Які основні фактори визначають продуктивність циклу літій-іонних батарей?

Ефективність циклу літій-іонних батарей надзвичайно важлива. Це не тільки впливає на термін служби батареї, але з точки зору макроекономіки довший термін служби також означає більш ефективне використання ресурсів.

Незалежно від того, чи працюєте ви в галузі виробництва літієвих акумуляторів, чи зацікавлені в акумуляторних технологіях, розуміння факторів, які впливають на робочі характеристики літій-іонних акумуляторів, має важливе значення. Нижче наведено детальний аналіз цих ключових факторів.

1. Тип матеріалу

Вибір матеріалу є основним фактором, що визначає продуктивність літій-{0}}іонних батарей. Якщо сам матеріал має низьку циклічну продуктивність, навіть найоптимальніша конструкція процесу та ретельний виробничий процес не гарантуватимуть циклічного терміну служби елемента батареї. І навпаки, якщо вибрано чудові матеріали, навіть якщо є певні дефекти у виробничому процесі, продуктивність циклу, як правило, не буде суттєво знижена.

З матеріальної точки зору продуктивність циклу всієї батареї в основному визначається продуктивністю комбінації позитивного електрода та електроліту або продуктивністю комбінації негативного електрода та електроліту, залежно від того, що гірше.

Якщо циклічні характеристики матеріалу незадовільні, причиною можуть бути наступні причини: по-перше, кристалічна структура змінюється надто швидко під час циклювання, що перешкоджає введенню та вилученню іонів літію; по-друге, активний матеріал і електроліт не можуть утворити однорідну щільну плівку SEI, що спричиняє передчасні побічні реакції в активному матеріалі та швидке споживання електроліту, таким чином скорочуючи термін служби циклу.

На етапі проектування елемента батареї, якщо матеріал, вибраний для одного електрода, має низьку циклічну продуктивність, існує обмежений простір для покращення високої циклічної продуктивності іншого електрода, що може призвести до марної витрати ресурсів.

2. Ущільнення позитивного та негативного електродів

У той час як ущільнення позитивного та негативного електродів може збільшити щільність енергії елемента батареї, надмірне ущільнення часто негативно впливає на продуктивність циклу. Теоретично, більше ущільнення створює більше навантаження на структуру матеріалу, і стабільна структура матеріалу є важливою для стабільної циклічної роботи літій-іонних акумуляторів. Крім того, високе ущільнення може зменшити здатність електрода утримувати рідину, що є критичною вимогою для забезпечення того, щоб елемент батареї успішно завершив кілька циклів.

3. Вміст вологи

Надмірна вологість елемента батареї може спричинити побічну реакцію з активними матеріалами позитивного та негативного електродів, пошкодити структуру матеріалу та, таким чином, знизити продуктивність циклу. У той же час високий рівень вологості також є шкідливим для формування стабільної плівки SEI. Однак для невеликих кількостей вологи, які важко повністю видалити, це може допомогти зберегти загальний баланс продуктивності елемента батареї.

4. Щільність площі покриття

Практично неможливо проаналізувати вплив щільності покриття лише на циклічну продуктивність, оскільки вона одночасно впливає на властивості кількох елементів батареї. Нерівномірна щільність площі може призвести до зміни ємності або вплинути на кількість обмоток/ламінатів осередків.

Для комірок однакової моделі, ємності та матеріалу зменшення щільності площі еквівалентно збільшенню кількості обмоток або ламінатів, таким чином збільшуючи кількість сепараторів. Це допомагає поглинати більше електроліту та забезпечує стабільність циклу.

Крім того, менша щільність площі може підвищити продуктивність клітини та полегшити процес запікання та зневоднення листів електродів і оголених клітин. Однак надмірно низька щільність поверхні може ускладнити точний контроль покриття, а великі частки активного матеріалу також можуть негативно вплинути на покриття та прокат.

Збільшення кількості шарів може покращити циклічність, але для цього потрібно більше фольги та сепараторів, що призводить до вищих витрат і меншої щільності енергії. Таким чином, під час проектування та оцінювання необхідно досягти комплексного балансу між продуктивністю циклу, здатністю до швидкості, керованістю процесу та вартістю.

5. Перевантаження анода

Перевантаження анода не тільки впливає на початкову необоротну ємність і відхилення покриття, але й безпосередньо впливає на продуктивність циклу. У літій-кобальт-оксидно-графітових системах анодний графіт часто стає «вузьким місцем» циклічного використання.

Якщо недовантаження анода є недостатнім, хоча ймовірність відкладення літію на початкових стадіях елемента менша, після кількох циклів структура позитивного електрода залишиться в основному незмінною, тоді як анод може бути серйозно пошкоджений і не зможе повністю поглинати іони літію, що надаються позитивним електродом, що призведе до передчасної втрати ємності.

6. Кількість електроліту

Недостатня кількість електроліту може вплинути на продуктивність клітинного циклу. Основні причини включають: недостатнє введення електроліту, неадекватне занурення електрода (наприклад, надмірне ущільнення або недостатній час старіння) і споживання електроліту під час циклу.

Неповна плівка SEI може призвести до побічних реакцій між анодом і електролітом. Крім того, дефектні ділянки постійно ремонтуються під час циклювання, споживаючи оборотний літій та електроліт. Таким чином, незалежно від того, чи це високо{2}}надійний елемент, здатний витримувати сотні циклів, чи той, продуктивність якого погіршується після кількох циклів, забезпечення достатньої кількості електроліту може певною мірою покращити продуктивність циклу.

7. Об'єктивні умови тестування

На результати тестування продуктивності циклічної роботи клітини впливають різноманітні зовнішні умови, такі як швидкість заряду та розряду, напруга та струм відключення, умови перезаряду та надмірного розряду, температура випробування, переривання випробування та опір контакту між клітинкою та точкою випробування. Крім того, різні матеріали мають різну чутливість до цих умов.

Таким чином, встановлення єдиних стандартів тестування та розуміння властивостей широко використовуваних матеріалів може загалом задовольнити потреби рутинного тестування.

ACEY-BCT506-512Hмашина для сортування клітинвикористовує сучасні електронні пристрої моніторингу та керування замість ручної роботи для моніторингу-напруги, струму, ємності, енергії, стану формування та інших параметрів формування розподіленої батареї в реальному часі, діагностики та обробки несправностей, запису та аналізу відповідних даних, щоб реалізувати автоматичну та пакетну обробку в процесі формування.

Подібно до «принципу бочки», продуктивність клітинного циклу в кінцевому підсумку визначається найслабшою ланкою, і ці фактори часто впливають один на одного. З однаковими матеріалами та рівнем виробництва вища циклічна продуктивність зазвичай означає меншу щільність енергії. Тому ключовим моментом є знаходження балансу між задоволенням потреб клієнтів і забезпеченням стабільного виробництва клітин. Це головне завдання покращення ефективності їзди на велосипеді.

Acey Intelligent спеціалізується на наданні комплексних-рішень для напівавтоматичних/повністю-автоматичних ліній складання літієвих акумуляторних блоків, які використовуються в ESS, UAV, електро-велосипедах, е-самокатах, електроінструментах, дво-/триколісних транспортних засобах тощо. Крім того, ми надаємо повний набір обладнання для складання акумуляторних блоків, наприклад як машина для класифікації клітинок, машина для сортування акумуляторів, машина для наклеювання ізоляційного паперу, тестер ПЗС, машина для ручного/автоматичного точкового зварювання, тестер BMS, комплексний тестер для батареї та система тестування акумуляторної батареї тощо.

Зв'язатися зараз