Prečo lítium-iónové batérie netrvajú dlho navždy?

Základné princípy lítium-iónovej batérie sú nasledovné -

Keď je batéria úplne nabitá, záporná elektróda je plná lítiových iónov.

Akonáhle je pripojený k spotrebiču, tieto lítiové ióny sa začnú pohybovať cez elektrolyt na kladnú elektródu a táto chemická reakcia vytvára elektrický náboj na svorkách.

Ak na zápornej platničke nie sú žiadne lithiové ióny, akumulátor je nabitý a nabíjanie je potrebné na zvrátenie procesu.

Ako funguje lítium-iónová batéria

ale v skutočnosti tento proces nie je úplne dokonalý. Od prvého cyklu vybitia a nabíjania dochádza k degradácii kapacity batérie.

K dispozícii sú štyri problémy:

Rozhranie pevných elektrolytov sa vytvára na zápornej elektróde

Elektrolytická oxidácia na kladnej elektróde

Lítiové pokovovanie

Mechanická degradácia

Rozhranie pevných elektrolytov a oxidácia elektrolytov

Zatiaľ čo lítium-iónová batéria je nabitá, oxid lítny a atómy uhličitanu lítneho tvoria film na negatívnej elektróde známe ako rozhranie pevných elektrolytov (SEI).

Podobný film známy ako oxidácia elektrolytov sa vyskytuje na pozitívnej elektróde, ak je batéria prevádzkovaná v úplnom alebo takmer úplnom stave pri teplote 40 ° C (40 ° C) alebo vyššej. Oxidácia elektrolytov nie je nič nové, proces sa aktívne používa na spracovanie kovov, aby nehrdzali. To je veľmi populárne v jachting priemysle, ale nie je vítaná v batérii.

Toto teplo môže znieť zriedkavo, ale prevádzkové teploty vo vnútri zariadení, ako sú napríklad prenosné počítače, môžu často značne presiahnuť tento limit. Je to tiež bežné v niektorých častiach sveta, pretože Nissan zistil, že ich majitelia elektrických áut žijúci v horúcich oblastiach, ako je Arizona, žalovali kvôli zlej kapacite batérie po pomerne malom počte cyklov vyprázdňovania a dobíjania.

Oxidácia elektrolytov tiež zvyšuje rýchlosť samovybíjania, čo môže vysvetliť, prečo sa zdá, že niektoré batérie potrebujú pravidelné nabíjanie, aj keď sa nepoužívajú.

Tieto filmy sú spočiatku také tenké, že väčšina lítiových iónov môže prechádzať, ale po progresívnom nabíjaní a vybíjaní sa postupne zahusťujú. Zakaždým, keď sa film zahusťuje, znižuje sa počet lítiových iónov, ktoré sa môžu pohybovať medzi doskami, čo ovplyvňuje schopnosť batérie úplne nabiť a zároveň zvyšuje čas potrebný na dobitie.

Rôzni výrobcovia dokázali znížiť tvorbu jedného alebo obidvoch filmov pridaním určitých chemikálií do elektrolytu, ale nikto sa nedokázal úplne zastaviť.

Pri rýchlom nabití lítium-iónových batérií rýchlosť, pri ktorej ióny opúšťajú kladnú elektródu a smerujúca smerom k zápornej elektróde, prekračuje rýchlosť, ktorou môže negatívna elektróda absorbovať ióny. V takýchto prípadoch sa ióny stanú kovovou vrstvou na elektróde.

Pozitívna elektróda je obzvlášť slabá pri absorpcii iónov pri nízkych teplotách, takže premiešajte rýchle nabíjanie a chladné prostredie a dostanete recept na rýchle pokovovanie lítom.

Menej iontov okolo znamená nižšiu kapacitu batérie. Za extrémnych okolností môže vybudovanie spôsobiť vybitie batérie a úplné zlyhanie batérie.

36v 12Ah Li Ion batéria