Důležitost cyklického výkonu pro lithium-iontové baterie je samozřejmá; dále, z makro pohledu delší životnost cyklu znamená sníženou spotřebu zdrojů. V důsledku toho jsou faktory ovlivňující výkon cyklu kritickým faktorem pro každého, kdo se zabývá průmyslem lithiových baterií. Níže je uvedeno několik faktorů, které mohou ovlivnit výkon cyklu baterie.
Typ materiálu:Výběr materiálu je primárním faktorem ovlivňujícím výkon lithium-iontové baterie. Pokud jsou vybrány materiály se špatným výkonem cyklu, nelze zaručit životnost článku, bez ohledu na to, jak dobrý může být návrh procesu nebo kvalita výroby. Naopak, pokud jsou vybrány lepší materiály, může výkon cyklu zůstat přiměřeně dobrý, i když se během následné výroby vyskytnou drobné problémy (např. článek využívající oxid lithný a kobaltnatý se specifickou kapacitou pouze ~135,5 mAh/g a náchylný k lithiovému pokovování vykázal prudký pokles kapacity po něco málo přes sto cyklů při 1C, přesto si udržely více než 90 % kapacity při dalších cyklech 5000 C; nalezené částice po 5000 cyklech černého grafu anoda po demontáži stále vykazovala normální cyklus). Z materiálového hlediska je výkon cyklu plného článku určen „slabším článkem“ mezi dvěma páry: katodovým -rozhraním elektrolytu a anodovým{12}}elektrolytovým rozhraním.
Špatný výkon materiálového cyklu může pramenit ze dvou hlavních příčin: rychlé změny krystalové struktury během cyklu, které brání pokračující interkalaci/de{0}}interkalaci lithia, nebo selhání aktivního materiálu a elektrolytu při vytváření husté, jednotné mezifázové vrstvy pevného elektrolytu (SEI). To vede k předčasným vedlejším reakcím mezi aktivním materiálem a elektrolytem, což způsobuje rychlou spotřebu elektrolytu a tím zhoršuje životnost. Pokud je při návrhu článku vybrán materiál se špatným výkonem cyklu pro jednu elektrodu, není třeba vybírat vysoce výkonný materiál pro druhou elektrodu, protože by to vedlo k plýtvání.
Hustota zhutnění katody a anody:Zatímco vysoká hustota zhutnění pro katodu a anodu může zvýšit hustotu energie článku, do určité míry také snižuje výkonnost cyklu materiálů. Teoreticky vyšší hustota zhutnění znamená větší strukturální poškození materiálu-struktury, která je zásadní pro cyklovatelnost lithium-iontové baterie. Kromě toho se články s vysokou hustotou zhutnění ve svých kladných a záporných elektrodách snaží udržet dostatek elektrolytu, což je faktor nezbytný pro udržení normálního nebo prodlouženého cyklování.
vlhkost:Nadměrná vlhkost spouští vedlejší reakce s aktivními materiály v elektrodách, poškozuje jejich strukturu a zhoršuje životnost; brání také správné tvorbě mezifázové vrstvy pevného elektrolytu (SEI). I když je obtížné stopová množství vlhkosti úplně odstranit, mohou ve skutečnosti do určité míry pomoci zachovat výkonnost buněk.
Hustota povlaku:Izolovat hustotu povlaku jako jedinou proměnnou pro posouzení jejího dopadu na cyklování je prakticky nemožné. Nekonzistence v hustotě povlaku nevyhnutelně vedou ke změnám kapacity nebo rozdílům v počtu navíjecích nebo stohovacích vrstev. U článků stejného modelu, kapacity a materiálového složení se snížením hustoty povlaku účinně zvýší počet navíjecích nebo stohovacích vrstev; výsledné zvýšení materiálu separátoru umožňuje větší absorpci elektrolytu, čímž podporuje životnost cyklu. I když nižší hustota povlaku může zvýšit rychlost a usnadnit odstraňování vlhkosti během vypalování elektrod a holých buněk, představuje problémy: přesnost povlaku se obtížněji kontroluje a velké částice v aktivním materiálu mohou nepříznivě ovlivnit procesy povlakování a kalandrování. Navíc zvýšení počtu vrstev vyžaduje více fólií a separátorového materiálu, což vede k vyšším nákladům a nižší hustotě energie. Proto je nutné vyvážené hodnocení.
Přebytek anody:Určení vhodné úrovně přebytku anody vyžaduje zvážení faktorů nad rámec pouhé počáteční nevratné ztráty kapacity a odchylek hustoty povlaku; kritickým hlediskem je také dopad na životnost cyklu. V systémech Lithium Cobalt Oxide (LCO) a grafitových systémech se grafitová anoda často stává „slabým článkem“ během cyklování. Pokud je přebytek anody nedostatečný, nemusí k lithiovému pokovení zpočátku dojít; avšak po stovkách cyklů zůstává katodová struktura relativně stabilní, zatímco anodová struktura trpí vážnou degradací. V důsledku toho již anoda nemůže plně přijímat lithiové ionty dodávané katodou, což vede k pokovování lithiem a předčasnému vyblednutí kapacity. Množství elektrolytu: Existují tři hlavní důvody, proč nedostatek elektrolytu ovlivňuje životnost. Za prvé, počáteční objem náplně je nedostatečný. Za druhé, navzdory dostatečnému objemu náplně je doba stárnutí příliš krátká nebo smáčení elektrolytu není úplné kvůli faktorům, jako je nadměrné zhutnění elektrody. Za třetí, elektrolyt uvnitř článku se během cyklování vyčerpá.
ACEY-BA3040-20tester životnosti baterieslouží k testování životnosti, spolehlivosti, kapacity a dalších parametrů akumulátorové sady pomocí testu cyklického nabíjení a vybíjení.
Pokud jde o třetí bod, kompatibilita mezi elektrodami (zejména anodou) a elektrolytem se mikroskopicky projevuje vytvořením husté, stabilní mezifázové vrstvy pevného elektrolytu (SEI); makroskopicky je pozorován prostřednictvím rychlosti spotřeby elektrolytu během cyklování. Neúplný film SEI nedokáže účinně zabránit vedlejším reakcím mezi anodou a elektrolytem, což vede ke spotřebě elektrolytu. Kromě toho defekty ve filmu SEI spouštějí nepřetržitou-formaci filmu během cyklování, což spotřebovává jak reverzibilní zdroj lithia, tak elektrolyt. Ať už článek podstoupí stovky cyklů nebo zaznamená pokles výkonu po pouhých několika desítkách, pokud se elektrolyt po cyklování vyčerpá, přestože je zpočátku dostatečný, zvýšení retence elektrolytu pravděpodobně do určité míry zlepší výkon cyklu.
Podmínky objektivního testu:Výsledky testu výkonu cyklu mohou v různé míře ovlivnit externí faktory,-jako je rychlost nabíjení/vybíjení, vypínací-napětí,-vypínací proudy, přebití/přebití-vybití, teplota testovací komory, náhlá přerušení a odpor kontaktu mezi testovacími sondami a článkem-. Kromě toho různé materiály vykazují různou citlivost na tyto faktory; pro rutinní operace by však mělo stačit přijetí standardizovaných zkušebních protokolů a porozumění společným a specifickým vlastnostem klíčových materiálů.
Shrnutí:Podobně jako u „principu kbelíku“ (nebo zákona minima) je konečným určujícím faktorem výkonu buněčného cyklu „nejkratší osnova“-jediný nejvíce omezující faktor z mnoha proměnných, které se hrají. Navíc se tyto faktory vzájemně ovlivňují. Vzhledem k identickým materiálům a výrobním možnostem je vyšší životnost cyklu často za cenu nižší hustoty energie. Prvořadým cílem je proto identifikovat optimální rovnováhu, která splňuje požadavky zákazníků a zároveň zajišťuje maximální konzistenci při výrobě článků.
O nás
Acey Nová energiese zaměřuje na poskytování polo{0}}automatických a plně automatizovaných řešení montážních linek pro lithium-iontové baterie používané v odvětvích, jako jsou systémy pro skladování energie (ESS), drony, elektrokola, elektrokoloběžky, elektrické nářadí a dvou- nebo tří{5}}kolová elektrická vozidla. Nabízíme také komplexní sadu zařízení pokrývající celý proces montáže baterií-včetně třídiček baterií, stroje na lepení izolačního papíru, testeru CCD, ručních/automatických bodových svářeček, testerů BMS, komplexních testerů výkonu baterií a testerů baterií-, abychom zákazníkům pomohli dosáhnout efektivní, inteligentní a-výroby ve velkém měřítku.
