이상적인 리튬 이온 배터리의 경우, 주기 동안 용량 균형이 변하지 않으며, 각 주기의 초기 용량은 특정 값이어야 합니다. 그러나 실제로 상황은 훨씬 더 복잡합니다. 리튬 이온이 나타나거나 소모될 수 있는 부반응으로 인해 배터리 용량 균형이 변경될 수 있습니다. 배터리의 용량 균형이 변경되면 이러한 변화는 되돌릴 수 없으며 여러 사이클을 통해 누적되어 배터리 사이클 성능에 심각한 영향을 미칠 수 있습니다. 영향.
리튬이온 배터리의 사이클 수명에 영향을 미치는 요인은 다양하지만 근본적인 근본 원인은 에너지 전달에 관여하는 리튬이온의 수가 지속적으로 감소하고 있다는 것입니다. 배터리 내 리튬 원소의 총량은 감소하지 않았지만 활성화된 리튬 이온이 더 적다는 점에 유의해야 합니다. 그들은 다른 장소에 갇히거나 활동 경로가 차단되어 충전과 방전의 순환에 자유롭게 참여할 수 없습니다.
그런 다음, 산화환원 반응에 참여해야 하는 리튬 이온이 어디로 가는지 알아낸다면 용량 감소 메커니즘을 알아낼 수 있고, 리튬 이온 배터리의 용량 감소 추세를 지연시키기 위한 목표 조치를 취할 수 있습니다. . 리튬 이온 배터리의 수명을 향상시킵니다.
1. 금속 리튬의 증착
이전 분석을 통해 우리는 리튬 이온 배터리에 금속 형태의 리튬이 존재해서는 안 된다는 것을 이해했습니다. 리튬 원소는 금속 산화물, 탄소-리튬 화합물 또는 이온 형태로 존재합니다.
금속 리튬의 증착은 일반적으로 음극 표면에서 발생합니다. 어떤 이유로 리튬 이온이 음극 표면으로 이동하면 일부 리튬 이온이 음극 활물질에 들어가 안정한 화합물을 형성하지 못합니다. 대신 전자를 얻어 음극 표면에 침전되어 금속 리튬이 되고, 이후 사이클 공정에 더 이상 참여하지 않아 용량이 감소하게 된다.
이러한 상황은 일반적으로 다음과 같은 여러 가지 이유로 인해 발생합니다. 충전이 차단 전압을 초과합니다. 높은 속도로 충전 중입니다. 음극재가 부족하다. 과충전되거나 음극 재료가 부족한 경우 음극은 양극에서 이동하는 리튬 이온을 수용할 수 없어 금속 리튬이 석출됩니다. 고속으로 충전하면 짧은 시간 내에 너무 많은 리튬 이온이 음극에 도달해 막힘과 침전이 발생합니다.
금속 리튬의 증착은 사이클 수명의 감소를 초래할 뿐만 아니라, 심한 경우 양극과 음극의 단락을 발생시켜 심각한 안전 문제를 야기할 수 있습니다.
이 문제를 해결하려면 양극재와 음극재의 비율을 합리적으로 유지하는 동시에 리튬이온 배터리의 사용 조건을 엄격히 제한하여 사용 한도를 초과하지 않도록 해야 합니다. 물론, 비율 성능을 시작으로 사이클 수명도 부분적으로 향상될 수 있습니다.
2. 양극재의 분해
양극재로 사용되는 리튬 함유 금속 산화물은 충분한 안정성을 갖고 있지만 장기간 사용하는 동안 계속 분해되어 일부 전기화학적 불활성 물질(예: Co3O4, Mn2O3 등)과 일부 가연성 가스가 나타납니다. 전극 간의 용량 균형이 파괴되어 돌이킬 수 없는 용량 손실이 발생합니다.
이러한 상황은 과충전의 경우 특히 명백하며 때로는 격렬한 분해 및 가스 방출이 발생할 수 있으며 이는 배터리 용량에 영향을 미칠 뿐만 아니라 심각한 안전 위험을 초래합니다.
배터리의 충전 차단 전압을 엄격하게 제한하는 것 외에도 양극재의 화학적 안정성과 열적 안정성을 향상시키는 것도 사이클 수명 저하 속도를 줄이는 가능한 방법입니다.
