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鋰電池衰退的原因,鋰電池生產(chǎn)廠(chǎng)家為您分享

點(diǎn)擊數:20852020-03-25 16:28:28 來(lái)源: 惠州市君邦科技有限公司—鋰電池生產(chǎn)廠(chǎng)家

鋰電池衰退的原因

據調查,因為儲能密度高,金屬氧化物、硫化物和氟化物等資料,是前景極好的電動(dòng)汽車(chē)鋰離子電池電極資料。但是,它們的儲能才能衰退很快。日前,科學(xué)家們通過(guò)研究一種帶有氧化鐵電極的鋰離子電池發(fā)現,電池充放電超過(guò)100次后產(chǎn)生的損耗,是由氧化鋰積累和電解質(zhì)分解造成的。

研究過(guò)程中用到的氧化鐵電極,由廉價(jià)無(wú)毒的磁鐵礦制成。比起目前的電極資料,磁鐵礦等轉換型電極資料(即和鋰發(fā)生反響時(shí)轉換為全新產(chǎn)物),能夠儲存更多的能量,因為它們能夠容納更多鋰離子?!叭欢?,這些資料的儲能才能衰減非???,并且依賴(lài)于電流密度。例如,咱們對磁鐵礦的電化學(xué)測試顯示,磁鐵礦的容量在前10個(gè)高速充放電周期內急速下降?!贝隧椦芯控撠熑?、功能納米資料中心(CFN)電子顯微鏡小組的領(lǐng)導Dong Su表示。CFN是設于布魯克海文實(shí)驗室內的美國能源部科學(xué)用戶(hù)設施辦公室。

為了找出循環(huán)不穩定的原因,科學(xué)家們試圖觀(guān)察,當電池完成100次循環(huán)后,磁鐵礦的晶體結構和化學(xué)性質(zhì)變化情況。他們結合透射電子顯微鏡(TEM)和同步X射線(xiàn)吸收光譜(XAS),進(jìn)行研究。TEM的電子束通過(guò)樣本傳輸,產(chǎn)生特征物質(zhì)的結構圖像或衍射圖案,XAS利用X射線(xiàn)來(lái)勘探資料的化學(xué)性質(zhì)。

科學(xué)家們利用這些技能發(fā)現,次放電時(shí),磁鐵礦徹底分解成金屬鐵納米顆粒和氧化鋰。但在接下來(lái)的充電過(guò)程中,這種轉化反響并不是徹底可逆的,金屬鐵和氧化鋰的殘留物仍然存在。此外,磁鐵礦原始的“尖晶石”結構在帶電狀態(tài)下演化為“巖鹽”結構(在兩種結構中,鐵原子的位置并不徹底相同)。在隨后的充放電循環(huán)中,巖鹽氧化鐵與鋰相互作用,構成氧化鋰與金屬鐵納米顆粒的復合物質(zhì)。因為轉化反響不是徹底可逆的,這些殘余產(chǎn)物會(huì )逐漸積累起來(lái)??茖W(xué)家們還發(fā)現,電解質(zhì)(使鋰離子在兩個(gè)電極之間流動(dòng)的化學(xué)介質(zhì))在隨后的循環(huán)中會(huì )分解。

在研究結果的基礎上,科學(xué)家們提出一種儲能才能衰退的解釋。CFN電子顯微鏡小組的科學(xué)家、共同首席作者Sooyeon Hwang說(shuō),“因為氧化鋰的電子導電性較低,它的積累會(huì )對在電池正負極之間絡(luò )繹的電子構成屏障,咱們把它叫做內部鈍化層。同樣,電解質(zhì)分解也會(huì )構成表面鈍化層,阻止離子傳導。這些障礙累積起來(lái),阻止電子和鋰離子到達發(fā)生電化學(xué)反響的活性電極資料?!?/span>

科學(xué)家們指出,在低電流下運行電池,能夠通過(guò)減慢充電速度,恢復部分容量為電子傳輸提供足夠的時(shí)間;然而,要徹底解決這一問(wèn)題,還需要其他計劃。他們認為,在電極資料中添加其他元素和改變電解質(zhì),能夠改善容量衰減。