Viktigheten av syklusytelse for litium-ion-batterier sier seg selv; I et makroperspektiv innebærer dessuten en lengre sykluslevetid redusert ressursforbruk. Følgelig er faktorene som påvirker syklusytelsen en kritisk vurdering for alle som er involvert i litiumbatteriindustrien. Nedenfor er det skissert flere faktorer som kan påvirke batterisyklusytelsen.
Materialtype:Materialvalg er den primære faktoren som påvirker litium-ion-batteriytelsen. Hvis materialer med dårlig syklusytelse velges, kan ikke cellens sykluslevetid garanteres, uavhengig av hvor solid prosessdesignet eller produksjonskvaliteten måtte være. Omvendt, hvis overlegne materialer velges, kan syklusytelsen forbli rimelig god selv om det er mindre problemer under påfølgende produksjon (f.eks. en celle som bruker litiumkoboltoksid med en spesifikk kapasitet på bare ~135,5 mAh/g og utsatt for litiumplettering, viste et kraftig fall i kapasiteten etter litt over hundre sykluser ved 90 % kapasitet etter 90 %, men fortsatt over 90 % kapasitet. 0,5C; en annen celle, funnet å ha svarte grafittpartikler på anoden ved demontering, viste fortsatt normal syklusytelse). Fra et materialperspektiv bestemmes syklusytelsen til en full celle av den "svakere lenken" mellom de to paringene: katode-elektrolyttgrensesnittet og anode-elektrolyttgrensesnittet.
Dårlig materialsyklus-ytelse kan stamme fra to hovedårsaker: raske endringer i krystallstrukturen under sykling som forhindrer fortsatt litiuminterkalering/de{0}}interkalering, eller at det aktive materialet og elektrolytten ikke danner et tett, jevnt Solid Electrolyte Interphase (SEI) lag. Sistnevnte fører til for tidlige sidereaksjoner mellom det aktive materialet og elektrolytten, noe som forårsaker raskt elektrolyttforbruk og derved svekker sykluslevetiden. Under celledesign, hvis et materiale med dårlig syklusytelse velges for én elektrode, er det ikke nødvendig å velge et materiale med høy-ytelse for den andre, da dette vil resultere i avfall.
Katode- og anodekomprimeringstetthet:Mens høy komprimeringstetthet for katoden og anoden kan øke cellens energitetthet, kompromitterer det også syklusytelsen til materialene til en viss grad. Teoretisk sett innebærer høyere komprimeringstetthet større strukturell skade på materialet-en struktur som er grunnleggende for litium-ionbatteriets syklusbarhet. Videre sliter celler med høy komprimeringstetthet i deres positive og negative elektroder med å beholde tilstrekkelig elektrolytt, en faktor som er avgjørende for å opprettholde normal eller langvarig sykling.
Fuktighet:Overdreven fuktighet utløser sidereaksjoner med de aktive materialene i elektrodene, skader deres struktur og svekker sykluslivet; det hindrer også riktig dannelse av Solid Electrolyte Interphase (SEI) laget. Men selv om spormengder av fuktighet er vanskelig å eliminere helt, kan de faktisk bidra til å opprettholde celleytelsen til en viss grad.
Beleggtetthet:Det er praktisk talt umulig å isolere beleggstetthet som en enkelt variabel for å vurdere dens innvirkning på sykling. Inkonsekvens i beleggtetthet fører uunngåelig til variasjoner i kapasitet eller forskjeller i antall viklings- eller stablingslag. For celler av samme modell, kapasitet og materialsammensetning øker reduksjon av beleggtettheten effektivt antallet viklings- eller stablingslag; den resulterende økningen i separatormateriale gir større elektrolyttabsorpsjon, og støtter dermed sykluslevetiden. Mens lavere beleggstetthet kan øke hastighetskapasiteten og lette fjerning av fuktighet under elektrode- og bare-cellebaking, byr det på utfordringer: beleggpresisjon blir vanskeligere å kontrollere, og store partikler i det aktive materialet kan påvirke belegnings- og kalandreringsprosessene negativt. I tillegg krever økning av antall lag mer folie og separatormateriale, noe som fører til høyere kostnader og lavere energitetthet. Derfor kreves det en balansert vurdering.
Anodeoverskudd:Å bestemme riktig nivå av anodeoverskudd krever å vurdere faktorer utover bare innledende irreversibelt kapasitetstap og beleggstetthetsavvik; innvirkningen på sykluslivet er også en kritisk vurdering. I Lithium Cobalt Oxide (LCO) og grafittsystemer blir grafittanoden ofte det "svake leddet" under sykling. Hvis anodeoverskuddet er utilstrekkelig, kan det hende at litiumplettering ikke forekommer i begynnelsen; imidlertid, etter hundrevis av sykluser, forblir katodestrukturen relativt stabil mens anodestrukturen lider under alvorlig degradering. Følgelig kan ikke anoden lenger akseptere litiumionene som tilføres av katoden, noe som fører til litiumplettering og for tidlig kapasitetsfading. Elektrolyttmengde: Det er tre hovedårsaker til at utilstrekkelig elektrolytt påvirker sykluslivet. For det første er det innledende fyllevolumet utilstrekkelig. For det andre, til tross for tilstrekkelig fyllvolum, er aldringstiden for kort, eller elektrolyttfukting er ufullstendig på grunn av faktorer som overdreven elektrodekomprimering. For det tredje tømmes elektrolytten inne i cellen under sykling.
ACEY-BA3040-20batterilivssyklus testerbrukes til å teste levetiden, påliteligheten, kapasiteten og andre parametere til batteripakken gjennom syklisk ladnings- og utladingstest.
Når det gjelder det tredje punktet, er kompatibiliteten mellom elektrodene (spesielt anoden) og elektrolytten mikroskopisk manifestert ved dannelsen av et tett, stabilt Solid Electrolyte Interphase (SEI) lag; makroskopisk observeres det gjennom hastigheten på elektrolyttforbruket under sykling. En ufullstendig SEI-film klarer ikke effektivt å forhindre sidereaksjoner mellom anoden og elektrolytten, noe som fører til elektrolyttforbruk. Videre utløser defekter i SEI-filmen kontinuerlig re-dannelse av filmen under sykling, som forbruker både den reversible litiumkilden og elektrolytten. Enten en celle gjennomgår hundrevis av sykluser eller opplever et ytelsesfall etter bare noen få dusin, hvis elektrolytten er oppbrukt etter sykling til tross for at den er tilstrekkelig i utgangspunktet, vil økning av elektrolyttretensjonen sannsynligvis forbedre syklusytelsen til en viss grad.
Objektive testbetingelser:Eksterne faktorer-som lade-/utladningshastigheter,-avskjæringsspenninger, ladeavskjærings-strømmer, overlading/over-utladningshendelser, testing av kammertemperatur, plutselige avbrudd og kontaktmotstand mellom testprober og cellen-kan alle påvirke testresultatene for syklusytelse i varierende grad. I tillegg viser forskjellige materialer varierende følsomhet for disse faktorene; Imidlertid bør det å ta i bruk standardiserte testprotokoller og forstå fellestrekk og spesifikke egenskaper til nøkkelmaterialer være tilstrekkelig for rutineoperasjoner.
Sammendrag:På samme måte som "bøtteprinsippet" (eller minimumsloven), er den ultimate determinanten for en celles syklusytelse den "korteste staven"-den mest begrensende faktoren blant de mange variablene som spiller. Dessuten samhandler disse faktorene med hverandre. Gitt identiske materialer og produksjonsevner, kommer høyere syklusliv ofte på bekostning av lavere energitetthet. Derfor er hovedmålet å identifisere den optimale balansen som oppfyller kundenes krav og samtidig sikre maksimal konsistens i celleproduksjonen.
Om oss
Acey New Energyer dedikert til å tilby semi-automatiserte og helautomatiske samlebåndsløsninger for litium-ionbatteripakker som brukes i sektorer som energilagringssystemer (ESS), droner, e-sykler, e-scootere, elektroverktøy og to- eller tre-elektriske kjøretøyer. Vi tilbyr også en omfattende pakke med utstyr som dekker hele batterimonteringsprosessen-inkludert batterisorterere, isolasjonspapirklebemaskin, CCD-tester, manuelle/automatiske punktsveisere, BMS-testere, batteriomfattende ytelsestestere og batteripakketester-for å hjelpe kundene med å oppnå effektiv, intelligent og stor-produksjon.
