Pomen delovanja cikla za litij-ionske baterije je samoumeven; poleg tega z makro perspektive daljša življenjska doba cikla pomeni manjšo porabo virov. Posledično so dejavniki, ki vplivajo na delovanje cikla, ključnega pomena za vse, ki sodelujejo v industriji litijevih baterij. Spodaj je opisanih več dejavnikov, ki lahko vplivajo na zmogljivost cikla baterije.
Vrsta materiala:Izbira materiala je glavni dejavnik, ki vpliva na zmogljivost litij{0}}ionske baterije. Če so izbrani materiali s slabo zmogljivostjo cikla, ni mogoče zagotoviti življenjske dobe celice v ciklu, ne glede na to, kako dobra je zasnova procesa ali kakovost izdelave. Nasprotno, če so izbrani vrhunski materiali, lahko zmogljivost cikla ostane razmeroma dobra, tudi če pride do manjših težav med nadaljnjo proizvodnjo (npr. celica, ki uporablja litij-kobaltov oksid s specifično kapaciteto samo ~135,5 mAh/g in je nagnjena k litijevi prevleki, je pokazala močan padec zmogljivosti po nekaj več kot sto ciklih pri 1C, vendar je ohranila več kot 90 % zmogljivosti po 500 ciklih pri 1C 0,5C; druga celica, za katero so ob razstavljanju ugotovili delce črnega grafita na anodi, je še vedno kazala normalno delovanje cikla). Z vidika materialov je delovanje cikla polne celice določeno s "šibkejšim členom" med dvema paroma: vmesnikom katoda-elektrolita in vmesnikom anode-elektrolita.
Slabo delovanje cikla materiala lahko izvira iz dveh glavnih vzrokov: hitre spremembe kristalne strukture med ciklom, ki preprečujejo nadaljnjo interkalacijo/de{0}}interkalacijo litija, ali nezmožnost aktivnega materiala in elektrolita, da tvorita gosto, enakomerno plast medfaze trdnega elektrolita (SEI). Slednje povzroči prezgodnje stranske reakcije med aktivnim materialom in elektrolitom, kar povzroči hitro porabo elektrolita in s tem zmanjša življenjsko dobo cikla. Če je med načrtovanjem celice za eno elektrodo izbran material s slabo ciklično zmogljivostjo, za drugo ni treba izbrati materiala z visoko-zmogljivostjo, saj bi to povzročilo odpadke.
Gostota zbijanja katode in anode:Medtem ko lahko visoka gostota stiskanja za katodo in anodo poveča energijsko gostoto celice, do neke mere ogroža tudi delovanje cikla materialov. Teoretično večja gostota stiskanja pomeni večjo strukturno poškodbo materiala-strukture, ki je bistvenega pomena za sposobnost cikliranja litij-ionske baterije. Poleg tega se celice z visoko gostoto stiskanja v svojih pozitivnih in negativnih elektrodah borijo za ohranitev zadostne količine elektrolita, dejavnika, ki je bistven za vzdrževanje normalnega ali podaljšanega cikla.
Vlaga:Prekomerna vlaga sproži stranske reakcije z aktivnimi materiali v elektrodah, poškoduje njihovo strukturo in skrajša življenjsko dobo; prav tako ovira pravilno tvorbo plasti medfaze trdnega elektrolita (SEI). Čeprav je sledove vlage težko popolnoma odstraniti, lahko dejansko do neke mere pomagajo ohraniti delovanje celic.
Gostota premaza:Izolacija gostote premaza kot ene spremenljivke za oceno njenega vpliva na kolesarjenje je praktično nemogoča. Nedoslednosti v gostoti prevleke neizogibno vodijo do razlik v zmogljivosti ali razlik v številu navitih ali zloženih plasti. Za celice istega modela, zmogljivosti in materialne sestave znižanje gostote prevleke učinkovito poveča število navitih ali zloženih plasti; posledično povečanje materiala separatorja omogoča večjo absorpcijo elektrolita in s tem podpira življenjsko dobo cikla. Medtem ko lahko nižja gostota prevleke poveča zmogljivost hitrosti in olajša odstranjevanje vlage med pečenjem elektrod in golih -celic, predstavlja izziv: natančnost prevleke postane težje nadzorovati, veliki delci v aktivnem materialu pa lahko negativno vplivajo na postopke prevleke in kalandriranja. Poleg tega povečanje števila plasti zahteva več folije in ločilnega materiala, kar vodi do višjih stroškov in nižje energijske gostote. Zato je potrebna uravnotežena ocena.
Presežek anode:Določanje ustrezne ravni presežka anode zahteva upoštevanje dejavnikov, ki presegajo samo začetno nepopravljivo izgubo zmogljivosti in odstopanja gostote prevleke; kritičen dejavnik je tudi vpliv na življenjsko dobo. V sistemih litijevega kobaltovega oksida (LCO) in grafitnih sistemih grafitna anoda pogosto postane "šibki člen" med kroženjem. Če je presežek anode nezadosten, morda na začetku ne bo prišlo do litijske prevleke; vendar pa po več sto ciklih struktura katode ostane razmeroma stabilna, medtem ko se struktura anode močno poslabša. Posledično anoda ne more več v celoti sprejeti litijevih ionov, ki jih dovaja katoda, kar vodi do litijeve prevleke in prezgodnjega zmanjšanja zmogljivosti. Količina elektrolita: Obstajajo trije glavni razlogi, zakaj nezadostna količina elektrolita vpliva na življenjsko dobo cikla. Prvič, začetni volumen polnjenja je neustrezen. Drugič, kljub zadostni prostornini polnjenja je čas staranja prekratek ali pa je omočenje elektrolita nepopolno zaradi dejavnikov, kot je prekomerno zbijanje elektrode. Tretjič, elektrolit v celici se med kroženjem izčrpa.
ACEY-BA3040-20tester življenjskega cikla baterijese uporablja za testiranje življenjske dobe, zanesljivosti, zmogljivosti in drugih parametrov paketa baterij s testom cikličnega polnjenja in praznjenja.
Kar zadeva tretjo točko, se združljivost med elektrodama (zlasti anodo) in elektrolitom mikroskopsko kaže s tvorbo gostega, stabilnega medfaznega sloja trdnega elektrolita (SEI); makroskopsko jo opazujemo skozi hitrost porabe elektrolitov med kolesarjenjem. Nepopolna folija SEI ne uspe učinkovito preprečiti stranskih reakcij med anodo in elektrolitom, kar povzroči porabo elektrolita. Poleg tega napake v filmu SEI sprožijo neprekinjeno pre-oblikovanje filma med kroženjem, ki porablja tako reverzibilni vir litija kot elektrolit. Ne glede na to, ali je celica podvržena več sto ciklom ali doživi upad delovanja po samo nekaj desetih, če se elektrolit po ciklu izčrpa, čeprav ga je bilo na začetku dovolj, bo povečanje zadrževanja elektrolita verjetno do neke mere izboljšalo delovanje cikla.
Objektivni testni pogoji:Zunanji dejavniki,-kot so stopnje polnjenja/praznjenja, izklopne-napetosti, izklopni-tokovi polnjenja, dogodki prenapolnjenosti/prekomerne-praznjenosti, temperatura preskusne komore, nenadne prekinitve in kontaktni upor med preskusnimi sondami in celico-lahko v različnih stopnjah vplivajo na rezultate preskusa delovanja cikla. Poleg tega so različni materiali različno občutljivi na te dejavnike; vendar bi moralo sprejetje standardiziranih testnih protokolov ter razumevanje skupnih in posebnih značilnosti ključnih materialov zadoščati za rutinske operacije.
Povzetek:Podobno kot »načelo vedra« (ali zakon minimuma) je končna determinanta delovanja celičnega cikla »najkrajši krog«-in najbolj omejujoč dejavnik med številnimi spremenljivkami. Poleg tega ti dejavniki vplivajo drug na drugega. Glede na enake materiale in proizvodne zmogljivosti je višja življenjska doba pogosto posledica nižje energijske gostote. Zato je glavni cilj ugotoviti optimalno ravnotežje, ki izpolnjuje zahteve kupcev, hkrati pa zagotavlja največjo doslednost pri proizvodnji celic.
O nas
Acey Nova energijase posveča zagotavljanju pol-avtomatiziranih in popolnoma avtomatiziranih rešitev za tekoče linije za litij-ionske baterijske pakete, ki se uporabljajo v sektorjih, kot so sistemi za shranjevanje energije (ESS), droni, e-kolesa, e-skuterji, električna orodja in dvo- ali tri-kolesna električna vozila. Ponujamo tudi obsežen nabor opreme, ki pokriva celoten postopek sestavljanja baterij-vključno s sortirniki baterij, strojem za lepljenje izolacijskega papirja, testerjem CCD, ročnimi/avtomatskimi točkovnimi varilniki, preizkuševalci BMS, celovitimi preizkuševalci zmogljivosti baterij in preizkuševalci baterijskih paketov-, da strankam pomagamo doseči učinkovito, inteligentno in-velikoserijsko proizvodnjo.
