Kev txheeb xyuas qhov ua rau muaj qhov o ntawm lithium-ion roj teeb

Lithium-ion roj teeb tau siv dav vim lawv lub neej ntev thiab muaj peev xwm zoo. Txawm li cas los xij, nrog kev txuas ntxiv ntawm kev siv sijhawm, cov teeb meem kev o, kev nyab xeeb tsis zoo thiab kev ua kom lub nrawm nrawm tau dhau los ua qhov hnyav dua, uas tau ua rau kev soj ntsuam tob thiab kev tsim txom hauv cov roj teeb lithium. kev kawm. Raws li kev tshawb nrhiav kev paub thiab kev txhim kho, tus sau tau faib cov laj thawj ntawm lithium roj teeb ua ob hom, ib qho yog qhov o tshwm sim los ntawm qhov hloov ntawm cov tuab ntawm roj teeb ncej daim; lwm qhov yog qhov o tshwm sim los ntawm oxidation thiab decomposition ntawm electrolyte los ua cov roj. Hauv cov roj teeb hluav taws xob sib txawv, cov txheej txheem ua ntej rau kev hloov cov roj teeb tuab yog txawv. Piv txwv, hauv lithium titanate anode system roj teeb, lub hauv paus tseem ceeb ntawm kev o yog huab cua o; nyob rau hauv graphite anode system, lub thickness ntawm cov ncej daim thiab kev tsim cov khoom siv roj cuam tshuam rau lub roj teeb o tuaj. Ua lub luag haujlwm txhawb nqa.

1. Hloov hauv tuab ntawm electrode ncej thooj

Thaum lub sijhawm siv cov roj ntsha lithium, lub thickness ntawm electrode ncej daim yuav hloov mus rau qee yam, tshwj xeeb tshaj yog cov graphite tsis zoo electrode. Raws li cov ntaub ntawv uas twb muaj lawm, cov roj teeb lithium tau tshwm sim nrawm nrawm tom qab kub siab cia thiab ncig ncig, thiab qhov kev loj hlob ntawm tuab yog li 6% txog 20%. Qhov kev nce qib ntawm qhov hluav taws xob zoo yog tsuas yog 4%, thiab qhov nthuav tawm ntawm cov hluav taws xob tsis zoo yog ntau dua 20%. Qhov laj thawj tseem ceeb rau qhov o tshwm sim los ntawm kev ua kom tuab ntawm lithium roj teeb ncej daim yog qhov tseem ceeb ntawm graphite. Cov hluav taws xob tsis zoo graphite daim ntawv LiCx (LiC24, LiC12 thiab LiC6, thiab lwm yam) thaum cov roj ntsha lithium tso, thiab daim txiag ntxig hloov pauv, uas ua rau kev tsim cov teeb meem me me ntawm sab hauv kev nyuaj siab, ua rau cov electrode tsis zoo los ua Swell. Daim duab hauv qab no yog daim duab schematic kev teeb tsa ntawm cov kev hloov pauv ntawm graphite tsis zoo ncej daim thaum tso, them thiab tawm.

Kev nthuav dav ntawm graphite tsis zoo electrode feem ntau yog los ntawm kev tsis nthuav txav tom qab lithium kev tso tawm. Qhov ntu ntawm txoj kev nthuav dav no feem ntau cuam tshuam nrog cov loj me, cov nplaum thiab cov qauv ntawm cov ncej. Kev nthuav dav ntawm cov hluav taws xob tsis zoo ua rau lub hauv paus ua kom tawg, ua rau kab noj hniav ntawm cov electrode thiab cov nplawm, tsim cov kab tawg me me hauv cov hluav taws xob tsis zoo electrode, tawg thiab rov tsim cov khoom hluav taws xob ntawm cov khoom hluav taws xob (SEI) membrane, noj cov electrolyte, thiab ua kom tsis zoo. lub voj voog ua tau zoo. Muaj ntau ntau yam uas cuam tshuam cov tuab ntawm qhov tsis zoo ncej thooj. Cov khoom ntawm cov nplaum thiab cov qauv ntawm cov ncej yog ob qho tseem ceeb tshaj plaws.

Feem ntau siv cov nplaum rau graphite electrodes tsis zoo yog SBR. Cov nplaum sib txawv nyias muaj nyias qhov txawv ntawm cov qauv thiab qhov ua kom muaj zog, thiab muaj cov yam ntxwv sib txawv ntawm cov tuab ntawm cov thooj. Lub zog yob tom qab tus ncej thooj yog coated kuj cuam tshuam qhov tuab ntawm qhov tsis zoo ncej daim hlau nyob hauv kev siv roj teeb. Nyob rau hauv tib qho kev ntxhov siab, ntau dua cov txheej txheem ntawm daim nplaum ywj siab, qhov me dua qhov thim ntawm tus ncej los ntawm kev tso lub cev; thaum them nyiaj, lub teeb me me graphite vim yog teeb meem li ntawm Li +; tib lub sijhawm, vim qhov deformation ntawm qhov tsis zoo electrode hais thiab SBR, kev ntxhov siab sab hauv yog kiag li tso tawm, ua rau qhov tsis zoo electrode nthuav dav nce siab, SBR yog nyob rau theem yas deformation. Qhov feem ntawm qhov nthuav tawm tau muaj feem xyuam nrog elastic modulus thiab tawg lub zog ntawm SBR, ua rau qhov loj dua ntawm cov qauv elastic thiab rhuav lub zog ntawm SBR, qhov me dua qhov tsis yooj yim nthuav.

Thaum tus nqi ntawm SBR ntxiv tsis sib thooj, lub siab rau tus ncej thaum lub sij hawm dov yuav sib txawv. Kev ntxhov siab sib txawv ua rau muaj qee qhov sib txawv hauv qhov kev nyuaj siab uas tsim los ntawm cov thooj. Qhov siab dua qhov siab, ntau dua qhov kev ntxhov siab, uas ua rau lub zog cia hauv lub cev, lub xeev hluav taws xob puv thiab qhov nce ntawm cov hluav taws xob khoob hauv lub xeev nce; qhov tsawg dua ntawm SBR cov ntsiab lus, qhov qis dua thaum lub sij hawm dov, lub zog me dua qhov nce ntawm qhov kev cia lub cev, lub xeev hluav taws xob tag nrho thiab lub xeev tsis muaj hluav taws xob thaum ntxov; kev nthuav dav ntawm cov hluav taws xob tsis zoo ua rau lub hauv paus ua rau lub cev tsis zoo thiab cuam tshuam txog qhov tsis zoo electrode Lub teeb ntawm cov roj ntsha lithium tso tawm thiab Li + diffusion muaj qhov cuam tshuam loj heev ntawm roj teeb kev ua haujlwm.

2. Kev txhawm rau los ntawm kev tsim cov roj teeb roj

Cov roj teeb uas muaj nyob hauv lub roj teeb yog lwm qhov tseem ceeb uas ua rau roj teeb o tuaj. Txawm hais tias lub roj teeb muaj nyob rau ntawm chav tsev kub, ntsuas kub ib puag ncig, lossis kub, nws yuav tsim cov qib sib txawv ntawm kev o thiab kev tsim cov roj. Raws li cov kev tshawb fawb tam sim no, qhov tseem ceeb ntawm lub ntsej muag ntawm lub cev los ntawm cov xaim hluav taws xob ua xaim. Muaj ob rooj plaub ntawm cov roj hluav taws xob tsis zoo. Ib qho yog tias muaj qhov tsis zoo nyob rau hauv qhov hluav taws xob, xws li ya raws thiab cov hlau tsis huv, uas ua rau cov roj ntsha ploj thiab tsim cov roj. Qhov tod yog tias lub qhov rooj hluav taws xob ntawm lub qhov hluav taws xob tsis tshua muaj qhov hluav taws xob tsawg, uas ua rau lub cev tsis haum thaum lub sijhawm them nyiaj. Cov kuab tshuaj xws li EC, DEC, thiab lwm yam yuav tsim cov dawb radicals tom qab tau txais hluav taws xob. Qhov tshwm sim ncaj qha ntawm cov kev tshaj tawm dawb yog cov khoom siv ntawm cov roj av nkos uas tsis muaj zog, esters, ethers thiab CO2.

Tom qab lub roj teeb lithium tau sib sau ua ke, ib qho me me ntawm cov pa roj yuav tsim thaum lub sijhawm ua ntej. Cov roj cua no muaj qhov tsis dhau kev ywj pheej thiab kuj tseem yog qhov chaw ntawm lub npe hu ua tsis kam hloov tau uas muaj lub roj teeb tawm. Thaum lub sijhawm them thawj thiab tawm txheej txheem, tom qab cov xaim hluav taws xob mus txog qhov tsis zoo electrode los ntawm sab nraud Circuit Court, lawv yuav dhau los ntawm oxidation-txo cov tshuaj tiv thaiv nrog cov electrolyte rau ntawm qhov tsis zoo electrode nto los tsim cov roj. Thaum lub sijhawm cov txheej txheem no, SEI tsim nyob rau saum npoo ntawm graphite tsis zoo electrode. Raws li cov tuab ntawm SEI nce, cov hluav taws xob tsis tuaj yeem nkag mus thiab tiv thaiv kev nruam oxidation thiab rhuav tshem ntawm cov electrolyte. Txog qhov tsim ntawm SEI, saib ntawm kab lus: Cov Khoom Qhuav|Dab tsi yog SEI? Yog li cuam tshuam ntau rau cov roj teeb lithium! Thaum lub sijhawm siv cov roj teeb, kev tsim cov roj sab hauv yuav maj mam nce ntxiv. Qhov laj thawj yog tias muaj qhov tsis haum nyob rau hauv lub tshuab hluav taws xob lossis ntau qhov chaw noo nyob rau hauv lub roj teeb. Qhov tsis zoo hauv lub xaim hluav taws xob yuav tsum tau ua tib zoo tshem tawm. Kev ya raws tsis zoo yuav ua rau lub tshuab hluav taws xob nws tus kheej, lub ntim roj teeb tsis haum, kev qhia ntawm ya raws, thiab kev sib tsoo ntawm cov ces kaum. Tsis tas li, lub roj teeb' s them dhau, ua haujlwm dhau, tsim txom, thiab sab hauv luv luv yuav tseem ua kom lub roj teeb' s roj ntau lawm nrawm, ua rau roj teeb tsis ua hauj

Hauv cov tshuab sib txawv, cov qib ntawm roj teeb hluav taws xob sib txawv. Hauv graphite anode system roj teeb, qhov tseem ceeb ua rau muaj roj paug yog qhov saum toj no hais txog SEI zaj duab xis tsim, muaj dej noo ntau dhau ntawm tes, muaj cov txheej txheem hloov pauv tshuaj lom neeg tsis zoo, ntim tsis zoo, thiab lwm yam, thaum lub sijhawm lithium titanate anode system, lub roj teeb tsis tuaj yeem. yog ntau tshaj graphite / NCM roj teeb lub cev muaj ntau dua. Ntxiv rau qhov ua kom tsis haum, kev ya raws thiab cov txheej txheem hauv cov roj ntsha, lwm qhov laj thawj txawv ntawm graphite anode yog tias lithium titanate tsis tuaj yeem tsim SEI zaj duab xis nyob rau nws cov nplaim zoo li graphite anode system roj teeb los tiv thaiv nws cov tshuaj tiv thaiv ntawm electrolyte. Thaum lub sijhawm them thiab tawm mus, cov roj hluav taws xob ib txwm nyob rau hauv kev ncaj qha rau cov nplaim Li4Ti5O12, ua rau txo qis thiab txiav tawm cov hluav taws xob nyob rau sab saum toj ntawm cov khoom siv Li4Ti5O12, uas yuav yog lub hauv paus rau cov roj teeb Li4Ti5O12. Cov khoom siv roj tseem ceeb yog H2, CO2, CO, CH4, C2H6, C2H4, C3H8 thiab lwm yam. Thaum lithium titanate raus hauv qhov hluav taws xob ib leeg, tsuas yog tsim CO2. Tom qab nws tau tsim los ua roj teeb nrog NCM cov ntaub ntawv, cov roj cua uas tsim muaj xws li H2, CO2, CO thiab ib qho me me ntawm cov roj cua hydrocarbons. Thaum lub sijhawm them thiab tawm mus, H2 tsim tawm, thiab cov ntsiab lus ntawm H2 hauv kev tsim tawm roj nyob rau tib lub sijhawm muaj ntau dua 50%. Qhov no qhia tau tias H2 thiab CO roj yuav raug tsim tawm thaum lub sijhawm them thiab tawm txheej txheem.

LiPF6 muaj qhov sib npaug hauv qab no hauv cov roj ntsha electrolyte:

PF5 yog cov kua qaub muaj zog, uas yooj yim ua rau lub cev tsis muaj zog, thiab cov PF5 ntau ntxiv nrog qhov nce ntawm qhov kub. PF5 pab cov roj ntsha ua kom cov khoom hluav taws xob tsis zoo los ua CO2, CO thiab CxHy gas. Raws li kev tshawb fawb ntsig txog, tiam H2 los ntawm cov dej hauv cov roj hluav taws xob, tab sis cov dej hauv cov dej hauv cov roj hluav taws xob feem ntau yog li 20 × 10-6, uas koom nrog tsawg heev rau cov zis H2. Wu Kai ntawm Shanghai Jiaotong University siv graphite / NCM111 ua lub roj teeb hauv nws txoj kev sim thiab xaus lus tias qhov H2 yog qhov kev rhuav tshem cov roj carbonate hauv qab hluav taws xob. Nyob rau tam sim no, muaj feem ntau peb cov kev daws teeb meem los mus txwv txoj kev tuag ntawm lithium titanate roj teeb. Ua ntej, kev ua thiab kev hloov kho ntawm LTO anode cov ntaub ntawv, suav nrog kev txhim kho kev npaj thiab kev hloov kho saum npoo, thiab lwm yam.; qhov thib ob, kev tsim cov khoom hluav taws xob uas txuam nrog LTO anodes, suav nrog kev ntxiv rau, Cov kuab tshuaj; qhov thib peb, txhim kho cov roj teeb thev naus laus zis.