Quando uma fonte de alimentação externa é carregada a uma bateria do lítio-íon, o E-E no pólo positivo funciona através de um circuito externo ao ânodo, e o lítio-íon li + é "saltando" no eletrólito do interior das partículas ativas positivas da substância, ' escalada sobre ' os pores pequenos que estão enrolando no diafragma, ' nadando ' ao negativo, Para dentro das partículas de substância ativa do ânodo. Se o cátodo não aceita a posição dos íons do lítio, os íons do lítio serão precipitados na superfície do ânodo, formando o dendrite do lítio, perfuraram o diafragma, tendo por resultado um curto-circuito dentro da bateria, provocando o fugitivo térmico.
Conseqüentemente, no projeto da bateria de lítio, o ânodo precisa frequentemente de ser projeto excessivo para evitar tal situação, incluindo dois aspectos:
(1) n/p design, ou seja, a relação entre a capacidade negativa da área da unidade para a capacidade positiva, a razão NP é geralmente 1,1-1,5, para garantir que o eletrodo negativo tem um certo excesso para evitar a precipitação dendrite de lítio, NP-valores específicos de acordo com a concepção do sistema de material não é considerado.
(2) o projeto do saliência, saliência refere o comprimento da parte do pólo do cátodo e a largura do sentido de mais do que partes polares positivas e negativas da seção. O excesso negativo sobre dois aspectos do projeto precisa de considerar as capacidades da engenharia da fabricação da bateria, tais como a exatidão da densidade do revestimento, exatidão do tamanho da parte de pólo, exatidão do conjunto da pilha, na escala da exatidão da produção deve assegurar-se de que o excesso negativo. A partir da densidade de energia da bateria e considerações de custo, o excesso negativo deve ser o mais baixo possível.
Entretanto, a situação real é particularmente complexa, o projeto de n/p e o projeto do saliência toda a necessidade de considerar cada fator de aspecto detalhada. Assim, que efeito o projeto do saliência tem no desempenho de baterias do lítio-íon?
Tim Daggera, da Universidade de Leicester, na Alemanha, fez uma experiência especial para estudar o problema.
Fig. 1 diagrama esquemático de design de saliência diferente A Figura 1 é um projeto diferente do saliência, e então de acordo com os procedimentos da tabela 1 para as várias baterias acima de fazer o teste do ciclo, e então aos estágios diferentes da parte polar para fazer o teste do ICP, estuda a distribuição da concentração do lítio do elétrodo do cátodo.
Tabela 1 SD significa CCCV carga após a estática 120h fazer bateria Self-quitação experimento, DCV disse poder constante após a 0,05 C constante de tensão de descarga de teste.
Tabela 1 procedimento de teste do ciclo da bateria A Figura 2 é o efeito do projeto do saliência no primeiro efeito e na capacidade da bateria, com o aumento na área adicional do ânodo, o primeiro efeito da bateria diminui, assim a capacidade da bateria é reduzida gradualmente. Durante o processo de carregamento, alguns íons de lítio se difundem na área de excesso negativa, resultando em uma diminuição no primeiro efeito e capacidade. Após a carga 7, a capacidade da bateria é reduzida mais, e a perda da capacidade da auto-descarga aumenta com o aumento da área adicional do tamanho do cátodo após 120h self-discharge.
No entanto, o ciclo de carga e descarga subseqüente, a capacidade parcial pode ser restaurada novamente, a área de excesso negativa é maior, o ciclo de recuperação de capacidade mais vezes, como mostrado na Figura 3.
Figura 2 efeito do projeto do saliência no primeiro efeito e na capacidade da bateria
Figura 3 os efeitos do SD e do DCV em projetos diferentes do saliência O processo acima com o Self-Diffusion do Li-íon, como mostrado em Figura 4, após ter carregado o teste de estática self-discharge, íons do lítio do elétrodo do cátodo ocorre Self-Diffusion, na parte do pólo do cátodo da área total da distribuição mais uniforme, incluindo a região do saliência, algum do íon do lítio da área da sobreposição do ânodo espalhou Após o descarregamento, os íons do lítio na área do saliência permanecem no cátodo, que reduz a capacidade da descarga.
No ciclo a seguir, os íons de lítio residual na área de saliência são dispersos para funcionar com a região de sobreposição de ânodo, e a capacidade é restaurada, como mostrado na Figura 3, após o 8º ciclo a capacidade de descarga é maior do que a capacidade de carga.
Figura 4 distribuição de concentração de lítio do eletrodo de cátodo: (a) diagrama esquemático da peça polar, (b) o 7º ciclo após o estado de carga (experiência de autodescarga), (c) o 7º ciclo após o estado de descarga, (d) o estado de descarga cíclica subsequente A fim acelerar os íons de lítio residuais na região do saliência para jogar um papel na região de sobreposição, após 20 ciclos da descarga e de uma descarga constante pequena da tensão da corrente, a ação do campo elétrico, a região do saliência do íon do lítio acelerou a difusão na região de sobreposição, Figura 3, depois que a recuperação da capacidade é mais óbvia,
E quanto maior a área de saliência, mais recuperação de capacidade.
Tabela 2 concentrações de lítio em regiões de saliência diferentes condições Para confirmar as conclusões acima, os autores fizeram um teste ICP para testar a concentração de lítio na região de saliência negativa, como mostra a tabela 2. CC de descarga após a concentração de lítio de 0,81 mg, se a carga após a estática 120h auto-descarga e CC saliência área de concentração de lítio de 0,98 mg, indicando que o lítio da área sobreposta se espalhou para a região do saliência, após o resíduo de descarga nesta área.
Se a descarga após a descarga de pressão constante saliência área de concentração de lítio diminuiu, indicando que a difusão de lítio volta sobreposição região desempenhou um papel, a concentração de lítio distribuição detalhada, como mostrado na Figura 5.
Figura 5 eletrodo de cátodo distribuição de concentração de lítio: (a) não circulante, (b) estado de descarga após o 6º ciclo (sem autodescarga), (c) descarga após o 7º ciclo (após o experimento de autodescarga), (d) após o 20º ciclo de descarga (após o teste de descarga de pressão constante) Conclusão: o saliência afetará o desempenho eletroquímica das baterias, os pólos positivos e negativos são completamente sobrepor, nenhum desempenho projetado da bateria do saliência é o melhor, mas porque a exatidão da engenharia não pode conseguir esta situação, a bateria é inclinada à análise do lítio. O overhang pode causar uma perda de capacidade devido à difusão de íons do lítio, especial se o armazenamento prolongado é evidente no estado da carga.
