Vikten av cykelprestanda för litium-jonbatterier är självklart; ur ett makroperspektiv innebär en längre livslängd dessutom minskad resursförbrukning. Följaktligen är faktorerna som påverkar cykelprestanda en kritisk faktor för alla som är involverade i litiumbatteriindustrin. Nedan beskrivs flera faktorer som kan påverka battericykelns prestanda.
Materialtyp:Materialval är den primära faktorn som påverkar litium-jonbatteriets prestanda. Om material med dålig cykelprestanda väljs kan cellens cykellivslängd inte garanteras, oavsett hur väl processdesignen eller tillverkningskvaliteten kan vara. Omvänt, om överlägsna material väljs, kan cykelprestandan förbli ganska bra även om det finns mindre problem under efterföljande tillverkning (t.ex. en cell som använder litiumkoboltoxid med en specifik kapacitet på endast ~135,5 mAh/g och benägen för litiumplätering visade en kraftig minskning i kapacitet efter drygt hundra cykler vid 1C, men bibehölls över 90 % efter 0 cykler. 0,5C, en annan cell, som visade sig ha svarta grafitpartiklar på anoden vid demontering, uppvisade fortfarande normal cykelprestanda). Ur ett materialperspektiv bestäms cykelprestanda för en hel cell av den "svagare länken" mellan de två parningarna: katod-elektrolytgränssnittet och anod-elektrolytgränssnittet.
Dålig materialcykelprestanda kan bero på två huvudorsaker: snabba förändringar i kristallstrukturen under cykling som förhindrar fortsatt litiuminterkalering/de-interkalering, eller att det aktiva materialet och elektrolyten inte bildar ett tätt, enhetligt Solid Electrolyte Interphase-skikt (SEI). Det senare leder till för tidiga sidoreaktioner mellan det aktiva materialet och elektrolyten, vilket orsakar snabb elektrolytförbrukning och försämrar därmed cykellivslängden. Under celldesign, om ett material med dålig cykelprestanda väljs för en elektrod, finns det inget behov av att välja ett material med hög-prestanda för den andra, eftersom det skulle leda till slöseri.
Katod- och anodkomprimeringsdensitet:Även om hög packningsdensitet för katoden och anoden kan öka cellens energitäthet, äventyrar den också materialens cykelprestanda i viss utsträckning. Teoretiskt sett innebär högre packningsdensitet större strukturella skador på materialet-en struktur som är grundläggande för litium-jonbatteriets cyklbarhet. Vidare kämpar celler med hög packningsdensitet i sina positiva och negativa elektroder för att behålla tillräckligt med elektrolyt, en faktor som är avgörande för att upprätthålla normal eller långvarig cykling.
Fukt:Överdriven fukt utlöser sidoreaktioner med de aktiva materialen i elektroderna, skadar deras struktur och försämrar cykellivslängden; det hindrar också korrekt bildning av SEI-skiktet (Solid Electrolyte Interphase). Men även om spårmängder av fukt är svåra att eliminera helt, kan de faktiskt bidra till att upprätthålla cellprestanda i viss utsträckning.
Beläggningstäthet:Att isolera beläggningstätheten som en enda variabel för att bedöma dess inverkan på cykling är praktiskt taget omöjligt. Inkonsekvenser i beläggningstätheten leder oundvikligen till variationer i kapacitet eller skillnader i antalet lindnings- eller staplingsskikt. För celler av samma modell, kapacitet och materialsammansättning ökar en sänkning av beläggningstätheten effektivt antalet lindnings- eller staplingsskikt; den resulterande ökningen av separatormaterial möjliggör större elektrolytabsorption, vilket stöder cykellivslängden. Medan lägre beläggningstäthet kan förbättra hastighetsförmågan och underlätta fuktavlägsnande under elektrod- och -gräddning, innebär det utmaningar: beläggningsprecisionen blir svårare att kontrollera och stora partiklar i det aktiva materialet kan negativt påverka beläggnings- och kalandreringsprocesserna. Att öka antalet lager kräver dessutom mer folie och separatormaterial, vilket leder till högre kostnader och lägre energitäthet. Därför krävs en balanserad bedömning.
Anodöverskott:Att bestämma den lämpliga nivån av anodöverskott kräver att man beaktar faktorer utöver bara initial irreversibel kapacitetsförlust och beläggningstäthetsavvikelser; påverkan på cykellivslängden är också en kritisk faktor. I litiumkoboltoxid (LCO) och grafitsystem blir grafitanoden ofta den "svaga länken" under cykling. Om anodöverskottet är otillräckligt kan litiumplätering inte inträffa initialt; emellertid, efter hundratals cykler, förblir katodstrukturen relativt stabil medan anodstrukturen lider av allvarlig försämring. Följaktligen kan anoden inte längre fullt ut acceptera litiumjonerna som tillförs av katoden, vilket leder till litiumplätering och för tidig kapacitetsblekning. Elektrolytmängd: Det finns tre huvudorsaker till att otillräcklig elektrolyt påverkar cykelns livslängd. För det första är den initiala påfyllningsvolymen otillräcklig. För det andra, trots tillräcklig fyllningsvolym, är åldringstiden för kort, eller så är elektrolytvätning ofullständig på grund av faktorer som överdriven elektrodkomprimering. För det tredje töms elektrolyten inuti cellen under cykling.
ACEY-BA3040-20batterilivscykeltestareanvänds för att testa batteripaketets livslängd, tillförlitlighet, kapacitet och andra parametrar genom cykliskt laddnings- och urladdningstest.
Beträffande den tredje punkten manifesteras kompatibiliteten mellan elektroderna (särskilt anoden) och elektrolyten mikroskopiskt genom bildandet av ett tätt, stabilt Solid Electrolyte Interphase (SEI) skikt; makroskopiskt observeras det genom graden av elektrolytförbrukning under cykling. En ofullständig SEI-film lyckas inte effektivt förhindra sidoreaktioner mellan anoden och elektrolyten, vilket leder till elektrolytförbrukning. Dessutom utlöser defekter i SEI-filmen kontinuerlig re-bildning av filmen under cykling, vilket förbrukar både den reversibla litiumkällan och elektrolyten. Oavsett om en cell genomgår hundratals cykler eller upplever ett prestandafall efter bara några dussin, om elektrolyten är utarmad efter cykling trots att den är tillräcklig initialt, kommer en ökning av elektrolytretentionen sannolikt att förbättra cykelns prestanda i viss utsträckning.
Objektiva testvillkor:Externa faktorer-som laddnings-/urladdningshastigheter, avstängnings-spänningar, laddningsavbrott-strömmar, överladdning/över-urladdningshändelser, testning av kammartemperatur, plötsliga avbrott och kontaktresistans mellan testsonder och cellen-kan alla påverka testresultaten för cykelprestanda i varierande grad. Dessutom uppvisar olika material olika känslighet för dessa faktorer; att anta standardiserade testprotokoll och förstå gemensamma drag och specifika egenskaper hos nyckelmaterial bör dock räcka för rutinoperationer.
Sammanfattning:Ungefär som "hinkprincipen" (eller lagen om minimum) är den yttersta bestämningsfaktorn för en cells cykelprestanda den "kortaste staven"-den enskilt mest begränsande faktorn bland de många variablerna som spelar. Dessutom interagerar dessa faktorer med varandra. Givet identiska material och tillverkningsmöjligheter, kommer högre livslängd ofta till priset av lägre energitäthet. Därför är det primära målet att identifiera den optimala balansen som möter kundernas krav samtidigt som man säkerställer maximal konsekvens i celltillverkningen.
Om oss
Acey New Energyär dedikerad till att tillhandahålla halv-automatiska och helautomatiska monteringslinjelösningar för litium-jonbatterier som används i sektorer som energilagringssystem (ESS), drönare,-cyklar, e-skotrar, elverktyg och två- eller tre-elfordon. Vi erbjuder också en omfattande svit av utrustning som täcker hela batterimonteringsprocessen-inklusive batterisorterare, isoleringspappersstickningsmaskin, CCD-testare, manuella/automatiska punktsvetsare, BMS-testare, batteriomfattande prestandatestare och batteripacktestare-för att hjälpa kunder att uppnå effektiv, intelligent och stor-produktion.
