Quando un alimentatore esterno viene caricato su una batteria agli ioni di litio, l'E-E sul polo positivo passa attraverso un circuito esterno all'anodo, e il litio-ione li + è' jumping in ' l'elettrolita dalla parte interna della sostanza attiva particelle positive,' arrampicata su' i piccoli pori che sono avvolgimento sul diaframma,' nuoto ' per il negativo, Nell'anodo particelle attive della sostanza all'interno. Se il catodo non accetta la posizione di ioni di litio, ioni di litio sarà precipitato sulla superficie anodica, formando dendrite di litio, trafitto il diaframma, con conseguente cortocircuito all'interno della batteria, innescando fuga termica.
Pertanto, nel design della batteria al litio, l'anodo spesso bisogno di essere un design eccessivo per evitare una tale situazione, tra cui due aspetti:
(1) n/p design, cioè, il rapporto tra la capacità negativa della superficie unitaria e la capacità positiva, il rapporto NP è generalmente 1,1-1.5, per garantire che l'elettrodo negativo abbia un certo eccesso per evitare precipitazioni dendrite al litio, valori NP-specifici in accordo con la progettazione del sistema materiale non è considerato.
(2) sporgenza design, sporgenza si riferisce alla lunghezza del pezzo del Polo catodico e la larghezza della direzione di più di parti polari positive e negative della sezione. L'eccesso negativo su due aspetti del progetto deve considerare le capacità ingegneristiche di produzione della batteria, come la precisione di densità del rivestimento, l'accuratezza delle dimensioni dei pali, l'accuratezza dell'assemblaggio delle cellule, nella gamma di precisione della produzione deve garantire che l'eccesso negativo. Dalla densità di energia della batteria e le considerazioni di costo, l'eccesso negativo dovrebbe essere il più basso possibile.
Tuttavia, la situazione attuale è particolarmente complessa, il design n/p e il design sporgenza tutti devono considerare ogni fattore di aspetto in modo completo. Quindi, che effetto ha il disegno sporgenza hanno sulle prestazioni di batterie agli ioni di litio?
Tim Daggere dell'Università di Leicester, Germania, ha fatto un esperimento speciale per studiare il problema.
Fig. 1 schema schematico di diversa sporgenza La figura 1 è un disegno diverso sporgenza, e poi secondo la tabella 1 procedure per le batterie sopra diverse per fare test del ciclo, e poi alle diverse fasi del pezzo Polar per fare ICP test, studiare la distribuzione di concentrazione di litio elettrodo catodo.
Tabella 1 SD significa CCCV carica dopo l'esperimento statico di autoscarica della batteria 120H, DCV ha detto potenza costante dopo la prova di Scarica di tensione costante 0.05 C.
Tabella 1 procedura di prova del ciclo batteria La figura 2 è l'effetto del disegno della sporgenza sul primo effetto e sulla capienza della batteria, con l'aumento nell'area eccedente dell'anodo, il primo effetto della batteria diminuisce, così la capienza della batteria è ridotta gradualmente. Durante il processo di ricarica, alcuni ioni di litio si diffondono nell'area in eccesso negativa, con conseguente diminuzione del primo effetto e della capacità. Dopo la settima carica, la capacità della batteria è ulteriormente ridotta, e la perdita di capacità di autoscarica aumenta con l'aumento della zona in eccesso della dimensione catodica dopo 120H auto-scarico.
Tuttavia, il successivo ciclo di carica e scarico, la capacità parziale può essere ripristinato di nuovo, l'area in eccesso negativo è più grande, il ciclo di recupero di capacità più volte, come mostrato in figura 3.
Figura 2 effetto del disegno della sporgenza sulla batteria primo effetto e capacità
Figura 3 gli effetti della SD e DCV su diversi disegni sporgenza Il processo di cui sopra con l'auto-diffusione di li-ion, come mostrato nella figura 4, dopo aver caricato la prova statica di autoscarica, gli ioni di litio elettrodo catodo si verificano auto-diffusione, nel pezzo Polo catodico della zona complessiva della distribuzione più uniforme, compresa la regione sporgenza, alcuni degli ioni di litio dalla zona di sovrapposizione anodo diffusione alla regione sporgenza, Dopo lo scarico, gli ioni di litio nella zona della sporgenza rimangono nel catodo, che riduce la capienza di Scarica.
Nel ciclo successivo, gli ioni di litio residui nella zona di sbalzo sono dispersi per funzionare con la regione di sovrapposizione dell'anodo e la capienza è ristabilita, come indicato nella figura 3, dopo l'ottavo ciclo la capienza di scarico è superiore alla capienza della carica.
Figura 4 elettrodo a catodo distribuzione di concentrazione al litio: (a) diagramma schematico del pezzo polare, (b) il settimo ciclo dopo lo stato di carica (esperimento di autoscarica), (c) il settimo ciclo dopo lo stato di scarico, (d) lo stato di scarico ciclico successivo Per accelerare gli ioni di litio residui nella regione di sbalzo per svolgere un ruolo nella regione di sovrapposizione, dopo 20 cicli di scarico e una piccola scarica di tensione costante corrente, sotto l'azione del campo elettrico, la regione di sbalzo dello ione di litio ha accelerato la diffusione nella regione di sovrapposizione, figura 3, dopo che il recupero di capienza è più evidente,
E più grande è la zona di sbalzo, maggiore è la capacità di recupero.
Tabella 2 concentrazioni di litio in regioni sporgenti in condizioni diverse Per confermare le conclusioni di cui sopra, gli autori hanno fatto un test ICP per testare la concentrazione di litio nella regione di sbalzo negativo, come mostrato nella tabella 2. Scarico CC dopo la concentrazione di litio di 0.81 mg, se la carica dopo l'autoscarica statica 120H e la concentrazione di litio di area di sbalzo CC di 0.98 mg, indicando che il litio dalla zona sovrapposta si diffuse nella regione di sbalzo, dopo il residuo di scarico in questa zona.
Se lo scarico dopo la concentrazione di carico costante di scarico di pressione di zona di litio è diminuito, indicante che la regione posteriore di sovrapposizione di diffusione di litio ha svolto un ruolo, la distribuzione dettagliata di concentrazione del litio come indicato nella figura 5.
Figura 5 distribuzione di concentrazione al litio dell'elettrodo caTodico: (a) non circolante, (b) stato di scarico dopo il 6 ° ciclo (non autoscarica), (c) scarico dopo il settimo ciclo (dopo l'esperimento di autoscarica), (d) dopo lo stato di scarico 20 ciclo (dopo la prova di scarico a pressione costante) Conclusione: sbalzo influenzerà le prestazioni elettrochimica delle batterie, i poli positivi e negativi sono completamente sovrapposti, nessuna sporgenza progettato le prestazioni della batteria è la migliore, ma perché la precisione di ingegneria non può raggiungere questa situazione, la batteria è incline all'analisi del litio. Lo sbalzo può causare una perdita di capienza dovuto la diffusione degli ioni di litio, particolarmente se l'immagazzinaggio prolungato è evidente nello stato della carica.
