Este de la sine înțeles importanța performanței ciclului pentru bateriile cu litiu-ion; în plus, dintr-o perspectivă macro, un ciclu de viață mai lung implică un consum redus de resurse. În consecință, factorii care influențează performanța ciclului sunt o considerație critică pentru oricine implicat în industria bateriilor cu litiu. Mai jos sunt subliniați câțiva factori care pot afecta performanța ciclului bateriei.
Tip material:Selectarea materialului este factorul principal care influențează performanța bateriei cu litiu-ion. Dacă sunt alese materiale cu performanțe slabe ale ciclului, durata ciclului de viață al celulei nu poate fi garantată, indiferent de cât de solidă ar fi proiectarea procesului sau calitatea de fabricație. În schimb, dacă sunt selectate materiale superioare, performanța ciclului poate rămâne destul de bună, chiar dacă există probleme minore în timpul producției ulterioare (de exemplu, o celulă care folosește oxid de litiu cobalt cu o capacitate specifică de numai ~135,5 mAh/g și predispusă la placarea cu litiu a arătat o scădere bruscă a capacității după puțin peste o sută de cicluri la 1C, dar păstrată la capacitate de peste 5900%C; o altă celulă, care s-a dovedit a avea particule de grafit negru pe anod la dezasamblare, a prezentat încă performanțe ciclului normal). Din perspectiva materialelor, performanța ciclului unei celule complete este determinată de „legătura mai slabă” dintre cele două perechi: interfața-electrolitului catod și interfața electrolit-anodului.
Performanța slabă a ciclului materialului poate proveni din două cauze principale: modificări rapide ale structurii cristaline în timpul ciclării, care împiedică intercalarea/de{0}}intercalarea continuă a litiului sau eșecul materialului activ și a electrolitului de a forma un strat dens și uniform de interfază a electrolitului solid (SEI). Acesta din urmă duce la reacții secundare premature între materialul activ și electrolit, provocând un consum rapid de electroliți și, prin urmare, afectând viața ciclului. În timpul proiectării celulei, dacă pentru un electrod este selectat un material cu performanțe de ciclu slabe, nu este nevoie să selectați un material de-performanță ridicată pentru celălalt, deoarece acest lucru ar duce la pierderi.
Densitatea de compactare a catodului și a anodului:În timp ce densitatea mare de compactare pentru catod și anod poate crește densitatea energetică a celulei, ea compromite și performanța ciclului materialelor într-o oarecare măsură. Teoretic, o densitate mai mare de compactare implică o deteriorare structurală mai mare a materialului-o structură care este fundamentală pentru ciclabilitatea bateriei cu-litiu. În plus, celulele cu densități mari de compactare în electrozii lor pozitivi și negativi se luptă să rețină suficient electrolit, un factor esențial pentru susținerea ciclului normal sau prelungit.
Umiditate:Umiditatea excesivă declanșează reacții secundare cu materialele active din electrozi, deteriorându-le structura și afectând ciclul de viață; de asemenea, împiedică formarea corectă a stratului de interfaza de electroliți solidi (SEI). Cu toate acestea, în timp ce urmele de umiditate sunt greu de eliminat complet, ele pot ajuta de fapt la menținerea performanței celulelor într-o oarecare măsură.
Densitatea acoperirii:Izolarea densității acoperirii ca o singură variabilă pentru a evalua impactul acesteia asupra ciclului este practic imposibilă. Inconsecvențele în densitatea acoperirii conduc în mod inevitabil la variații ale capacității sau diferențe în numărul de straturi de înfășurare sau de stivuire. Pentru celulele cu același model, capacitate și compoziție materială, scăderea densității acoperirii crește efectiv numărul de straturi de înfășurare sau de stivuire; creșterea rezultată a materialului separator permite o absorbție mai mare a electroliților, susținând astfel viața ciclului. În timp ce densitatea mai mică de acoperire poate îmbunătăți capacitatea de viteză și poate facilita îndepărtarea umezelii în timpul coacerii electrozilor și celulelor goale, prezintă provocări: precizia acoperirii devine mai greu de controlat, iar particulele mari din materialul activ pot afecta negativ procesele de acoperire și calandrare. În plus, creșterea numărului de straturi necesită mai multă folie și material separator, ceea ce duce la costuri mai mari și la o densitate energetică mai mică. Prin urmare, este necesară o evaluare echilibrată.
Exces de anod:Determinarea nivelului adecvat de exces de anod necesită luarea în considerare a unor factori dincolo de pierderea inițială ireversibilă a capacității și abaterile densității acoperirii; impactul asupra ciclului de viață este, de asemenea, un aspect critic. În sistemele cu oxid de litiu cobalt (LCO) și grafit, anodul de grafit devine adesea „veriga slabă” în timpul ciclării. Dacă excesul de anod este insuficient, placarea cu litiu poate să nu aibă loc inițial; cu toate acestea, după sute de cicluri, structura catodului rămâne relativ stabilă, în timp ce structura anodică suferă o degradare severă. În consecință, anodul nu mai poate accepta pe deplin ionii de litiu furnizați de catod, ceea ce duce la placarea cu litiu și la estomparea prematură a capacității. Cantitatea de electroliți: Există trei motive principale pentru care electrolitul insuficient afectează ciclul de viață. În primul rând, volumul inițial de umplere este inadecvat. În al doilea rând, în ciuda volumului de umplere suficient, timpul de îmbătrânire este prea scurt sau umezirea electrolitului este incompletă din cauza unor factori precum compactarea excesivă a electrodului. În al treilea rând, electrolitul din interiorul celulei este epuizat în timpul ciclării.
ACEY-BA3040-20tester ciclului de viață al baterieieste utilizat pentru a testa durata de viață, fiabilitatea, capacitatea și alți parametri ai acumulatorului prin testul de încărcare și descărcare ciclică.
În ceea ce privește al treilea punct, compatibilitatea dintre electrozi (în special anodul) și electrolit se manifestă microscopic prin formarea unui strat dens, stabil de Interfaza electrolitică solidă (SEI); macroscopic, se observă prin rata consumului de electroliți în timpul ciclării. O peliculă SEI incompletă nu reușește să prevină eficient reacțiile secundare dintre anod și electrolit, ceea ce duce la consumul de electrolit. Mai mult, defectele filmului SEI declanșează o re-formare continuă a filmului în timpul ciclării, care consumă atât sursa reversibilă de litiu, cât și electrolitul. Indiferent dacă o celulă suferă sute de cicluri sau înregistrează o scădere a performanței după doar câteva zeci, dacă electrolitul este epuizat după ciclu, în ciuda faptului că este suficient inițial, creșterea retenției de electroliți este probabil să îmbunătățească performanța ciclului într-o oarecare măsură.
Condiții obiective de testare:Factorii externi-cum ar fi ratele de încărcare/descărcare, tensiunile de întrerupere-, curenții de întrerupere-încărcare, evenimentele de supraîncărcare/supra-descărcare, temperatura camerei de testare, întreruperile bruște și rezistența de contact între sondele de testare și celulă-poate influența rezultatele testelor de performanță a ciclului în grade diferite. În plus, diferite materiale prezintă sensibilități diferite la acești factori; cu toate acestea, adoptarea protocoalelor standardizate de testare și înțelegerea aspectelor comune și a caracteristicilor specifice ale materialelor cheie ar trebui să fie suficiente pentru operațiunile de rutină.
Rezumat:La fel ca „principiul găleții” (sau legea minimului), determinantul final al performanței ciclului unei celule este „cel mai scurt stave”-factorul cel mai limitator dintre numeroasele variabile aflate în joc. În plus, acești factori interacționează între ei. Având în vedere materiale și capacități de producție identice, ciclul de viață mai mare vine adesea cu prețul unei densități mai mici de energie. Prin urmare, obiectivul principal este de a identifica echilibrul optim care satisface cerințele clienților, asigurând în același timp o consistență maximă în fabricarea celulelor.
Despre noi
Acey New Energyse dedică furnizării de soluții de linie de asamblare semi-automatizate și complet automatizate pentru bateriile cu litiu-ion utilizate în sectoare precum sistemele de stocare a energiei (ESS), drone, biciclete electrice, scutere electrice, scutere electrice și vehicule electrice cu două- sau trei-roți. Oferim, de asemenea, o suită cuprinzătoare de echipamente care acoperă întregul proces de asamblare a bateriei-inclusiv sortare de baterii, mașină de lipire a hârtiei izolante, tester CCD, aparate de sudare prin puncte manuale/automate, teste BMS, teste cuprinzătoare de performanță a bateriei și tester pentru baterii-pentru a ajuta clienții să obțină o producție eficientă, inteligentă și-la scară largă.
