Mekanîzmaya Hilweşîna Kapasîteya Battery Çi ye?
Guhertina Structure Material
Materyalên katodê yên ku niha herî zêde têne bikar anîn bi giranî strukturên qat-hexagonal ên LiMO2 (ku M=Co, Ni, Mn), avahiya spinel a LiMn2O4, û avahiya olivîn a LiFePO4 hene. Tevî avahîsaziyê, dema ku îyonên lîtiumê ji katodê vediqetin, ji bo domandina rewşa elektrîkê ya di materyalê de, hêmana metal bi neçarî berbi rewşek valenceyek bilindtir ve tê oksîd kirin, ku bi pêvajoyek veguheztina qonaxê re têkildar e. Veguheztinên qonaxê bi gelemperî dibin sedema veguheztina qonaxê, ji ber vê yekê ji ber ku îyonên lîtiumê bi domdarî di nav materyalê de dikevin nav hev û ji hev vediqetînin, guherîna qonaxê berdewam dike, û di demek dirêj de, ew ê ji bo aramiya krîstalê xetereyek çêbike. Li gorî anodê, kapasîteya vegerê ya newekhev a ku ji ber veguheztina qonaxê û guheztinên di strûktûra mezin a materyalê katodê de çêdibe bandorek girîng li ser jiyana bateriyê heye. Grafît xwedan avahiyek qatkirî ye. Dema ku ew çend qat qalind be, îyonên lîtiumê di dema şarjkirina bataryayê de di nav qatan de tevdigerin û bi elektronên ku ji çerxa derve têne veguheztin re tevdigerin û grafît lîtîkî çêdikin, û di vê demê de cîhê navbeynê zêde dibe; di dema dakêşanê de, îyonên lîtiumê ji navberên grafîtê derdikevin û elektronan berdidin çerxa derve, dikevin ber reaksiyonek deintercalasyon û oksîdasyonê, û di vê demê de cîhê navberê kêm dibe.
Hilweşandina Madeya Çalak
Hilweşîna maddeya katodê pêvajoyek e ku madeya çalak hêdî hêdî ji ber korozyona di elektrolîtê de kêm dibe. Hilweşîna materyalê katodê di germahiyên bilind de yek ji sedemên hilweşîna kapasîteya batterê ye, nemaze ku bandorek mezintir li ser performansa dewrê û performansa hilanîna bataryayên di germahiyên bilind de heye. Hilweşîna metalên veguherînê di bin hin mercan de pirsgirêkek e ku di hemî materyalên katodê LiMO2 de heye. Sedemên sereke yên ku jihevketina madeya çalak dibe sedema xerabûna performansa pîlê ev in: $\\textcircled{1}$ Hilweşîna hêmanên metal rasterast dibe sedema kêmbûna materyalê çalak û dibe sedema windabûna kapasîteya pîlê; $\\textcircled{2}$ Hilweşîna maddeya katodê dibe sedema xerabûna avahiya maddî û pêkhatina madeyên kîmyayî yên neaktîf li ser rûyê parçikan, ku rê li ber veguheztina îyonên lîtiumê di materyalê elektrodê de digire; $\\textcircled{3}$ Îyonên metal ên solvatî yên ku di elektrolîtê de hene, di elektrolîtê de ber bi anodê ve diçin û li ser rûyê anodê di bin potansiyela kêm de di forma metal an xwê de radibin, û ev depo bi neçarî bandorê li aramî û stûrbûna fîlima SEI ya li ser rûyê anodê dikin, ku dibe sedema zêdebûna polarîzasyona rûyê elektrodê û zêdebûna berxwedana navxweyî ya pîlê. Ji ber vê yekê, bandora hilweşîna maddeya çalak a li ser elektrolîtê ne tenê ji hilweşandinê lê di heman demê de ji bandorên neyînî yên ku ji ber hilweşîna metalên veguhêz têne peyda kirin jî tê.
Vexwarina Iyonên Lithium
Di sêwirana bataryayên lîtium-îonê de, kapasîteya pîlê bi gelemperî ji ya katodê piçekî zêdetir e, û îyonên lîtiumê yên vezîvirandinê jî ji hêla katodê ve têne peyda kirin. Ji ber vê yekê, navbeynkariya paşverû û veqetandina îyonên lîtiumê di navbera katod û anodê de kapasîteya pîlê diyar dike. Di pêvajoya barkirin û dakêşanê ya yekem de, fîlimek SEI li ser rûyê anode çêdibe. Hêmanên sereke yên vê fîlima pasîvasyonê cûrbecûr maddeyên neorganîk ên wekî Li2CO3, LiF, Li2O, LiOH û pêkhateyên organîk ên cihêreng ên wekî ROCO2Li, ROLi, û (ROCO2)2Li ne. Bi vî rengî, hin îyonên lîtiumê têne vexwarin, û ev windabûna kapasîteyê nayê vegerandin. Performansa anodê pir bi morfolojî û aramiya fîlima SEI ve girêdayî ye, û şiyana çêkirina fîlimek SEI ya stabîl li ser rûyê anodê bandorek ne-li ser performansa pîlê heye. Damezrandina fîlima SEI di pîlê de îyonên lîtiumê yên tixûbdar dixwe. Ger fîlima SEI di dema çerxê de bi domdarî xera bibe, wê hingê reaksiyona oksîdasyonê li navbera anode / elektrolîtê dê bi domdarî çêbibe ku fîlimek nû ya SEI çêbike. Ev pêvajo îyonên lîtiumê yên tixûbdar ên ku ji hêla katodê ve di pergalê de têne peyda kirin dixwe, û kêmkirina îyonên lîtiumê çalak dibe sedema hilweşîna kapasîteyê. Kêmkirina îyonên lîtiumê di elektrolîtê de dibe sedema kêmbûna gerîdeya elektrolîtê, û windabûna îyonên lîtiumê di madeya katodê de dibe sedema nehevsengiya di navbera her du elektrodên pîlê de.
Zêdebûna Berxwedana Hundir
Di dema dirêjbûna-bisiklêdana pîlê de, zêdebûna berxwedana hundurîn jî sedemek girîng a hilweşîna kapasîteyê ye. Gelek sedem ji bo zêdebûna berxwedana hundurîn, bi taybetî ji du aliyan ve hene: $\\textcircled{1}$ Reaksiyona oksîdasyonê ya ku di navbeyna elektrod/elektrolîtê de di elektrolîtê de çêdibe, dibe sedema zêdebûna berxwedana fîlima rûyê elektrodê, û bêîstîqrara fîlima SEI ya anode, bi berdewamî fîlimên rûyê nû di dema çerxê de zêde dibe, û hwd. $\\textcircled{2}$ Hilweşîna îyonên metal ên di katodê de di nav elektrolîtê de, û îyonên metalê yên îyonîzekirî yên hilaweşkirî bi elektrolîtê ber bi anodê ve diçin û li ser rûyê anodê bi şeklê metal an xwê radibin, di encamê de polarîzasyona elektrodê zêde dibe. Wekî din, lêkolînê her weha îspat kiriye ku korozyona kolektora heyî jî dikare bibe sedema zêdebûna berxwedana hundurîn, lê ev bandor di bin pêşgotina berhevkarê heyî de kêm e. Zêdebûna berxwedana navxweyî dibe sedema kêmbûna tîrêj û kapasîteya enerjiyê, nemaze ji bo anodê, reaksiyona ku di navbeyna elektrod / elektrolîtê de çêdibe sedema bingehîn a pîrbûna anodê ye.
