Как рассчитать плотность энергии литий-ионных аккумуляторных элементов с разными анодными материалами?

Во-первых, расчет плотности энергии литий-ионных аккумуляторных элементов с различными анодными материалами.

Положительные и отрицательные материалы определяют плотность энергии батареи, но в большей части литературы плотность энергии рассчитывается на основе качества отдельного активного катодного материала. В некоторых литературных источниках рассматривается сумма активных материалов положительных и отрицательных материалов. Качество неактивного материала батареи игнорируется, что приводит к значительному отклонению расчетных результатов от фактических.

В соответствии с методом расчета, описанным в литературе, рассчитывается удельная энергия обычных положительных и отрицательных материалов литиевых батарей. Емкость и напряжение показаны в Таблице 1 и Таблице 2. В последнее время емкость катодных материалов увеличивается, но все еще остается большой разрыв с теоретическим значением. Выбор наивысшей емкости не использует наибольшее сообщенное значение, но возможность выбора технических индикаторов для выбора значений таблиц 1 и 2. По-прежнему существует много проблем в достижении этого значения, таких как контроль расширения объема, характеристики скорости , и характеристики цикла. В таблице 3 приведены типичные параметры удаления герметизирующих материалов и выводов, неактивных материалов внутри герметизирующего материала [4].

Однако форма батареи различается, и ячейка в этой работе относится ко всем другим материалам, которые не содержат герметизирующий материал и выводы, и большинство расчетов основано на результатах ячейки. Более того, поскольку допустимая толщина электродного покрытия, батарея различной формы и характерные параметры неактивного материала оказывают определенное влияние на результат расчета, результат расчета таблицы может иметь некоторое отклонение от фактического аккумулятора, который тесно связан с процессом производства аккумуляторов.

На рисунках 29 (a) - (j) показаны результаты расчета плотности энергии ячеек, образованных комбинацией 10 различных отрицательных электродов и 16 материалов положительных электродов. Рисунок 2 (i) показывает, что система элементов Li-rich-300 по сравнению с Si-C-2000 имеет наивысшую удельную массу энергии 584 Вт · ч · кг-2 во всех системах батарей и самую высокую объемную плотность энергии 1645 Вт · ч · л-1 (исключая корпус. ) Материалы и вкладки).

Таблица 1 рассчитывает используемый положительный активный материал, его удельную емкость и напряжение.

В таблице 2 рассчитывается масса используемого отрицательного активного материала, а также его удельная емкость и напряжение.

Рис. 2 Расчет плотности энергии ячейки из различных материалов анода и материалов катода (а) графит; б) мягкий углерод SC-400; (г) твердый углерод-250; е) SiOx-420; (f) SiOx-1000; (g) Si-C-450; (з) Si-C-1000; (j) титанат лития

Во-вторых, расчет плотности энергии элемента металлической литий-ионной батареи.

Приведенные выше результаты расчетов относятся ко всем материалам отрицательных электродов, теоретическая теоретическая емкость графита составляет 372 мА · ч-1 [5], обратимая емкость по току может достигать 365 мА · ч · г-1, а обратимая емкость материалов отрицательного электрода дорожки большой емкости может достигать 1000- 1500mAhg-1. Однако в процессе деинтеркаляции лития происходит значительное расширение и сжатие объема. А вот реальную ёмкость, которая составляет всего 380-450 мАч-1, сложно полностью задействовать. Напротив, теоретическая удельная емкость металлического лития достигает 3 860 мАч г-1, и даже если коэффициент использования составляет 33%, имеется 1287 мАч г-1, и он может служить источником лития. Однако металлический литий имеет много проблем с безопасностью, таких как дендрит лития, неравномерный рост пор и непрерывная побочная реакция с электролитом, проблемы объемного расширения и стабильность границы раздела во время циркуляции.

Учитывая различные возможности емкости металлического лития в разных батареях, в этой работе рассчитывается удельная энергия литий-металлических батарей с разной степенью использования металлического лития: 100%, 80%, 50% и 33% соответственно. Сравнивая фиг. 3 с фиг. 2, можно видеть, что при проявлении емкости металлического лития в той же системе положительных электродов металлическая литий-ионная батарея имеет более значительную плотность энергии, чем литиевая батарея. Например, когда материал катода Li-rich-300 используется в качестве отрицательного электрода в металлическом литии, плотность энергии составляет 649 Вт · ч · кг-1, а плотность энергии составляет 521 Вт · ч · кг-1, даже когда прикладывается только 33%.

(a) Li-мощность полностью загружена;

(б) емкость Li составляет 80%;

(c) емкость Li составляет 50%;

(d) емкость Li составляет 33%.

Страница содержит содержимое машинного перевода.