Pel que fa a una bateria d'ió de liti ideal, l'equilibri de capacitat no canviarà durant el seu cicle i la capacitat inicial de cada cicle hauria de ser un valor determinat. Tanmateix, en realitat la situació és molt més complicada. Qualsevol reacció secundaria que pugui aparèixer o consumir ions de liti pot provocar canvis en l'equilibri de capacitat de la bateria. Un cop canvia l'equilibri de capacitat de la bateria, aquest canvi és irreversible i es pot acumular a través de diversos cicles, afectant seriosament el rendiment del cicle de la bateria. Influència.
Hi ha molts factors que afecten el cicle de vida de les bateries d'ions de liti, però la causa subjacent és que el nombre d'ions de liti implicats en la transferència d'energia està en constant disminució. Cal tenir en compte que la quantitat total d'elements de liti a la bateria no ha disminuït, però hi ha menys ions de liti activats. Estan empresonats en altres llocs o els canals d'activitat estan bloquejats, i no poden participar lliurement en el cicle de càrrega i descàrrega.
Aleshores, sempre que esbrinem on van aquests ions de liti que se suposa que han de participar en la reacció redox, podem esbrinar el mecanisme de la disminució de la capacitat i podem prendre mesures específiques per retardar la tendència de disminució de la capacitat de les bateries d'ions de liti. . Millorar la vida útil de les bateries d'ions de liti.
1. Dipòsit de liti metàl·lic
A través de l'anàlisi anterior, entenem que la forma metàl·lica del liti no hauria d'existir a les bateries de ions de liti. L'element de liti existeix en forma d'òxids metàl·lics, compostos de carboni-liti o en forma d'ions.
La deposició de liti metàl·lic es produeix generalment a la superfície de l'elèctrode negatiu. Per certes raons, quan els ions de liti migren a la superfície de l'elèctrode negatiu, alguns dels ions de liti no entren al material actiu de l'elèctrode negatiu per formar compostos estables. En canvi, obtenen electrons i es dipositen a la superfície de l'elèctrode negatiu per convertir-se en liti metàl·lic, i ja no participen en el procés de cicle posterior, el que resulta en una disminució de la capacitat.
Aquesta situació es produeix generalment per diversos motius: la càrrega supera la tensió de tall; càrrega a un ritme elevat; material d'elèctrode negatiu insuficient. Quan es sobrecarrega o el material de l'elèctrode negatiu és insuficient, l'elèctrode negatiu no pot acomodar els ions de liti que migren des de l'elèctrode positiu, donant lloc a la deposició de liti metàl·lic. Quan es carrega a velocitats altes, massa ions de liti arriben a l'elèctrode negatiu en un curt període de temps, provocant l'obstrucció i la deposició.
La deposició de liti metàl·lic no només provocarà una disminució de la vida del cicle, sinó que, en casos greus, també provocarà un curtcircuit dels elèctrodes positius i negatius, causant greus problemes de seguretat.
Per resoldre aquest problema, cal tenir una proporció raonable de materials d'elèctrodes positius i negatius i, al mateix temps, limitar estrictament les condicions d'ús de les bateries d'ions de liti per evitar superar el límit d'ús. Per descomptat, a partir del rendiment de la taxa, la vida del cicle també es pot millorar parcialment.
2. Descomposició dels materials càtodics
Tot i que l'òxid metàl·lic que conté liti utilitzat com a material càtode té una estabilitat suficient, es continuarà descomposant durant l'ús a llarg termini i apareixeran algunes substàncies electroquímiques inerts (com ara Co3O4, Mn2O3, etc.) i alguns gasos inflamables. L'equilibri de capacitat entre elèctrodes es destrueix, provocant una pèrdua irreversible de capacitat.
Aquesta situació és especialment òbvia en el cas de sobrecàrrega, i de vegades es pot produir una descomposició violenta i l'alliberament de gas, que no només afecta la capacitat de la bateria, sinó que també crea seriosos riscos de seguretat.
A més de limitar estrictament la tensió de tall de càrrega de la bateria, millorar l'estabilitat química i l'estabilitat tèrmica del material del càtode també és un mètode factible per reduir la taxa de disminució de la vida del cicle.
