Dôležitosť cyklického výkonu pre lítium-iónové batérie je samozrejmá; okrem toho, z makrohľadiska dlhšia životnosť cyklu znamená zníženú spotrebu zdrojov. V dôsledku toho sú faktory ovplyvňujúce výkon cyklu kritickým faktorom pre každého, kto je zapojený do priemyslu lítiových batérií. Nižšie je uvedených niekoľko faktorov, ktoré môžu ovplyvniť výkon cyklu batérie.
Typ materiálu:Výber materiálu je hlavným faktorom ovplyvňujúcim výkon lítium-iónovej batérie. Ak sa zvolia materiály so slabým cyklom, životnosť článku nemôže byť zaručená, bez ohľadu na to, aký dobrý môže byť návrh procesu alebo kvalita výroby. Naopak, ak sa zvolia lepšie materiály, výkon cyklu môže zostať primerane dobrý, aj keď sa počas následnej výroby vyskytnú menšie problémy (napr. článok využívajúci oxid lítium-kobaltnatý so špecifickou kapacitou iba ~135,5 mAh/g a náchylný na pokovovanie lítiom vykázal prudký pokles kapacity po niečo viac ako stovke cyklov pri teplote 1 °C, napriek tomu si zachoval viac ako 90 % kapacity po ďalších 5000 cykloch na čiernom grafe; anóda po demontáži stále vykazovala normálny cyklus). Z hľadiska materiálov je výkon cyklu celého článku určený „slabším článkom“ medzi dvoma pármi: katódovým -rozhraním elektrolytu a anódovým{12}}elektrolytovým rozhraním.
Slabá výkonnosť materiálového cyklu môže prameniť z dvoch hlavných príčin: rýchle zmeny v štruktúre kryštálov počas cyklu, ktoré bránia pokračujúcej interkalácii/de{0}}interkalácii lítia, alebo zlyhanie aktívneho materiálu a elektrolytu pri vytváraní hustej, rovnomernej medzifázy tuhého elektrolytu (SEI). To vedie k predčasným vedľajším reakciám medzi aktívnym materiálom a elektrolytom, čo spôsobuje rýchlu spotrebu elektrolytu a tým zhoršuje životnosť. Ak sa pri navrhovaní článku pre jednu elektródu vyberie materiál s nízkou výkonnosťou cyklu, nie je potrebné vyberať vysokovýkonný{3} materiál pre druhú, pretože by to viedlo k plytvaniu.
Hustota zhutnenia katódy a anódy:Zatiaľ čo vysoká hustota zhutnenia pre katódu a anódu môže zvýšiť hustotu energie článku, do určitej miery tiež ohrozuje výkonnosť cyklu materiálov. Vyššia hustota zhutnenia teoreticky znamená väčšie štrukturálne poškodenie materiálu-štruktúry, ktorá je základom pre cyklovateľnosť lítium-iónovej batérie. Okrem toho, články s vysokou hustotou zhutnenia vo svojich kladných a záporných elektródach sa snažia udržať dostatok elektrolytu, čo je faktor nevyhnutný na udržanie normálneho alebo predĺženého cyklu.
vlhkosť:Nadmerná vlhkosť spúšťa vedľajšie reakcie s aktívnymi materiálmi v elektródach, poškodzuje ich štruktúru a zhoršuje životnosť; tiež bráni správnej tvorbe medzifázovej vrstvy tuhého elektrolytu (SEI). Napriek tomu, že stopové množstvá vlhkosti je ťažké úplne odstrániť, v skutočnosti môžu do určitej miery pomôcť zachovať výkonnosť buniek.
Hustota povlaku:Izolovať hustotu povlaku ako jedinú premennú na posúdenie jej vplyvu na cyklovanie je prakticky nemožné. Nekonzistentnosť v hustote povlaku nevyhnutne vedie k zmenám kapacity alebo rozdielom v počte navíjacích alebo stohovacích vrstiev. Pre články rovnakého modelu, kapacity a materiálového zloženia zníženie hustoty povlaku efektívne zvyšuje počet vrstiev vinutia alebo stohovania; výsledné zvýšenie materiálu separátora umožňuje väčšiu absorpciu elektrolytu, čím podporuje životnosť cyklu. Nižšia hustota povlaku môže zvýšiť rýchlosť a uľahčiť odstraňovanie vlhkosti počas vypaľovania elektródou a holou -bunkou, predstavuje však výzvy: presnosť povlaku sa ťažšie kontroluje a veľké častice v aktívnom materiáli môžu nepriaznivo ovplyvniť procesy nanášania a kalandrovania. Okrem toho zvýšenie počtu vrstiev vyžaduje viac fólie a separačného materiálu, čo vedie k vyšším nákladom a nižšej hustote energie. Preto je potrebné vyvážené hodnotenie.
Prebytok anódy:Určenie vhodnej úrovne prebytku anódy vyžaduje zváženie faktorov, ktoré presahujú len počiatočnú ireverzibilnú stratu kapacity a odchýlky hustoty povlaku; kritickým faktorom je aj vplyv na životnosť cyklu. V systémoch s oxidom lítnym kobaltom (LCO) a grafitom sa grafitová anóda často stáva „slabým článkom“ počas cyklovania. Ak je prebytok anódy nedostatočný, pokovovanie lítiom nemusí spočiatku nastať; avšak po stovkách cyklov zostáva katódová štruktúra relatívne stabilná, zatiaľ čo anódová štruktúra podlieha vážnej degradácii. V dôsledku toho anóda už nemôže plne prijímať lítiové ióny dodávané katódou, čo vedie k pokovovaniu lítiom a predčasnému vyblednutiu kapacity. Množstvo elektrolytu: Existujú tri hlavné dôvody, prečo nedostatok elektrolytu ovplyvňuje životnosť. Po prvé, počiatočný objem náplne je neadekvátny. Po druhé, napriek dostatočnému objemu náplne je čas starnutia príliš krátky alebo zmáčanie elektrolytu nie je úplné v dôsledku faktorov, ako je nadmerné zhutnenie elektródy. Po tretie, elektrolyt vo vnútri článku sa počas cyklovania vyčerpá.
ACEY-BA3040-20tester životnosti batérieslúži na testovanie životnosti, spoľahlivosti, kapacity a ďalších parametrov akumulátora prostredníctvom testu cyklického nabíjania a vybíjania.
Pokiaľ ide o tretí bod, kompatibilita medzi elektródami (najmä anódou) a elektrolytom sa mikroskopicky prejavuje vytvorením hustej, stabilnej medzifázy tuhého elektrolytu (SEI); makroskopicky sa pozoruje prostredníctvom rýchlosti spotreby elektrolytu počas cyklovania. Neúplný film SEI nedokáže účinne zabrániť vedľajším reakciám medzi anódou a elektrolytom, čo vedie k spotrebe elektrolytu. Okrem toho defekty vo filme SEI spúšťajú nepretržitú{2}}reformáciu filmu počas cyklu, ktorý spotrebúva reverzibilný zdroj lítia aj elektrolyt. Či už článok prejde stovkami cyklov alebo zaznamená pokles výkonu už po niekoľkých desiatkach, ak sa elektrolyt po cyklovaní vyčerpá, napriek tomu, že je spočiatku dostatočný, zvýšenie retencie elektrolytu pravdepodobne do určitej miery zlepší výkon cyklu.
Podmienky objektívneho testu:Vonkajšie faktory,-ako sú rýchlosti nabíjania/vybíjania, vypínacie-napätia, vypínacie{2}}prúdy pri nabíjaní, prebitie/prebitie-vybitia, teplota testovacej komory, náhle prerušenia a kontaktný odpor medzi testovacími sondami a článkom-to všetko môže v rôznej miere ovplyvniť výsledky testu výkonu cyklu. Okrem toho rôzne materiály vykazujú rôznu citlivosť na tieto faktory; pre rutinné operácie by však malo stačiť prijatie štandardizovaných testovacích protokolov a pochopenie spoločných a špecifických charakteristík kľúčových materiálov.
Zhrnutie:Podobne ako pri „princípe vedra“ (alebo zákone minima), konečným determinantom výkonu bunkového cyklu je „najkratšia osnova“-jeden najviac obmedzujúci faktor spomedzi mnohých premenných, ktoré sú v hre. Okrem toho sa tieto faktory navzájom ovplyvňujú. Vzhľadom na rovnaké materiály a výrobné možnosti je vyššia životnosť cyklu často za cenu nižšej hustoty energie. Primárnym cieľom je preto identifikovať optimálnu rovnováhu, ktorá spĺňa požiadavky zákazníkov a zároveň zabezpečuje maximálnu konzistentnosť pri výrobe článkov.
O nás
Acey New Energysa venuje poskytovaniu polo{0}}automatických a plne automatizovaných riešení montážnej linky pre lítium{1}}iónové batérie používané v odvetviach, ako sú systémy na skladovanie energie (ESS), drony, e-bicykle, e-skútre, elektrické náradie a dvoj- alebo troj{5}}kolesové elektrické vozidlá. Ponúkame tiež komplexnú sadu zariadení pokrývajúcich celý proces montáže batérií-vrátane triedičov batérií, stroja na lepenie izolačného papiera, testeru CCD, manuálnych/automatických bodových zváračiek, testerov BMS, komplexných testerov výkonu batérií a testerov batérií-s cieľom pomôcť zákazníkom dosiahnuť efektívnu, inteligentnú a-rozsiahlu výrobu.
