Attiecībā uz ideālu litija jonu akumulatoru jaudas līdzsvars cikla laikā nemainīsies, un sākotnējai jaudai katrā ciklā jābūt noteiktai vērtībai. Tomēr patiesībā situācija ir daudz sarežģītāka. Jebkura blakusreakcija, kas var parādīties vai patērēt litija jonus, var izraisīt izmaiņas akumulatora jaudas līdzsvarā. Tiklīdz mainās akumulatora jaudas līdzsvars, šīs izmaiņas ir neatgriezeniskas un var uzkrāties vairāku ciklu laikā, nopietni ietekmējot akumulatora cikla veiktspēju. Ietekme.
Ir daudzi faktori, kas ietekmē litija jonu akumulatoru cikla ilgumu, taču galvenais iemesls ir tas, ka enerģijas pārnesē iesaistīto litija jonu skaits nepārtraukti samazinās. Jāpiebilst, ka kopējais litija elementu daudzums akumulatorā nav samazinājies, taču aktivēto litija jonu ir mazāk. Viņi ir ieslodzīti citās vietās vai ir bloķēti darbības kanāli, un viņi nevar brīvi piedalīties uzlādes un izlādes ciklā.
Pēc tam, kamēr mēs noskaidrosim, kur nonāk šie litija joni, kuriem vajadzētu piedalīties redoksreakcijā, mēs varam izdomāt jaudas samazināšanās mehānismu un varam veikt mērķtiecīgus pasākumus, lai aizkavētu litija jonu akumulatoru jaudas samazināšanās tendenci. . Uzlabojiet litija jonu akumulatoru cikla kalpošanas laiku.
1. Metāla litija nogulsnēšanās
Izmantojot iepriekšējo analīzi, mēs saprotam, ka litija metāla forma litija jonu akumulatoros nedrīkst pastāvēt. Litija elements pastāv vai nu metālu oksīdu, oglekļa-litija savienojumu vai jonu veidā.
Metāla litija nogulsnēšanās parasti notiek uz negatīvā elektroda virsmas. Noteiktu iemeslu dēļ, kad litija joni migrē uz negatīvā elektroda virsmu, daži litija joni neietilpst negatīvā elektroda aktīvajā materiālā, veidojot stabilus savienojumus. Tā vietā tie iegūst elektronus un nogulsnējas uz negatīvā elektroda virsmas, lai kļūtu par metālisku litiju, un vairs nepiedalās turpmākajā cikla procesā, kā rezultātā jauda samazinās.
Šo situāciju parasti izraisa vairāki iemesli: uzlāde pārsniedz atslēgšanas spriegumu; liela uzlāde; nepietiekams negatīvo elektrodu materiāls. Ja pārlādēts vai negatīvā elektroda materiāls ir nepietiekams, negatīvais elektrods nevar uzņemt litija jonus, kas migrē no pozitīvā elektroda, kā rezultātā nogulsnējas metālisks litijs. Uzlādējot ar lielu ātrumu, pārāk daudz litija jonu īsā laika periodā sasniedz negatīvo elektrodu, izraisot aizsērēšanu un nogulsnēšanos.
Metāla litija nogulsnēšanās ne tikai saīsinās cikla ilgumu, bet smagos gadījumos arī izraisīs pozitīvā un negatīvā elektroda īssavienojumu, radot nopietnas drošības problēmas.
Lai atrisinātu šo problēmu, ir nepieciešama saprātīga pozitīvo un negatīvo elektrodu materiālu attiecība un tajā pašā laikā stingri jāierobežo litija jonu akumulatoru lietošanas nosacījumi, lai novērstu lietošanas ierobežojumu pārsniegšanu. Protams, sākot no likmes veiktspējas, cikla kalpošanas laiku var arī daļēji uzlabot.
2. Katoda materiālu sadalīšanās
Lai gan litiju saturošajam metāla oksīdam, ko izmanto kā katoda materiālu, ir pietiekama stabilitāte, ilgstošas lietošanas laikā tas turpinās sadalīties un parādīsies dažas elektroķīmiski inertas vielas (piemēram, Co3O4, Mn2O3 u.c.) un dažas viegli uzliesmojošas gāzes. Jaudas līdzsvars starp elektrodiem tiek iznīcināts, izraisot neatgriezenisku jaudas zudumu.
Šī situācija ir īpaši acīmredzama pārlādēšanas gadījumā, un dažreiz var rasties spēcīga sadalīšanās un gāzes izdalīšanās, kas ne tikai ietekmē akumulatora ietilpību, bet arī rada nopietnus drošības riskus.
Papildus stingrai akumulatora uzlādes atslēgšanas sprieguma ierobežošanai katoda materiāla ķīmiskās stabilitātes un termiskās stabilitātes uzlabošana ir arī iespējama metode, lai samazinātu cikla kalpošanas laika samazināšanos.
