Исследование механизма распада литий-ионных батарей в основном сосредоточено на положительных и отрицательных материалах. Например, многие исследования показали, что потеря активных материалов, увеличение внутреннего сопротивления и другие факторы являются основными факторами, вызывающими снижение ионно-литиевых батарей, а для связующих в литии. Роль, которую играет распад ионной батареи, относительно невелика. Фактически, хотя доля связующего в литий-ионной батарее очень мала (обычно менее 5% активного материала), связующее сыграло свою роль. Ключевая роль. В литиево-ионных батареях роль клея заключается в связывании частиц активного материала и частиц проводящего агента вместе с образованием стабильной системы. Однако из-за наличия положительных и отрицательных электродов во время заряда и разряда Некоторое изменение объема разрушит эту стабильную структуру. Например, наиболее распространенной является ситуация, показанная на рисунке ниже. Явление расслоения происходит между адгезивным / проводящим агентом и частицами активного материала, в результате чего активный материал Потери привели к уменьшению обратимой емкости литий-ионной батареи.
Чтобы проанализировать роль адгезивов в упадке литий-ионных батарей, Дж. М. Фостер из Университета Портсмута, Великобритания (придумайте меня, «Портсмут» имеет ощущение B-box) По результатам моделирования было исследовано влияние формы частиц активного материала и циклического отношения на адгезионные свойства клея. Результаты показали, что овальные частицы значительно увеличивают количество связующего, поглощенного электролитом, после расширения электролита в верхней и нижней частях осадка. Штамм, большая скорость разряда заряда (более 1 ° C) также значительно увеличит деформацию связующего на левой и правой сторонах частиц активного материала, что повлияет на производительность цикла батареи.
Модель Дж. М. Фостера состоит в основном из трех гипотез: 1) электрод состоит из частиц сферического активного материала и эластичного пористого связующего, а поры связующего заполнены электролитом; 2) частицы активного вещества будут участвовать в литиевой вставке и делигнинге. Расширение объема происходит, 3) Клей набухает при контакте с электролитом.
Основываясь на приведенных выше предположениях, Дж. М. Фостер использовал математические методы для моделирования двигателя (потому что процесс моделирования имеет много механических знаний, Xiao Bian здесь не является механическим профессионалом, поэтому нет необходимости суетиться. Заинтересованные друзья могут просмотреть оригинал) , мы непосредственно смотрим на результаты модели.
В реальном электроде есть десятки миллионов частиц активного материала и большое количество связующего. Очевидно, нереально напрямую решить весь электрод, поэтому JM Foster использует упрощенный метод. JM Foster полагает, что в дополнение к краям электродов, Положение, внутренняя сила электрода очень однородна, поэтому мы можем упростить процесс растворения всего электрода для решения частиц одного активного материала и клея вокруг него, так что процесс решения модели значительно упрощается.
На следующем рисунке a показано распределение напряжений связующего вещества вокруг частиц активного материала после расширения электролита. На рисунке C ниже показано соединение точек P и E частиц активного материала после поглощения электролита. Из рисунка видно, что деформация в точке Р вблизи поверхности электрода и токосъемника возрастает по мере расширения адсорбционного раствора клея, а деформация в точке E на левой и правой сторонах частицы увеличивается. Из-за текучести клея клей надавливает адгезив сверху и снизу частиц активного материала на обе стороны активного материала под действием деформации.
На рисунке b ниже показано распределение деформации окружающего клея при изменении объема частиц активного материала. Из рисунка видно, что распределение адгезионного напряжения, вызванное изменением объема активного материала, практически равномерно, но тщательное исследование все еще найдено Связующая связка на левой и правой сторонах активного материала по-прежнему выше, чем деформация клея на верхнем и нижнем концах активного материала. Это указывает на то, что связующее с левой и правой сторон частиц активного материала более вероятно будет расслаиваться во время процесса циклирования. Однако на практике мы должны отметить, что, поскольку изменение объема положительного активного материала во время циклирования очень мало (2-4% для NMC), изменение связующей деформации, вызванное объемным расширением частиц активного материала, на самом деле намного меньше, чем из-за PVDF. Объемное расширение, вызванное адгезивной аспирированием.
Предыдущий анализ проводился для сферических частиц, но на практике мы использовали частицы со многими другими формами, поэтому Дж. М. Фостер проанализировал влияние различных форм частиц на деформацию клея. На рисунке ниже показаны различные формы частиц. Для влияния распределения деформации после аспирации адгезива связующая деформация в Р-точке эллиптических частиц является положительной, а связующая деформация в точке E является отрицательной, как было рассчитано. Это согласуется с предыдущим анализом. Из рисунка ниже также видно, что ориентация эллиптических частиц также влияет на деформацию клея. Когда более длинная сторона эллипса параллельна поверхности электрода, она значительно возрастет. Клейкая деформация.
На рисунке ниже показана деформация клея при разных скоростях загрузки (рисунок a для деформации клея на положительном электроде, рисунок b для деформации клея на отрицательном электроде), а самая медленная скорость зарядки, используемая при расчете, требует Зарядка 3100 ч завершена, и самая быстрая скорость зарядки требует только 0,031 ч для завершения зарядки. Из рисунка видно, что высокая скорость зарядки значительно увеличивает деформацию клея в положении точки Е частицы активного материала, что приводит к адгезии и активности. Проблема расслоения частиц материала. В общем, быстрая зарядка более чем на 1С будет положительной, и адгезив отрицательного электрода будет поврежден, что повлияет на срок службы литиево-ионной батареи.
Работа Дж. М. Фостера позволяет нам иметь четкое представление о распределении деформации клея вокруг частиц активного материала с микроскопического уровня и факторах, влияющих на распределение деформаций формы частиц адгезивного материала и скорости заряда / разряда, Проведенное углубленное обсуждение, для дизайна материала электрода и конструкции состава литий-ионной батареи имеет определенное руководящее значение.
