Защо литиево-йонните батерии не са ли завинаги?

Основните принципи на литиево-йонната батерия са следните -

Когато батерията е напълно заредена, отрицателният електрод е пълен с литиеви йони.

Веднага след като се свържат към уред, тези литиеви йони започват да се движат през електролита до положителния електрод и тази химическа реакция създава електрически заряд на клемите.

Когато на отрицателната пластина не останат повече литиеви йони, батерията е равна и е необходима презареждане за обръщане на процеса.

Как функционира литиево-йонната батерия

но в действителност процесът не е съвсем съвършен. От първия цикъл на зареждане и презареждане капацитетът на батерията се разрушава.

В играта има четири въпроса:

Интерфейсът на твърдите електролити се натрупва върху отрицателния електрод

Електролитно окисление на положителния електрод

Литиево покритие

Механично разграждане

Интерфейсът на твърдите електролити и електролитната оксидация

Докато литиево-йонната батерия се зарежда, атомите на литиевия оксид и литиевия карбонат образуват филм върху отрицателния електрод, известен като интерфейс за твърди електролити (SEI).

Подобен филм, известен като електролитно окисление, се получава на положителния електрод, ако батерията работи при пълно или почти пълно зареждане при температури от 40 ° С или по-висока. Електролитното окисление не е нищо ново, процесът се използва активно за обработка на металите, така че да не се ръждясват. Това е много популярно в яхтинската индустрия, но не е добре дошло в батерията.

Тази топлина може да звучи рядко, но работните температури вътре в устройства като лаптопи често могат да надхвърлят тази граница. Неговата често срещана в някои части на света, когато Nissan разбра, че техните собственици на електрически автомобили, живеещи в горещи зони като Аризона, са съдени поради слабия капацитет на батерията след относително малко цикли на зареждане и презареждане.

Електролитното окисление също увеличава степента на саморазреждане, което може да обясни защо някои батерии изглежда, че се нуждаят от редовно зареждане дори когато не се използват.

Тези филми първоначално са толкова тънки, че повечето литиеви йони могат да преминат, но след прогресивно зареждане и разтоварване цикли постепенно се сгъстяват. Всеки път, когато филмът се сгъсти, той намалява броя на литиевите йони, които могат да се движат между плочите, което влияе върху способността на батерията да зарежда напълно, както и да увеличи времето, необходимо за презареждане.

Различни производители успяха да намалят натрупването на един или и на двата филма с добавянето на определени химикали към електролита, но никой не успя да спре процеса напълно.

Когато литиево-йонните батерии се зареждат бързо, скоростта, с която йоните напускат положителния електрод и се насочват към отрицателния електрод, надвишава скоростта, с която отрицателният електрод може да абсорбира йоните. В такива случаи йоните се превръщат в метален слой на електрода.

Положителният електрод е особено слаб при абсорбиране на йони при ниски температури, така че смесете бързо зареждане и студена среда и получавате рецепта за бързо литийно покритие.

По-малкото йони наоколо означава по-малък капацитет на батерията При по-екстремни обстоятелства натрупването може да доведе до късо съединение и напълно да се провали.

36v 12Ah Li-Ion батерия