Litium{0}}ioni-akkujen syklin suorituskyvyn merkitys on sanomattakin selvää. Lisäksi makron näkökulmasta pidempi elinkaaren käyttöikä merkitsee vähentynyttä resurssien kulutusta. Näin ollen syklin suorituskykyyn vaikuttavat tekijät ovat kriittisiä näkökohtia kaikille litiumakkuteollisuudessa työskenteleville. Alla on esitetty useita tekijöitä, jotka voivat vaikuttaa akun syklin suorituskykyyn.
Materiaalityyppi:Materiaalin valinta on tärkein tekijä, joka vaikuttaa litiumioniakun suorituskykyyn{0}}. Jos valitaan materiaaleja, joiden syklin suorituskyky on huono, kennon syklin käyttöikää ei voida taata, olipa prosessin suunnittelu tai valmistuslaatu hyvästä huolimatta. Toisaalta, jos valitaan ylivoimaiset materiaalit, syklin suorituskyky voi säilyä kohtuullisen hyvänä, vaikka myöhemmän valmistuksen aikana ilmenee pieniä ongelmia (esim. litiumkobolttioksidia käyttävä kenno, jonka ominaiskapasiteetti on vain ~135,5 mAh/g ja joka on altis litiumpinnoitteelle, osoitti jyrkkää kapasiteetin laskua hieman yli sadan jakson jälkeen 1 °C:ssa, mutta säilyi yli 90 %:n jakson jälkeen mustassa 05:ssä kennossa. grafiittihiukkasia anodilla purkamisen yhteydessä, syklin suorituskyky oli edelleen normaali). Materiaalien näkökulmasta koko kennon syklin suorituskyky määräytyy kahden parin välisen "heikomman lenkin" perusteella: katodi{11}}elektrolyyttirajapinnan ja anodi{12}}elektrolyyttirajapinnan.
Huono materiaalikierron suorituskyky voi johtua kahdesta pääasiallisesta syystä: kiderakenteen nopeista muutoksista kierron aikana, jotka estävät jatkuvan litiumin interkaloitumisen/de{0}}interkalaatioon tai aktiivisen materiaalin ja elektrolyytin epäonnistumisesta muodostaa tiivistä, yhtenäistä kiinteää elektrolyytinvälistä kerrosta (SEI). Jälkimmäinen johtaa ennenaikaisiin sivureaktioihin aktiivisen materiaalin ja elektrolyytin välillä, mikä aiheuttaa nopean elektrolyytin kulutuksen ja siten heikentää syklin käyttöikää. Jos kennon suunnittelun aikana yhdelle elektrodille valitaan materiaali, jonka syklin suorituskyky on huono, ei ole tarvetta valita -suorituskykyistä materiaalia toiselle, koska se johtaisi hukkaan.
Katodin ja anodin tiivistystiheys:Vaikka katodin ja anodin suuri tiivistystiheys voi lisätä kennon energiatiheyttä, se myös vaarantaa materiaalien syklin suorituskyvyn jossain määrin. Teoreettisesti suurempi tiivistystiheys merkitsee suurempia rakenteellisia vaurioita materiaalille, -rakenteelle, joka on olennainen litium--ioniakun kiertokelpoisuuden kannalta. Lisäksi solut, joiden tiivistystiheydet ovat korkeat positiivisissa ja negatiivisissa elektrodeissa, kamppailevat säilyttääkseen riittävästi elektrolyyttiä, mikä on olennainen tekijä normaalin tai pidennetyn syklin ylläpitämiseksi.
Kosteus:Liiallinen kosteus laukaisee sivureaktioita elektrodien aktiivisten materiaalien kanssa, mikä vahingoittaa niiden rakennetta ja lyhentää syklin käyttöikää; se myös estää SEI (Solid Electrolyte Interphase) -kerroksen oikean muodostumisen. Vaikka pieniä määriä kosteutta on vaikea poistaa kokonaan, ne voivat itse asiassa auttaa ylläpitämään solujen suorituskykyä jossain määrin.
Pinnoitteen tiheys:Pinnoitteen tiheyden eristäminen yhdeksi muuttujaksi sen vaikutuksen arvioimiseksi pyöräilyyn on käytännössä mahdotonta. Pinnoitteiden tiheyden epäjohdonmukaisuudet johtavat väistämättä kapasiteetin vaihteluihin tai eroihin käämitys- tai pinoamiskerrosten lukumäärässä. Kennoissa, joilla on sama malli, kapasiteetti ja materiaalikoostumus, pinnoitetiheyden alentaminen lisää tehokkaasti käämitys- tai pinoavien kerrosten määrää; tuloksena oleva erotinmateriaalin lisääntyminen mahdollistaa suuremman elektrolyytin imeytymisen, mikä tukee syklin käyttöikää. Vaikka pienempi pinnoitetiheys voi parantaa nopeutta ja helpottaa kosteuden poistamista elektrodien ja paljaiden solujen paistamisen aikana, se tuo haasteita: pinnoitteen tarkkuutta on vaikeampi hallita, ja suuret hiukkaset aktiivisessa materiaalissa voivat vaikuttaa haitallisesti pinnoitus- ja kalanterointiprosesseihin. Lisäksi kerrosten määrän lisääminen vaatii enemmän kalvo- ja erotinmateriaalia, mikä johtaa korkeampiin kustannuksiin ja pienempään energiatiheyteen. Siksi tarvitaan tasapainoista arviointia.
Anodiylimäärä:Sopivan anodin ylimäärän tason määrittäminen edellyttää tekijöiden huomioon ottamista pelkän alkuperäisen peruuttamattoman kapasiteetin häviön ja pinnoitteen tiheyden poikkeamien lisäksi; vaikutus syklin käyttöikään on myös kriittinen näkökohta. Litiumkobolttioksidissa (LCO) ja grafiittijärjestelmissä grafiittianodista tulee usein "heikko lenkki" pyöräilyn aikana. Jos anodin ylimäärä on riittämätön, litiumpinnoitusta ei ehkä tapahdu aluksi; kuitenkin satojen jaksojen jälkeen katodirakenne pysyy suhteellisen vakaana, kun taas anodin rakenne kärsii vakavasta rappeutumisesta. Tämän seurauksena anodi ei voi enää täysin ottaa vastaan katodin toimittamia litiumioneja, mikä johtaa litiumpinnoitukseen ja kapasiteetin ennenaikaiseen heikkenemiseen. Elektrolyyttimäärä: On kolme pääasiallista syytä, miksi riittämätön elektrolyytti vaikuttaa syklin käyttöikään. Ensinnäkin alkuperäinen täyttötilavuus on riittämätön. Toiseksi, huolimatta riittävästä täyttötilavuudesta, vanhentamisaika on liian lyhyt tai elektrolyytin kostutus on epätäydellistä johtuen tekijöistä, kuten liiallisesta elektrodien tiivistymisestä. Kolmanneksi kennon sisällä oleva elektrolyytti tyhjenee pyöräilyn aikana.
ACEY-BA3040-20akun elinkaaren testaajakäytetään akun käyttöiän, luotettavuuden, kapasiteetin ja muiden parametrien testaamiseen syklisellä lataus- ja purkaustestillä.
Mitä tulee kolmanteen kohtaan, elektrodien (erityisesti anodin) ja elektrolyytin välinen yhteensopivuus ilmenee mikroskooppisesti tiiviin, stabiilin kiinteän elektrolyytin välisen kerroksen (SEI) muodostumisena; makroskooppisesti se havaitaan elektrolyytin kulutuksen kautta pyöräilyn aikana. Epätäydellinen SEI-kalvo ei pysty tehokkaasti estämään sivureaktioita anodin ja elektrolyytin välillä, mikä johtaa elektrolyytin kulutukseen. Lisäksi SEI-kalvon viat käynnistävät kalvon jatkuvan-muodostumisen pyöräilyn aikana, mikä kuluttaa sekä palautuvaa litiumlähdettä että elektrolyyttiä. Käykö kenno läpi satoja syklejä tai sen suorituskyky heikkenee vain muutaman tusinan jälkeen, jos elektrolyytti loppuu pyöräilyn jälkeen huolimatta siitä, että se on aluksi riittävä, elektrolyytin retention lisääminen parantaa todennäköisesti syklin suorituskykyä jossain määrin.
Objektiiviset testiolosuhteet:Ulkoiset tekijät-kuten lataus-/purkausnopeudet, katkaisujännitteet-katkaisujännitteet, latauksen katkaisu-katkaisuvirrat, ylilataus-/yli-purkaustapahtumat, testauskammion lämpötila, äkilliset keskeytykset ja kosketusresistanssi testiantureiden ja kennon välillä-voivat kaikki vaikuttaa syklin suorituskyvyn testituloksiin. Lisäksi eri materiaaleilla on vaihteleva herkkyys näille tekijöille; Standardoitujen testausprotokollien käyttöönotto ja keskeisten materiaalien yhteisten piirteiden ja erityisominaisuuksien ymmärtäminen pitäisi kuitenkin riittää rutiinitoimintoihin.
Yhteenveto:Aivan kuten "ämpäriperiaate" (tai vähimmäislaki), solun syklin suorituskyvyn perimmäinen määrittäjä on "lyhyin lyönti"-, joka on kaikkein rajoittavin tekijä monien muuttujien joukossa. Lisäksi nämä tekijät ovat vuorovaikutuksessa keskenään. Kun otetaan huomioon identtiset materiaalit ja valmistusominaisuudet, pidemmän käyttöiän kustannuksella on usein pienempi energiatiheys. Siksi ensisijaisena tavoitteena on tunnistaa optimaalinen tasapaino, joka täyttää asiakkaan vaatimukset ja varmistaa samalla maksimaalisen johdonmukaisuuden kennojen valmistuksessa.
Tietoja meistä
Acey New Energyon omistautunut tarjoamaan puoliautomaattisia ja täysin automatisoituja kokoonpanolinjaratkaisuja litium--ioni-akuille, joita käytetään sellaisilla aloilla kuin energian varastointijärjestelmät (ESS), droonit, sähköpyörät, e-skootterit, sähkötyökalut ja kaksi-- tai kolmipyöräiset{5}}sähköajoneuvot. Tarjoamme myös kattavan laitevalikoiman, joka kattaa koko akun kokoonpanoprosessin,{7}}mukaan lukien akkulajittelijat, eristyspaperin kiinnityskone, CCD-testeri, manuaaliset/automaattiset pistehitsauslaitteet, BMS-testaajat, akun kattavat suorituskyvyn testaajat ja akkupakkausten testauslaitteet-, jotta asiakkaat voivat saavuttaa tehokkaan, älykkään ja laajamittaisen tuotannon.
