Važnost performansi ciklusa za litij-ionske baterije se podrazumijeva; nadalje, iz makro perspektive, dulji životni ciklus implicira smanjenu potrošnju resursa. Posljedično, čimbenici koji utječu na performanse ciklusa ključno su razmatranje za svakoga tko je uključen u industriju litijevih baterija. U nastavku je navedeno nekoliko čimbenika koji mogu utjecati na performanse ciklusa baterije.
Vrsta materijala:Odabir materijala primarni je faktor koji utječe na učinkovitost litij{0}}ionske baterije. Ako se odaberu materijali s lošim performansama ciklusa, ne može se jamčiti vijek ciklusa ćelije, bez obzira na to koliko je dobar dizajn procesa ili kvaliteta proizvodnje. Nasuprot tome, ako se odaberu vrhunski materijali, izvedba ciklusa može ostati razumno dobra čak i ako postoje manji problemi tijekom naknadne proizvodnje (npr. ćelija koja koristi litij kobalt oksid sa specifičnim kapacitetom od samo ~135,5 mAh/g i sklona litijskoj presvlaci pokazala je nagli pad kapaciteta nakon nešto više od stotinu ciklusa na 1C, ali je ipak zadržala preko 90% kapaciteta nakon 500 ciklusa na 0,5C; druga ćelija, za koju je nakon rastavljanja otkriveno da ima čestice crnog grafita na anodi, i dalje je imala normalan ciklus). Iz perspektive materijala, izvedba ciklusa pune ćelije određena je "slabijom vezom" između dva uparivanja: sučelja katode-elektrolita i sučelja anode-elektrolita.
Loša izvedba ciklusa materijala može proizaći iz dva glavna uzroka: brze promjene u kristalnoj strukturi tijekom ciklusa koje sprječavaju kontinuiranu interkalaciju/de{0}}interkalaciju litija ili neuspjeh aktivnog materijala i elektrolita da formiraju gusti, jednolični međufazni sloj čvrstog elektrolita (SEI). Potonje dovodi do preuranjenih sporednih reakcija između aktivnog materijala i elektrolita, uzrokujući brzu potrošnju elektrolita i time smanjujući životni vijek ciklusa. Tijekom projektiranja ćelije, ako se za jednu elektrodu odabere materijal s lošim ciklusom, nema potrebe za odabirom materijala visokih-učinkovitosti za drugu jer bi to rezultiralo otpadom.
Gustoća zbijanja katode i anode:Iako visoka gustoća sabijanja za katodu i anodu može povećati gustoću energije ćelije, ona također u određenoj mjeri ugrožava performanse ciklusa materijala. Teoretski, veća gustoća zbijanja implicira veće strukturno oštećenje materijala-strukture koja je temeljna za cikličnost litij-ionske baterije. Nadalje, stanice s visokom gustoćom zbijanja u svojim pozitivnim i negativnim elektrodama bore se da zadrže dovoljno elektrolita, čimbenika ključnog za održavanje normalnog ili produženog ciklusa.
Vlaga:Prekomjerna vlaga izaziva nuspojave s aktivnim materijalima u elektrodama, oštećujući njihovu strukturu i smanjujući vijek trajanja; također sprječava pravilno formiranje međufaznog sloja čvrstog elektrolita (SEI). Međutim, dok je tragove vlage teško potpuno eliminirati, oni zapravo mogu do neke mjere pomoći u održavanju performansi stanica.
Gustoća premaza:Gotovo je nemoguće izdvojiti gustoću premaza kao jednu varijablu za procjenu njezina utjecaja na biciklizam. Nedosljednosti u gustoći premaza neizbježno dovode do varijacija u kapacitetu ili razlika u broju slojeva za namatanje ili slaganje. Za ćelije istog modela, kapaciteta i sastava materijala, smanjenje gustoće premaza učinkovito povećava broj slojeva namotavanja ili slaganja; rezultirajuće povećanje materijala separatora omogućuje veću apsorpciju elektrolita, čime se podupire životni ciklus. Iako manja gustoća premaza može povećati brzinu i olakšati uklanjanje vlage tijekom pečenja elektroda i golih-ćelija, to predstavlja izazov: preciznost premaza postaje teže kontrolirati, a velike čestice unutar aktivnog materijala mogu nepovoljno utjecati na procese premazivanja i kalandriranja. Dodatno, povećanje broja slojeva zahtijeva više folije i materijala za razdvajanje, što dovodi do viših troškova i manje gustoće energije. Stoga je potrebna uravnotežena procjena.
Višak anode:Određivanje odgovarajuće razine viška anode zahtijeva razmatranje čimbenika izvan samog početnog ireverzibilnog gubitka kapaciteta i odstupanja gustoće premaza; utjecaj na vijek ciklusa također je kritično razmatranje. U litij kobalt oksidu (LCO) i grafitnim sustavima, grafitna anoda često postaje "slaba karika" tijekom ciklusa. Ako je višak anode nedostatan, možda neće doći do presvlačenja litijem u početku; međutim, nakon stotina ciklusa, struktura katode ostaje relativno stabilna dok struktura anode trpi ozbiljnu degradaciju. Posljedično, anoda više ne može u potpunosti prihvatiti litijeve ione koje dovodi katoda, što dovodi do presvlačenja litija i preranog gubitka kapaciteta. Količina elektrolita: Tri su glavna razloga zašto nedovoljna količina elektrolita utječe na vijek trajanja ciklusa. Prvo, početni volumen punjenja je neadekvatan. Drugo, unatoč dovoljnom volumenu punjenja, vrijeme starenja je prekratko ili je vlaženje elektrolita nepotpuno zbog čimbenika kao što je prekomjerno zbijanje elektrode. Treće, elektrolit unutar ćelije se troši tijekom ciklusa.
ACEY-BA3040-20tester životnog ciklusa baterijekoristi se za testiranje životnog vijeka, pouzdanosti, kapaciteta i drugih parametara baterije kroz test cikličkog punjenja i pražnjenja.
Što se tiče treće točke, kompatibilnost između elektroda (osobito anode) i elektrolita se mikroskopski očituje stvaranjem gustog, stabilnog međufaznog sloja čvrstog elektrolita (SEI); makroskopski se promatra kroz brzinu potrošnje elektrolita tijekom cikliranja. Nepotpuni SEI film ne uspijeva učinkovito spriječiti sporedne reakcije između anode i elektrolita, što dovodi do potrošnje elektrolita. Nadalje, nedostaci u SEI filmu pokreću kontinuiranu re-formaciju filma tijekom ciklusa, koji troši i reverzibilni izvor litija i elektrolit. Bilo da stanica prolazi stotine ciklusa ili doživi pad performansi nakon samo nekoliko desetaka, ako se elektrolit iscrpi nakon ciklusa unatoč tome što je u početku bio dovoljan, povećanje zadržavanja elektrolita vjerojatno će do neke mjere poboljšati performanse ciklusa.
Uvjeti objektivnog ispitivanja:Vanjski čimbenici-kao što su brzine punjenja/pražnjenja, naponi-isključivanja, struje-prekidanja punjenja, događaji prenapunjenosti/prekomjernog{3}}pražnjenja, temperatura komore za ispitivanje, iznenadni prekidi i kontaktni otpor između ispitnih sondi i ćelije-mogu utjecati na rezultate ispitivanja performansi ciklusa u različitim stupnjevima. Osim toga, različiti materijali pokazuju različitu osjetljivost na te čimbenike; međutim, usvajanje standardiziranih protokola testiranja i razumijevanje zajedničkih karakteristika i specifičnih karakteristika ključnih materijala trebalo bi biti dovoljno za rutinske operacije.
Sažetak:Slično kao i "načelo kante" (ili zakon minimuma), krajnja determinanta izvedbe staničnog ciklusa je "najkraći rok"-pojedinačan najveći ograničavajući faktor među mnogim varijablama koje su u igri. Štoviše, ti čimbenici međusobno djeluju jedni na druge. S obzirom na identične materijale i proizvodne mogućnosti, dulji životni ciklus često dolazi po cijenu manje gustoće energije. Stoga je primarni cilj identificirati optimalnu ravnotežu koja udovoljava zahtjevima kupaca dok istovremeno osigurava maksimalnu dosljednost u proizvodnji ćelija.
O nama
Acey Nova energijaposvećena je pružanju polu-automatiziranih i potpuno automatiziranih rješenja za proizvodne linije za litij-ionske baterije koje se koriste u sektorima kao što su sustavi za pohranu energije (ESS), dronovi, e-bicikli, e-skuteri, električni alati i električna vozila na dva- ili tri-kotača. Također nudimo sveobuhvatan paket opreme koji pokriva cijeli proces sastavljanja baterija-uključujući razvrstivače baterija, stroj za lijepljenje izolacijskog papira, CCD tester, ručne/automatske aparate za točkasto zavarivanje, BMS testere, sveobuhvatne testere performansi baterija i tester paketa baterija-kako bismo pomogli klijentima u postizanju učinkovite, inteligentne i-velike proizvodnje.
