Jaké jsou základní faktory, které určují cyklický výkon lithiových-iontových baterií?

Cyklus lithium-iontových baterií je extrémně důležitý. Ovlivňuje nejen životnost baterie, ale z makro pohledu znamená delší životnost také efektivnější využití zdrojů.

Ať už pracujete v průmyslu lithiových baterií nebo se zajímáte o technologii baterií, pochopení faktorů, které ovlivňují výkon cyklu lithium-iontových baterií, je zásadní. Následuje podrobná analýza těchto klíčových faktorů.

1. Typ materiálu

Výběr materiálu je primárním faktorem určujícím výkon cyklu lithium-iontových baterií. Pokud má samotný materiál špatnou výkonnost cyklu, ani ten nejoptimálnější procesní návrh a pečlivé výrobní procesy nezaručí životnost bateriového článku. Naopak, pokud jsou vybrány vynikající materiály, i když existují určité vady ve výrobním procesu, výkon cyklu se obecně výrazně nesníží.

Z materiálového hlediska je výkon cyklu celé baterie primárně určen výkonem kombinace kladné elektrody a elektrolytu nebo výkonem kombinace záporné elektrody a elektrolytu, podle toho, co je horší.

Pokud je cyklický výkon materiálu neuspokojivý, mohou být příčinou následující důvody: Za prvé, krystalová struktura se během cyklování příliš rychle mění, což brání vkládání a extrakci lithných iontů; za druhé, aktivní materiál a elektrolyt nemohou vytvořit jednotný, hustý SEI film, což způsobuje předčasné vedlejší reakce v aktivním materiálu a rychlou spotřebu elektrolytu, čímž se zkracuje životnost cyklu.

Pokud má materiál vybraný pro jednu elektrodu během fáze návrhu bateriového článku špatný cyklický výkon, existuje omezený prostor pro zlepšení vysokého cyklického výkonu druhé elektrody, což může vést k plýtvání zdroji.

2. Zhutňování kladných a záporných elektrod

Zatímco zhutnění kladných a záporných elektrod může zvýšit hustotu energie článku baterie, nadměrné zhutnění často negativně ovlivňuje výkonnost na kole. Teoreticky větší zhutnění způsobuje větší namáhání struktury materiálu a stabilní struktura materiálu je nezbytná pro udržitelné cyklování lithium-iontových baterií. Kromě toho může vysoké zhutnění snížit schopnost elektrody zadržovat kapalinu, což je kritický požadavek pro zajištění úspěšného dokončení několika cyklů baterie.

3. Obsah vlhkosti

Nadměrná vlhkost v bateriovém článku může způsobit vedlejší reakce s aktivními materiály kladné a záporné elektrody, poškození struktury materiálu a tím snížení jízdního výkonu. Současně je vysoká vlhkost také škodlivá pro tvorbu stabilního filmu SEI. Avšak u stopových množství vlhkosti, které je obtížné úplně odstranit, může ve skutečnosti pomoci udržet celkovou výkonnostní rovnováhu bateriového článku.

4. Hustota oblasti povlaku

Je téměř nemožné analyzovat vliv hustoty plochy povlaku na samotný cyklistický výkon, protože současně ovlivňuje vlastnosti více bateriových článků. Nerovnoměrná hustota plochy může vést ke změnám kapacity nebo ovlivnit počet vinutí buněk/laminátů.

U článků stejného modelu, kapacity a materiálu je snížení plošné hustoty ekvivalentní zvýšení počtu závitů nebo laminátů, čímž se zvýší počet separátorů. To pomáhá absorbovat více elektrolytu a zajišťuje jízdní stabilitu.

Kromě toho může nižší plošná hustota zlepšit výkon buněk a usnadnit proces pečení a dehydratace elektrodových plátů a holých článků. Příliš nízká plošná hustota však může ztížit přesnou kontrolu povlaku a velké částice aktivního materiálu mohou také negativně ovlivnit povlak a válcování.

Zvýšení počtu vrstev může zlepšit cyklování, ale vyžaduje více fólie a separátorů, což má za následek vyšší náklady a nižší hustotu energie. Proto musí být během návrhu a hodnocení dosaženo komplexní rovnováhy mezi výkonem cyklu, rychlostí, ovladatelností procesu a náklady.

5. Přetížení anody

Přetížení anody neovlivňuje pouze počáteční nevratnou kapacitu a odchylku povlaku, ale také přímo ovlivňuje výkon cyklu. V systémech oxid kobalt lithný/grafit se anodový grafit často stává „úzkým hrdlem“ cyklování.

Pokud je nedostatečné zatížení anody nedostatečné, zatímco v počátečních fázích článku je méně pravděpodobné, že dojde k usazování lithia, po více cyklech zůstane struktura kladné elektrody z velké části nezměněna, zatímco anoda může být vážně poškozena a není schopna plně absorbovat ionty lithia poskytované kladnou elektrodou, což má za následek předčasnou ztrátu kapacity.

6. Množství elektrolytu

Nedostatek elektrolytu může ovlivnit výkon buněčného cyklu. Mezi hlavní příčiny patří: nedostatečné vstřikování elektrolytu, nedostatečné ponoření elektrody (např. nadměrné zhutnění nebo nedostatečná doba stárnutí) a spotřeba elektrolytu během cyklování.

Neúplný film SEI může vést k vedlejším reakcím mezi anodou a elektrolytem. Kromě toho jsou vadná místa během cyklování neustále opravována, spotřebovává se vratné lithium a elektrolyt. Proto, ať už se jedná o článek s vysokou-odolností, který dokáže vykonat stovky cyklů, nebo o článek, jehož výkon se po několika cyklech sníží, zajištění dostatečného množství elektrolytu může do určité míry zlepšit výkonnost cyklování.

7. Objektivní podmínky testování

Výsledky testu výkonu při cyklování článku jsou ovlivněny řadou vnějších podmínek, jako je rychlost nabíjení a vybíjení, vypínací napětí a proud, podmínky přebíjení a nadměrného vybíjení, testovací teplota, přerušení testu a odpor kontaktu mezi článkem a testovacím bodem. Kromě toho různé materiály mají různou citlivost na tyto podmínky.

Proto stanovení jednotných zkušebních standardů a pochopení vlastností běžně používaných materiálů může obecně splnit potřeby rutinního testování.

ACEY-BCT506-512Hstroj na třídění buněkvyužívá moderní elektronická monitorovací a řídicí zařízení namísto ruční práce ke sledování napětí, proudu, kapacity, energie, stavu formování a dalších parametrů distribuovaného vytváření baterií v reálném čase v reálném čase, diagnostikuje a řeší poruchy, zaznamenává a analyzuje relevantní data, aby bylo možné realizovat bezobslužné a dávkové zpracování v procesu formování.

Stejně jako „princip sudu“ je výkon buněčného cyklování nakonec určen nejslabším článkem a tyto faktory se často navzájem ovlivňují. Při stejných materiálech a výrobní úrovni znamená vyšší výkon při cyklování obecně nižší hustotu energie. Proto je klíčové najít rovnováhu mezi uspokojením potřeb zákazníků a zajištěním konzistentní výroby článků. To je hlavní úkol zlepšení cyklistického výkonu.

Acey Intelligent se specializuje na poskytování jedno{0}}řešení na jednom místě pro polo-automatické/plně{2}}automatické montážní linky lithiových bateriových sad používaných v ESS, UAV, E-kole, E-koloběžkách, elektrických nářadích, dvou/tříkolových vozících atd. Kromě toho poskytujeme kompletní sadu zařízení na třídění baterií, bateriový balicí stroj, S Stroj na lepení izolačního papíru, tester CCD, ruční / automatický bodový svařovací stroj, tester BMS, komplexní tester baterií a testovací systém baterií atd.

Kontaktujte nyní