Когда внешний источник питания заряжен на литий-ионный аккумулятор, E-E на положительный полюс проходит через внешнюю цепь к аноду, и литий-ионный Li + является "прыжки в" электролит из внутри положительного активного вещества частиц, "Восхождение на" мелкие поры, которые обмотки на диафрагме, "плавание" к отрицательным, В анод активные частицы вещества внутри. Если катод не принимает положение ионов лития, то ионы лития будут осаждены на поверхности анода, формируя дендрит лития, прокололи диафрагму, приводящ к в короткое замыкание внутри батареи, запускающ термальный беглый.
Поэтому, в конструкции батареи лития, анод часто должен быть чрезмерно конструкцией для того чтобы во избежание такая ситуация, включая 2 аспекта:
(1) n/p дизайн, то есть отношение отрицательной емкости единицы площади к положительной емкости, NP соотношение, как правило, 1,1-1.5, чтобы убедиться, что отрицательный электрод имеет определенный избыток, чтобы избежать лития дендрит осадков, NP-специфические значения в соответствии с конструкцией материальной системы не учитывается.
(2) конструкция выступа, свес относится к длине части катодного полюса и ширине направления более чем положительных и отрицательных полярных частей сечения. Отрицательное превышение по двум аспектам дизайна необходимо учитывать возможности производства батареи инженерных возможностей, таких как плотность покрытия точность, полюс кусок точность, точность сборки ячейки, в диапазоне точности производства должны убедиться, что отрицательный избыток. Из соображений плотности и стоимости энергии аккумулятора отрицательное превышение должно быть как можно более низким.
Тем не менее, реальная ситуация является особенно сложным, n/p дизайн и свес дизайн все должны рассматривать каждый аспект фактор всесторонне. Итак, какой эффект имеет выступ дизайн на производительность литий-ионных батарей?
Тим кинжал из университета Лестер, Германия, сделал Специальный эксперимент для изучения проблемы.
Рис. 1 принципиальная схема различной конструкции свесов Рисунок 1 является другой конструкцией свес, а затем в соответствии с таблицей 1 процедуры для вышеуказанных нескольких батарей, чтобы сделать цикл тестирования, а затем на различных этапах полярных кусок сделать ICP Test, исследование катодной электрода лития распределения концентрации.
Таблица 1 SD означает CCCV заряда после статического 120h сделать батарею саморазряжения эксперимента, DCV сказал постоянную силу после 0,05 C постоянного напряжения испытания разряда.
Таблица 1 процедура испытания цикла батареи Рисунок 2 представляет собой эффект выступа конструкции на первый эффект и емкость аккумулятора, с увеличением избыточной площади анода, первый эффект от батареи уменьшается, таким образом, емкость аккумулятора постепенно снижается. В процессе зарядки некоторые ионы лития распространяются в отрицательную избыточную область, что приводит к снижению первого эффекта и емкости. После 7-ого заряда, емкость батареи более добавочно уменьшена, и потеря емкости собственн-разрядки увеличивает с увеличением избытка зоны размера катода после 120h саморазряжения.
Однако, последующий цикл зарядки и разрядки, частичная емкость может быть восстановлена снова, отрицательная избыточная площадь больше, цикл восстановления емкости больше раз, как показано на рисунке 3.
Рисунок 2 влияние конструкции выступа на батарею первого эффекта и емкости
Рисунок 3 влияние SD и DCV на различные конструкции свесов Выше процесс с самодиффузии Li-Ion, как показано на рисунке 4, после зарядки саморазряжения статического испытания, катодных электродов ионов лития происходят самодиффузии, в катодной части полюса общей площади более равномерного распределения, в том числе свес области, некоторые из ионов лития из области перекрытия анода распространилась на свес области, После выгрузки ионы лития в зоне вылета остаются в катоде, что снижает мощность разряда.
В следующем цикле остаточные ионы лития в зоне свесов разбросаны, чтобы функционировать с областью перекрытия анода, и емкость восстанавливается, как показано на рисунке 3, после 8-го цикла мощность разряда выше, чем мощность заряда.
Рисунок 4 распределение концентрации лития катодного электрода: (a) схема полярного элемента, b) седьмой цикл после состояния заряда (эксперимент саморазряда), (c) седьмой цикл после состояния нагнетания, d) последующее состояние циклического разряда Для того чтобы ускорить остаточные ионы лития в зоне свеса для того чтобы сыграть роль в перекрывая зоне, после 20 циклов разрядки и малого течения постоянн напряжения тока, под действием электрического поля, зона свеса иона лития ускорила диффузию в перекрывая область, диаграмму 3, после того как восстановление емкости более очевидно,
И чем больше площадь свесов, тем больше восстановление емкости.
Таблица 2 концентрация лития в свесных регионах при различных условиях Для подтверждения вышеуказанных выводов авторы сделали тест ICP для проверки концентрации лития в области отрицательного свеса, как показано в таблице 2. CC разряда после лития концентрации 0.81 мг, если заряд после статического 120h саморазряжения и CC свес области лития концентрации 0,98 мг, что свидетельствует о том, что литий из перекрытия области распространилась на свес области, после выгрузки остатка в этой области.
Если сброс после того как концентрация лития зоны выгрузки постоянн давления разряда уменьшила, показывающ что диффузия обратной перекрытия лития задняя область сыграла роль, то концентрация лития детальное распределение как показано в рисунке 5.
Рисунок 5 катодный электрод распределение концентрации лития: (a) нециркулирующий, b) статус разРяда после 6-го цикла (без саморазряда), (c) разряда после 7-го цикла (после эксперимента саморазряда), (d) после 20-го цикла (после испытания постоянного давления разряда) Вывод: свес повлияет на электрохимические характеристики батарей, положительные и отрицательные полюса полностью перекрываются, не вылета разработана производительность аккумулятора является лучшим, а потому, что инженерная точность не может достичь этой ситуации, батарея подвержена анализу лития. Вылет может привести к потере емкости из-за диффузии ионов лития, особенно если длительное хранение очевидно в состоянии заряда.
