Quæ o l’é o meccanismo de degraddo da capaçitæ da batteria?
Cangio inta struttua do materiale
I materiali catòdichi deuviæ ciù de spesso a-o momento comprendan pe-o ciù a struttua esagonale à seu de LiMO2 (donde M=Co, Ni, Mn), a struttua à spinello de LiMn2O4 e a struttua d’oliviña de LiFePO4. Independentemente da struttua, quande i ioin de litio se deintercalan da-o catòdo, pe mantegnî o stato elettrico into materiale, l’elemento de metallo o vëgne oscidou pe fòrsa à un stato de valensa ciù erto, ch’o l’é accompagnou da un proçesso de tranxiçion de fase. E tranxiçioin de fase tante vòtte pòrtan à di cangiamenti de fase, donca tanto che i ioin de litio s’intercalan e se deintercalan delongo into materiale, o cangio de fase o va avanti e inta longa vitta o representià unna menassa pe-a stabilitæ do cristallo. In confronto à l’anòdo, a capaçitæ reverscibile despægia provocâ da-i cangiamenti de fase e da-i cangi inta struttua de massa do materiale do catòdo a l’à un impatto scignificativo in sciâ duâ da batteria. A grafite a l’à unna struttua à livelli. Quand’o l’é druo à diversci seu, i ioin de litio s’intercalan inti interstrati durante a carrega da batteria e se combiñan co-i elettroin trasportæ da-o çircuito esterno pe formâ da grafite litiâ, e a distansa tra i seu a l’aumenta inte sto momento; durante a descharge, i ioin de litio lascian i interstrati de grafite e relascian di elettroin into çircuito esterno, sottopòsti à unna reaçion de deintercalaçion e d’oscidaçion, e a distansa tra i seu a se diminuisce inte sto momento.
Dissoluçion do materiale attivo
A dissoluçion do materiale catòdico a fa referensa a-o proçesso donde o materiale attivo o se diminuisce pöco à pöco apreuvo a-a corroxon inte l’elettrolito. A dissoluçion do materiale catòdico à de temperatue erte a l’é uña de raxoin pe-o decadimento da capaçitæ de battëie, mascime ch’a l’à un impatto ciù grande in sciâ prestaçion do çiclo e in sciâ prestaçion de conservaçion de battëie à de temperatue erte. A dissoluçion di metalli de tranxiçion inte çerte condiçioin a l’é un problema ch’o l’existe inte tutti i materiali à catòdo LiMO2. E raxoin prinçipæ pe-e quæ a dissoluçion do materiale attivo a pòrta a-o pezo da prestaçion da batteria son: $\\textcircled{1}$ A dissoluçion di elementi de metallo a pòrta direttamente a-a reduçion do materiale attivo, provocando a perdia de capaçitæ da batteria; $\\textcircled{2}$ A dissoluçion do materiale catòdo a pròvoca a degraddaçion da struttua do materiale e a formaçion de sostanse chimicamente inattive in sciâ superfiçie de partiçelle, cösa ch’a l’impedisce o traspòrto di ioin de litio into materiale de l’elettrodo; $\\textcircled{3}$ I ioin de metallo solvæ contegnui inte l’elettrolito migran verso l’anòdo inte l’elettrolito e se depòxitan in sciâ superfiçie de l’anòdo sotta forma de metallo ò de sâ sotta un basso potençiale, e sti depòxiti influensan inevitabilmente a stabilitæ e a spessore do film SEI in sciâ superfiçie de l’anòdo aumentan l’internaçion de l’elettròlio e le rescistensa. De conseguensa, l’effetto da dissoluçion do materiale attivo in sce l’elettrolito o no ne vëgne solo che da-a dissoluçion, ma ascì da di effetti ciù negativi provocæ da-a dissoluçion di metalli de tranxiçion.
Consummo de ioin de litio
Into progetto de battëie à ioin de litio, a capaçitæ da batteria a l’é pe-o sòlito un pittin ciù grande de quella do catòdo e i ioin de litio che se peuan reçiclâ en fornii ascì da-o catòdo. De conseguensa, l’intercalaçion reverscibile e a deintercalaçion di ioin de litio tra o catòdo e l’anòdo determinan a capaçitæ da batteria. Durante o primmo proçesso de carrega e descharge, se forma un film SEI in sciâ superfiçie de l’anòdo. I componenti prinçipæ de sto film de pascivaçion en diverse sostase inorganiche comme Li2CO3, LiF, Li2O, LiOH e diverse componente organiche comme ROCO2Li, ROLi e (ROCO2)2Li. Donca, çerti ioin de litio vëgnan consummæ e sta perdia de capaçitæ a l’é irreverscibile. A prestaçion de l’anòdo a l’é ben ben ligâ a-a morfologia e a-a stabilitæ do film SEI e a capaçitæ de formâ un film SEI stabile in sciâ superfiçie de l’anòdo a l’à un impatto no trascurabile in sciâ prestaçion da batteria. A formaçion do film SEI a consumma i ioin de litio limitæ inta batteria. Se o film SEI o vëgne dannezzou delongo durante o çiclo, aloa a reaçion d’oscidaçion à l’interfaccia anodo/elettrolito a se verifica delongo pe formâ un neuvo film SEI. Sto proçesso o consumma i ioin de litio limitæ fornii da-o catòdo into scistema e a reduçion di ioin de litio attivi a pòrta a-o decadimento da capaçitæ. A reduçion di ioin de litio inte l’elettrolito a pòrta à unna diminuçion da conduttivitæ de l’elettrolito e a perdia di ioin de litio into materiale do catòdo a pròvoca un disequilibrio tra i doî elettrodi da batteria.
Aumento da rescistensa interna
Durante o çiclo à longo termine da batteria, l’aumento da rexistensa interna o l’é ascì unna raxon importante pe-o decadimento da capaçitæ. Gh’é tante raxoin pe l’aumento da rexistensa interna, sorviatutto da doî aspeti: $\\textcircled{1}$ A reaçion d’oscidaçion ch’a se verifica à l’interfaccia elettrodo/elettrolito inte l’elettrolito a pòrta à un aumento da rexistensa do film de superfiçie de l’elettrodo, e l’instabilitæ de l’anòdo SEI ch’o forma o film de superfiçie, ch’o forma de superfiçie, etc. polarizzaçion e rescistensa interna da batteria; $\\textcircled{2}$ A dissoluçion di ioin de metallo into catòdo inte l’elettrolito e i ioin de metallo ionizzæ dissòlti migran verso l’anòdo pe mezo de l’elettrolito e se depòxitan in sciâ superfiçie de l’anòdo sotta forma de metallo ò de sâ, co-o resultato de unn’aumento da polarizzaçion de l’elettrodo. Pe de ciù, e reçerche an demostrou ascì che a corroxon do collettô de corrente a peu portâ ascì à un aumento da rescistensa interna, ma sto effetto o l'é relativamente piccin sotta a premissa do pretrattamento do collettô de corrente. L’aumento da rexistensa interna o pòrta à unna diminuçion da denscitæ e da capaçitæ d’energia, mascime pe l’anòdo, a reaçion ch’a se verifica à l’interfaccia elettrodo/elettrolito a l’é a raxon prinçipâ pe l’invegiamento de l’anòdo.
