容量はバッテリーの第一の特性です。リチウム電池セル低容量はサンプルや量産でも頻繁に発生する問題です。低容量の問題が発生した原因を即座に分析する方法について、今日はリチウム電池セルの低容量の原因を紹介します。
材料のマッチング、特にカソードと電解質のマッチングは、セルの容量に大きな影響を与えます。新しいカソードまたは新しい電解質の場合、繰り返しのテストでセルのテストのたびにリチウムの析出容量が低いことが判明する場合は、材料自体が適合していない可能性が非常に高くなります。不一致の原因としては、形成中に形成された SEI フィルムの密度が十分でない、厚すぎる、または不安定であるか、電解液中の PC によりグラファイト層が剥がれるか、セルの設計が大量の充電に適応できないことが考えられます。過度の面密度圧縮による排出率。
ダイヤフラムも容量低下の原因となる影響力のある要因です。手巻きダイヤフラムでは各層の中央に長手方向にしわが生じ、リチウムが負極に十分に埋め込まれていないため、電池容量に約 3% 影響することが判明しました。他の2機種はダイヤフラムのシワが少なく容量への影響が1％程度の場合は半自動巻上げを採用しておりますが、ダイヤフラムの使用を中止する根拠にはなりません。
容量設計のマージンが不十分な場合も、容量が低下する可能性があります。正極と負極のコーティングの影響、容量分割器の誤差、および容量に対する接着剤の影響により、設計時にはある程度の容量マージンを考慮することが重要です。容量マージンを設計する場合、すべてのプロセスがちょうど真ん中のラインにあるコアの容量を計算して余剰を残すことも、容量に影響を与えるすべての要因が下限値に達した後に余剰を計算することもできます。新しい材料の場合、そのシステムにおけるカソードのグラムプレイを正確に評価することが重要です。部分容量乗数、充電カットオフ電流、充放電乗数、電解質の種類などはすべて、カソード グラムの動作に影響します。目標容量を達成するために、陽性グラム性能の設計値を人為的に高くした場合、これも設計容量が不十分であることに等しい。セルのインターフェースやプロセスデータ全体に問題はありませんが、セルの容量が低いです。したがって、同じカソードがカソードまたは電解質と同じ坪量を持つわけではないため、新しい材料は正確なカソード坪量を評価する必要があります。
過剰な負極は、正極の性能にもある程度影響を及ぼし、電池の容量に影響を与える可能性があります。負の過負荷は「リチウムの析出がない限り」ではありません。負の過負荷を非リチウム析出過負荷の下限まで増加すると、ポジグラムの性能が 1% ～ 2% 向上しますが、たとえ増加したとしても、負の過負荷は依然として十分な量です。容量出力は可能な限り高くなります。負極の過剰が多すぎると、化学反応により多くの不可逆リチウムが必要となるため、正極の役割が低下しますが、もちろん、このようなことが起こる可能性はほとんどありません。
液体注入量が少なくなると、それに対応する液体保持量も少なくなります。セルの液体保持量が少ない場合、正極および負極へのリチウムイオンの埋め込みおよび埋め込み解除の効果が影響を受け、容量低下の原因となります。注入量を減らすことでコストやプロセスへの負担は軽減されますが、注入量を減らす前提として、セルの性能に影響を与えないことが必要です。もちろん、充填レベルを下げると、セル内の液体保持が不十分なために静電容量が低下する可能性が高まるだけですが、避けられない結果ではありません。同時に、液体の吸収が難しくなるほど、電解液の湿潤中に電極との接触を確実にするために、より多くの電解液が過剰に存在する必要があります。セルの保持力が不十分な場合、正極と負極が乾燥し、負極の上部にリチウムの薄い層が析出し、保持力の低下による静電容量低下の要因となる可能性があります。
薄くコーティングされた正極または負極は、コア容量の低下を直接引き起こす可能性があります。正極を薄くコーティングする場合、完全に充電されたコアの界面に異常は発生しません。負極は、リチウムイオンの受容体として、正極が提供するリチウム源の数よりも多くのリチウムの埋め込み位置を提供する必要があります。そうしないと、過剰なリチウムが負極の表面に析出し、薄い層が形成されます。より均一なリチウム沈殿が得られます。前述したように、負極の重量はコアの焼付重量から直接求めることはできないため、負極の焼付重量からコーティング重量を推定するために、負極の重量増加の割合を求める別の実験を行うことができます。電極コア。低容量コアの負極に薄いリチウム析出層がある場合、負極不足の可能性が高くなります。さらに、カソードまたは負極コーティングのカソード側も低容量を引き起こす可能性があり、負極片面コーティングは主に軽いため、たとえ正極コーティングが重くても、グラム遊びは減少しますが、総容量は減少します。減らないどころか増える可能性もあります。負極が間違った場所にコーティングされている場合、焼成後の片面と両面の相対重量比を直接比較すると、データが A 面が B 面のコーティングより 6% 軽いのと同様である限り、次のことが考えられます。もちろん、低容量の問題が非常に深刻な場合は、A/B 面の実際の面密度をさらに逆転する必要があります。低静電容量の問題が深刻な場合は、A/B 側の実際の密度をさらに推測する必要があります。圧延により材料の構造が破壊され、それが容量に影響を与えます。材料の分子または原子構造は、材料が容量や電圧などの特性を持つ基本的な理由です。正極ロールの密度がプロセス値を超えると、コアを解体したときに正極が非常に明るくなります。正極の圧縮率が大きすぎると、捲回後に正極片が破損しやすくなり、やはり容量低下の原因となる。ただし、正極のコンパクションではポールピースを折りたたむとすぐに破損してしまうため、正極のローラープレス自体に大きな圧力が必要となるため、正極のコンパクションに遭遇する頻度は負極のコンパクションに比べてはるかに低くなります。負極が圧縮されると、負極の表面にリチウム析出物のストリップまたはブロックが形成され、コア内に保持される液体の量が大幅に減少します。
容量の低下は、過剰な水分によって引き起こされることもあります。充填前の電極の含水率、充填前のグローブボックスの露点、電解液の含水率が規格を超えている場合、脱気された第二シールに水分が混入した場合などに静電容量が低下することがあります。コアの形成には微量の水分が必要ですが、その水分が一定値を超えると、余分な水分がSEI膜を損傷したり、電解液中のリチウム塩を消費してコアの容量を低下させます。セル満充電マイナスコースの基準を超える水分含有量のこげ茶色の小片です。
投稿日時: 2022 年 8 月 16 日