Lityum-ion batareyalarning salbiy / musbat nisbati asosiy dizayn parametri bo'lib, u batareya quvvatini loyihalashda musbat elektrod materialiga nisbatan salbiy elektrod materialining sig'im nisbatini bildiradi.
1 Ta'rif va hisoblash usuli
N/P nisbati odatda manfiy elektrod quvvatining musbat elektrod sig'imiga nisbati sifatida aniqlanadi, bu salbiy elektrod materialining zaryadlash vaqtida musbat elektrod materiali tomonidan chiqarilgan lityum ionlarini qabul qilish uchun etarli imkoniyatlarga ega bo'lishini ta'minlash uchun ishlatiladi. Hisoblash formulasi:
N/P=manfiy elektrod faol moddasi gramm sig‘imi x manfiy elektrod sirt zichligi x manfiy elektrod faol moddasi tarkibi nisbati ÷ (musbat elektrod faol moddasi gramm sig‘imi x musbat elektrod sirt zichligi x musbat elektrod faol moddasi tarkibi nisbati)
2 Ta'sir etuvchi omillar
Birinchi ta'sir:ijobiy va salbiy elektrodlarning haqiqiy quvvatiga ta'sir qiluvchi birinchi kulon samaradorligini nazarda tutadi. Material etkazib beruvchilardan olingan gramm sig'imi ma'lumotlari ko'pincha faol moddaning faqat yarim elektr gramm sig'imini hisobga oladi, haqiqiy to'liq hujayra gramm sig'imi esa o'tkazgichlar, yopishtiruvchi moddalar, oqim kollektorlari, separatorlar, elektrolitlar va boshqalar kabi omillar ta'sir qiladi. , haqiqiy to'liq hujayra gramm sig'imi va dizayn gramm sig'imi o'rtasida farq bor.
Yig'ish jarayoni:Silindrsimon va kvadrat batareyalar o'rtasida N / P nisbati dizaynida farqlar mavjud, bu asosan musbat va salbiy elektrod plitalari orasidagi aloqa zichligi tufayli.
Kimyoviy konversiya jarayoni:Kimyoviy konversiya jarayoni N / P nisbatiga ham ta'sir qiladi, chunki u birinchi ta'sirga ta'sir qiladi va shu bilan gramm hajmining ishlashiga ta'sir qiladi.
Tsiklning ishlashi:Tsikl muddati batareyaning ishlashini o'lchash uchun muhim ko'rsatkichlardan biridir. Agar musbat elektrod tezda parchalansa, N / P nisbati pastroq bo'lishi kerak, bu musbat elektrodning sayoz zaryadsizlanish holatida bo'lishiga imkon beradi; Aksincha, agar salbiy elektrod tezda parchalansa, N/P nisbati salbiy elektrodni sayoz zaryadsizlanish holatida ushlab turish uchun yuqoriroq ishlab chiqilishi kerak.
Xavfsizlik:Xavfsizlik pastadir ishlashiga qaraganda muhimroq ko'rsatkichdir. N / P nisbati dizayni nafaqat tayyor mahsulotning xavfsizlik ko'rsatkichlarini hisobga olishi kerak, balki oldindan zaryadlash paytida batareya hujayralarida lityum cho'kishi va issiqlik hosil bo'lishining oldini olishi kerak.
3 Batareyaning ishlashiga ta'siri
N/P nisbati juda yuqori:
Haddan tashqari salbiy elektrod zaryadsizlanishi salbiy elektrodning sayoz zaryadlanishi va zaryadsizlanishiga va musbat elektrodning chuqur zaryadlanishiga va zaryadsizlanishiga olib kelishi mumkin.
To'liq zaryadlangan salbiy elektrod lityum cho'kishiga kamroq moyil bo'ladi (yumshoq va qattiq uglerod va LTO materiallari kabi ba'zi materiallar ham lityum cho'kmasidan o'tmaydi), uni xavfsizroq qiladi.
Ammo musbat elektrodning oksidlanish darajasining oshishi haqiqatda xavfsizlik xavfini oshiradi.
Salbiy elektrodning o'zgarmagan dastlabki ta'siri tufayli, ko'proq qism reaksiyaga kirishishi kerak va shu bilan birga, kinetik ta'siridan kelib chiqqan holda, ijobiy elektrod quvvati past bo'ladi.
Ijobiy elektrod materialining oksidlanish darajasining oshishi musbat elektrod kukunining folga ajralishiga, ajratuvchining sarg'ishlanishiga, ichki qarshilikning oshishiga va yuqori harorat sharoitida tsiklik ishlamay qolishiga olib kelishi mumkin.
N/P nisbati juda past:
Salbiy elektrod sig'imi etarli bo'lmasa, zaryadlash paytida musbat elektroddan chiqarilgan ortiqcha lityum ionlari salbiy elektrod yuzasida cho'kadi va lityum dendritlarni hosil qiladi, bu esa batareyada ichki qisqa tutashuvlarni osonlikcha keltirib chiqarishi va uning xavfsizligiga ta'sir qilishi mumkin.
Chiqarilgan ortiqcha Li lityum tuzlarini manfiy elektrod yuzasiga cho'ktirish uchun Li manbasini ta'minlaydi va lityum tuzlarining doimiy cho'kishi tsiklning buzilishiga olib keladi.
4 Amaliy qo'llashda mulohazalar
Grafit salbiy elektrodli batareyalar:N/P nisbati odatda 1.0 dan katta boʻlib, odatda 1.04-1.20 oraligʻida nazorat qilinadi, asosan manfiy elektroddan litiy choʻkilishining oldini olish uchun xavfsizlik dizayni uchun. Loyihalashda, qoplamaning og'ishi kabi jarayon qobiliyatini hisobga olish kerak.
Lityum titanat salbiy elektrod batareyasi:musbat elektrodning ortiqcha dizaynini qabul qilish, batareya quvvati lityum titanat salbiy elektrodning quvvati bilan belgilanadi. Ijobiy elektrodning haddan tashqari dizayni batareyaning yuqori haroratli ishlashini yaxshilash uchun foydalidir, chunki yuqori haroratli gaz asosan salbiy elektroddan keladi. Ijobiy elektrod haddan tashqari mo'ljallangan bo'lsa, salbiy elektrod potentsiali pastroq bo'lib, lityum titanat yuzasida SEI plyonkasini hosil qilishni osonlashtiradi.
5 Dinamik o'zgaruvchanlik
N/P nisbati dinamik ravishda o'zgaruvchan parametrdir. Batareyani zaryadlash/zaryad qilish davri davomida musbat va manfiy elektrodlarning teskari o'ziga xos sig'imi va/yoki elektrod faol moddasining salbiy massa yukidagi o'zgarishlar N/P nisbatida doimiy o'zgarishlarga olib kelishi mumkin. Bundan tashqari, butun akkumulyatorning dastlabki qaytarib bo'lmaydigan quvvati, zaryadlashning uzilish kuchlanishi, oqim zichligi, atrof-muhit harorati va batareyaning qarishi kabi omillar ham N / P nisbatidagi o'zgarishlarga ta'sir qilishi mumkin.
Lityum-ionli batareyalarning N / P nisbati batareyani loyihalashda muhim va murakkab parametrdir. Butun akkumulyatorning N / P nisbatini loyihalashdan oldin, batareyaning ishlashi va xavfsizligini ta'minlash uchun katod va anod materiallarining xususiyatlarini, shuningdek, N / P nisbatiga ta'sir qiluvchi turli omillarni to'liq tushunish kerak.