La importància del rendiment del cicle de les bateries d'ions de liti{0}} no cal dir-la; a més, des d'una perspectiva macro, un cicle de vida més llarg implica un consum reduït de recursos. En conseqüència, els factors que influeixen en el rendiment del cicle són una consideració crítica per a qualsevol persona implicada en la indústria de les bateries de liti. A continuació es descriuen diversos factors que poden afectar el rendiment del cicle de la bateria.
Tipus de material:La selecció del material és el factor principal que influeix en el rendiment de la bateria d'ions de liti-. Si es trien materials amb un rendiment de cicle deficient, no es pot garantir la vida del cicle de la cèl·lula, independentment de com sigui el sòlid que sigui el disseny del procés o la qualitat de fabricació. Per contra, si es seleccionen materials superiors, el rendiment del cicle pot romandre raonablement bo fins i tot si hi ha problemes menors durant la fabricació posterior (p. ex., una cèl·lula que utilitza òxid de cobalt de liti amb una capacitat específica de només ~ 135,5 mAh/g i propensa al revestiment de liti va mostrar una forta caiguda de la capacitat després de poc més de cent cicles a 1C, encara que es va mantenir una capacitat de més de 5900%; una altra cel·la, que es va trobar que tenia partícules de grafit negre a l'ànode després del desmuntatge, encara presentava un rendiment normal del cicle). Des de la perspectiva dels materials, el rendiment del cicle d'una cèl·lula completa ve determinat per l'"enllaç més feble" entre els dos aparellaments: la interfície d'electròlit del càtode-i la interfície d'electròlit-ànode.
El mal rendiment del cicle del material pot provenir de dues causes principals: canvis ràpids en l'estructura cristal·lina durant el cicle que impedeixen la intercalació/des{0}}intercalació continuada del liti, o la fallada del material actiu i l'electròlit per formar una capa d'interfase d'electròlits sòlids (SEI) densa i uniforme. Aquest últim condueix a reaccions secundaries prematures entre el material actiu i l'electròlit, provocant un consum ràpid d'electròlits i, per tant, perjudicant la vida del cicle. Durant el disseny de la cel·la, si es selecciona un material amb un rendiment de cicle baix per a un elèctrode, no cal seleccionar un material d'alt rendiment-per a l'altre, ja que fer-ho es produiria malbaratament.
Densitat de compactació de càtodes i ànodes:Tot i que l'alta densitat de compactació del càtode i l'ànode pot augmentar la densitat d'energia de la cèl·lula, també compromet el rendiment del cicle dels materials fins a cert punt. Teòricament, una densitat de compactació més alta implica un dany estructural més gran al material-una estructura que és fonamental per a la ciclabilitat de la bateria d'ions de liti-. A més, les cèl·lules amb altes densitats de compactació en els seus elèctrodes positius i negatius lluiten per retenir suficient electròlit, un factor essencial per mantenir un cicle normal o prolongat.
Humitat:L'excés d'humitat provoca reaccions secundaries amb els materials actius dels elèctrodes, danyant la seva estructura i perjudicant la vida del cicle; també dificulta la formació adequada de la capa d'interfase d'electròlits sòlids (SEI). Tanmateix, tot i que les traces d'humitat són difícils d'eliminar completament, en realitat poden ajudar a mantenir el rendiment cel·lular fins a cert punt.
Densitat de recobriment:És pràcticament impossible aïllar la densitat de recobriment com a variable única per avaluar el seu impacte en el ciclisme. Les inconsistències en la densitat del recobriment condueixen inevitablement a variacions de capacitat o diferències en el nombre de capes d'enrotllament o apilament. Per a cèl·lules del mateix model, capacitat i composició del material, reduir la densitat del recobriment augmenta de manera efectiva el nombre de capes d'enrotllament o apilament; l'augment resultant del material separador permet una major absorció d'electròlits, donant suport a la vida del cicle. Tot i que una densitat de recobriment més baixa pot millorar la capacitat de velocitat i facilitar l'eliminació d'humitat durant la cocció d'elèctrodes i cel·les nues-, presenta reptes: la precisió del recobriment es fa més difícil de controlar i les partícules grans dins del material actiu poden afectar negativament els processos de recobriment i calandrat. A més, augmentar el nombre de capes requereix més làmines i material separador, la qual cosa comporta uns costos més elevats i una menor densitat d'energia. Per tant, cal una avaluació equilibrada.
Excés d'ànode:La determinació del nivell adequat d'excés d'ànode requereix considerar factors més enllà de la pèrdua de capacitat inicial irreversible i les desviacions de la densitat del recobriment; l'impacte en la vida del cicle també és una consideració crítica. En els sistemes d'òxid de cobalt de liti (LCO) i de grafit, l'ànode de grafit sovint es converteix en l'"enllaç feble" durant el cicle. Si l'excés d'ànode és insuficient, és possible que inicialment no es produeixi el revestiment de liti; tanmateix, després de centenars de cicles, l'estructura del càtode es manté relativament estable mentre que l'estructura de l'ànode pateix una degradació severa. En conseqüència, l'ànode ja no pot acceptar completament els ions de liti subministrats pel càtode, la qual cosa fa que el revestiment de liti s'esvaeixi prematurament. Quantitat d'electròlits: hi ha tres raons principals per les quals l'electròlit insuficient afecta la vida del cicle. En primer lloc, el volum d'ompliment inicial és insuficient. En segon lloc, malgrat el volum d'ompliment suficient, el temps d'envelliment és massa curt o la humectació de l'electròlit és incompleta a causa de factors com la compactació excessiva de l'elèctrode. En tercer lloc, l'electròlit dins de la cèl·lula s'esgota durant el cicle.
ACEY-BA3040-20Comprovador del cicle de vida de la baterias'utilitza per provar la vida útil, la fiabilitat, la capacitat i altres paràmetres de la bateria mitjançant proves de càrrega i descàrrega cícliques.
Pel que fa al tercer punt, la compatibilitat entre els elèctrodes (especialment l'ànode) i l'electròlit es manifesta microscòpicament per la formació d'una capa d'interfase d'electròlits sòlids (SEI) densa i estable; macroscòpicament, s'observa a través de la taxa de consum d'electròlits durant el ciclisme. Una pel·lícula SEI incompleta no evita eficaçment les reaccions secundaries entre l'ànode i l'electròlit, provocant el consum d'electròlits. A més, els defectes de la pel·lícula SEI desencadenen una reforma contínua de la pel·lícula durant el cicle, que consumeix tant la font de liti reversible com l'electròlit. Tant si una cèl·lula pateix centenars de cicles com si experimenta una caiguda de rendiment després d'unes poques dotzenes, si l'electròlit s'esgota després del cicle tot i ser suficient inicialment, és probable que augmentar la retenció d'electròlits millori el rendiment del cicle fins a cert punt.
Condicions de la prova objectiva:Factors externs-com ara velocitats de càrrega/descàrrega,-tensions de tall, corrents de tall-de càrrega, esdeveniments de sobrecàrrega/sobre-descàrrega, temperatura de la cambra de prova, interrupcions sobtades i resistència de contacte entre les sondes de prova i la cèl·lula-poden influir en els resultats de les proves de rendiment del cicle en diferents graus. A més, diferents materials presenten sensibilitats diferents a aquests factors; tanmateix, l'adopció de protocols de prova estandarditzats i la comprensió dels punts comuns i les característiques específiques dels materials clau hauria de ser suficient per a les operacions rutinàries.
Resum:De la mateixa manera que el "principi del cub" (o llei del mínim), el determinant final del rendiment del cicle d'una cèl·lula és "el pentagrama més curt"-el factor més limitant entre les moltes variables en joc. A més, aquests factors interactuen entre ells. Tenint en compte els materials idèntics i les capacitats de fabricació, la vida útil del cicle més alta sovint es produeix a costa d'una menor densitat d'energia. Per tant, l'objectiu principal és identificar l'equilibri òptim que compleixi els requisits del client alhora que garanteix la màxima coherència en la fabricació de cèl·lules.
Sobre nosaltres
Acey Nova Energiaes dedica a oferir solucions de línies de muntatge semi-automàtiques i totalment automatitzades per a paquets de bateries d'ions de liti-que s'utilitzen en sectors com ara sistemes d'emmagatzematge d'energia (ESS), drons, bicicletes e-, patinets elèctrics, eines elèctriques i vehicles elèctrics de dues- o tres-rodes. També oferim un conjunt complet d'equips que cobreixen tot el procés de muntatge de la bateria-incloent classificadors de bateries, màquina d'enganxar paper aïllant, provador de CCD, soldadors per punts manuals/automàtics, provadors de BMS, provadors de rendiment complet de bateries i provadors de paquets de bateries-per ajudar els clients a aconseguir una producció eficient, intel·ligent i-a gran escala.
