระหว่าง 5-4 ความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นระหว่างแบตเตอรี่แรงดันบวกและลบจะต้องมีการออกแบบตามขั้วไฟฟ้าบวกและลบแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดจำเป็นที่จะต้องพิจารณาสภาพที่มีอุณหภูมิค่าจำหน่ายและความลึกของการปล่อย. แม้แบตเตอรี่ แสดงให้เห็นว่าแรงดันเดียวกันขั้วไฟฟ้าบวกและลบภายในอาจจะเป็นพฤติกรรมไฟฟ้าที่แตกต่างกัน. ชาร์จแบตเตอรี่สมดุลไม่ได้รับอิทธิพลจากศักยภาพของอิเล็กโทรอิทธิพลในเชิงบวกและเชิงลบกว่าความจุของแบตเตอรี่ที่ได้รับเท่านั้น
ศักยภาพสมดุลของเซลล์จะแสดงแผนผังในรูปที่ 5-6 และรูปที่ 5-5. รูปที่ 5-5 แสดงให้เห็นว่าเมื่อกำลังการผลิตกลับไม่ได้เริ่มต้นของขั้วบวก, การเปลี่ยนแปลงกระบวนการสมดุลศักยภาพของแบตเตอรี่. มะเดื่อ. 5-6 แสดงให้เห็นว่าเมื่อมีการเริ่มต้นในทางลบ เมื่อกำลังการผลิตกลับไม่ได้เซลล์กระบวนการเปลี่ยนแปลงเท่าเทียมกันที่อาจเกิดขึ้น. นี้กระบวนการปรับการออกแบบมือถือผ่านการปรับเพื่อให้บรรลุขั้วบวกและความจุขั้วลบเทียบเท่าเพิ่มส่วนเกินในขั้วไฟฟ้าบวกหรือเชิงลบของลิเธียมที่จะรับมือกับขั้วลบหรือขั้วบวกกำลังการผลิตกลับไม่ได้ การออกแบบการปรับความสมดุลที่เป็นไปได้นี้เกี่ยวข้องกับความจุของแบตเตอรี่ความต่างศักย์และความปลอดภัยของแบตเตอรี่และต้องพิจารณาอย่างรอบคอบ
ในการออกแบบของความจุของแบตเตอรี่ที่เป็นเกณฑ์สำคัญเป็นลบจะต้องมีกำลังการผลิตกลับได้ขนาดใหญ่กว่าในเชิงบวก. แม้จะมีความจุขั้วลบชั่วโมงแบตเตอรี่อาจมีข้อได้เปรียบบางอย่างเช่นความจุของแบตเตอรี่ แต่อาจเกิดขึ้นในระหว่างการชาร์จของแบตเตอรี่ลิเธียมในเชิงลบ ประสาทการปลดออกจากพื้นผิวทำให้เกิดปัญหาด้านความปลอดภัยแสดงในรูปที่ 5-7 ถ้าขั้วลบอัตราส่วนความจุเริ่มต้นของขั้วบวกถูกกำหนดเป็น 1 นั่นคือสิ่งที่เรียกว่า N / P อัตราส่วน (ขั้วลบจุเริ่มต้น / ความจุเริ่มต้นของขั้วบวก) สมมติว่าในเชิงบวกและเชิงลบ อิเล็กโทรดมีเดียวกันกำลังการผลิตกลับไม่ได้เริ่มต้นความจุของแบตเตอรี่ยังเป็น 80 mA. แม้จะมีกำลังการผลิตขนาดใหญ่ของขั้วบวกความจุของแบตเตอรี่จะถูก จำกัด อยู่ในช่วงกำลังการผลิตขนาดเล็ก. ในมืออื่น ๆ ถ้าขั้วลบใช้กลับไม่ได้มีขนาดใหญ่ เมื่อกำลังการผลิตและขั้วลบเป็นขั้วบวกอัตราส่วนความจุเริ่มต้นคือ 1.5 ความจุของแบตเตอรี่จะลดลงถึง 70 mA. นี้จะอธิบายถึงความจำเป็นในการปรับ N / P ratio ที่เหมาะสมเพื่อหลีกเลี่ยงผลดังกล่าว
เมื่อ N / P ratio ของวงจรชีวิตของแบตเตอรี่ได้รับผลกระทบยัง. ความจุผุอาจจะเกิดจากปฏิกิริยาระหว่างขั้วบวก, ขั้วลบ, อิเล็กโทรไลและคั่นผลิต. คง N / P ratio 1.1, ขั้วลบจะสันนิษฐานได้ว่ากำลังการผลิตกลับไม่ได้เริ่มต้นของขั้วบวกมากกว่า และมะเดื่อ. 5-8 และ 5-9 แสดงให้เห็นถึงผลกระทบจากการสลายตัวของขั้วไฟฟ้าบวกและการย่อยสลายขั้วลบของวงจรชีวิตและความปลอดภัยของแบตเตอรี่. ถ้าเราคิดว่าทุก ๆ 100 รอบของการเกิดปฏิกิริยากลับไม่ได้ขั้วบวกนำไปสู่การลดลงในความจุที่ 10 mA ผล เมื่อแสดงในรูปที่ 5-8. แรกความจุของแบตเตอรี่คือ 78 mA แม้หลังจาก 100 รอบของการย่อยสลายขั้วบวก, N / P ratio 1.1 ความจุของแบตเตอรี่ที่แท้จริงของ 88 มิลลิแอมป์ 200 หลังจากรอบ N / P ratio น้อยกว่า 1 ลิเธียมที่ฝากในขั้วลบเริ่มต้นเมื่อความจุของแบตเตอรี่ยังคงเป็น 88 mA แต่เนื่องจากภัยคุกคามร้ายแรงต่อการวิเคราะห์ความปลอดภัยของลิเธียม
แสดงในรูปที่ 5-9 ขั้วลบ 100 รอบต่อปฏิกิริยานำไปสู่ความจุกลับไม่ได้ลดลงเมื่อ 10 mA หา N / P อัตราส่วน 1.1 และถือว่าในเชิงบวกและเชิงลบขั้วเริ่มต้นกำลังการผลิตกลับไม่ได้ 10 และ 22 mA ตามลำดับ เมื่อความจุของแบตเตอรี่เริ่มต้นเป็น 78 mA. หลังจากที่ 100 รอบส่งผลในการลดทอนของขั้วบวกเมื่อกำลังการผลิตเป็น 68 mA. หลังจากที่ 200 รอบ, N / P ratio มีค่ามากกว่า 1.1 ความจุของแบตเตอรี่จะลดลงถึง 58 mA. แม้ว่าแบตเตอรี่ การรักษาความปลอดภัยจะไม่มีปัญหา แต่ค่อย ๆ สูญเสียความจุของแบตเตอรี่
