Tầm quan trọng của hiệu suất chu kỳ đối với pin lithium{0}}ion là điều hiển nhiên; hơn nữa, từ góc độ vĩ mô, vòng đời dài hơn đồng nghĩa với việc giảm mức tiêu thụ tài nguyên. Do đó, các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất chu trình là yếu tố quan trọng cần cân nhắc đối với bất kỳ ai tham gia vào ngành công nghiệp pin lithium. Dưới đây là một số yếu tố có thể ảnh hưởng đến hiệu suất chu kỳ pin.
Loại vật liệu:Lựa chọn vật liệu là yếu tố chính ảnh hưởng đến hiệu suất của pin lithium{0}}ion. Nếu chọn vật liệu có hiệu suất chu trình kém thì vòng đời của tế bào không thể được đảm bảo, bất kể thiết kế quy trình hoặc chất lượng sản xuất có tốt đến đâu. Ngược lại, nếu vật liệu cao cấp được chọn, hiệu suất chu trình có thể vẫn ở mức khá tốt ngay cả khi có những vấn đề nhỏ trong quá trình sản xuất tiếp theo (ví dụ: một pin sử dụng Lithium Cobalt Oxide có công suất riêng chỉ ~135,5 mAh/g và dễ bị mạ lithium cho thấy công suất giảm mạnh chỉ sau hơn một trăm chu kỳ ở 1C, nhưng vẫn giữ được công suất trên 90% sau 500 chu kỳ ở 0,5C; một pin khác, được phát hiện có các hạt than chì màu đen trên cực dương khi tháo ra, vẫn thể hiện chu kỳ bình thường hiệu suất). Từ góc độ vật liệu, hiệu suất chu kỳ của một tế bào đầy đủ được xác định bởi "liên kết yếu hơn" giữa hai cặp: giao diện điện cực{11}}cực âm và giao diện điện phân{12}}cực dương.
Hiệu suất chu trình vật liệu kém có thể xuất phát từ hai nguyên nhân chính: sự thay đổi nhanh chóng trong cấu trúc tinh thể trong quá trình đạp xe ngăn cản sự xen kẽ/khử xen kẽ lithium liên tục hoặc sự thất bại của vật liệu hoạt động và chất điện phân để tạo thành lớp xen kẽ chất điện phân rắn (SEI) dày đặc, đồng nhất. Điều này dẫn đến phản ứng phụ sớm giữa vật liệu hoạt động và chất điện phân, khiến chất điện phân tiêu thụ nhanh chóng và do đó làm giảm tuổi thọ của chu trình. Trong quá trình thiết kế tế bào, nếu chọn vật liệu có hiệu suất chu trình kém cho một điện cực thì không cần phải chọn vật liệu-hiệu suất cao cho điện cực kia vì làm như vậy sẽ dẫn đến lãng phí.
Mật độ nén cực âm và cực dương:Mặc dù mật độ nén cao đối với cực âm và cực dương có thể làm tăng mật độ năng lượng của tế bào nhưng nó cũng làm ảnh hưởng đến hiệu suất chu kỳ của vật liệu ở một mức độ nào đó. Về mặt lý thuyết, mật độ nén cao hơn đồng nghĩa với việc cấu trúc của vật liệu bị hư hỏng nhiều hơn-cấu trúc cơ bản đối với khả năng tái sử dụng của pin lithium{2}}ion. Hơn nữa, các tế bào có mật độ nén cao ở các điện cực dương và âm của chúng phải vật lộn để giữ đủ chất điện phân, một yếu tố cần thiết để duy trì chu kỳ bình thường hoặc kéo dài.
Độ ẩm:Độ ẩm quá mức gây ra phản ứng phụ với các vật liệu hoạt động trong điện cực, làm hỏng cấu trúc của chúng và làm suy giảm tuổi thọ của chu trình; nó cũng cản trở sự hình thành thích hợp của lớp Điện phân rắn (SEI). Tuy nhiên, mặc dù khó loại bỏ hoàn toàn lượng hơi ẩm nhưng chúng thực sự có thể giúp duy trì hoạt động của tế bào ở một mức độ nào đó.
Mật độ lớp phủ:Hầu như không thể tách mật độ lớp phủ thành một biến duy nhất để đánh giá tác động của nó đối với chu trình. Sự không nhất quán về mật độ lớp phủ chắc chắn sẽ dẫn đến sự thay đổi về công suất hoặc sự khác biệt về số lượng lớp quấn hoặc lớp xếp chồng. Đối với các tế bào có cùng kiểu dáng, công suất và thành phần vật liệu, việc giảm mật độ lớp phủ sẽ làm tăng hiệu quả số lượng lớp cuộn hoặc lớp xếp chồng; sự gia tăng vật liệu phân tách cho phép hấp thụ chất điện phân lớn hơn, từ đó hỗ trợ vòng đời. Mặc dù mật độ lớp phủ thấp hơn có thể nâng cao khả năng tốc độ và tạo điều kiện loại bỏ độ ẩm trong quá trình nung điện cực và tế bào trần, nhưng điều này đặt ra những thách thức: độ chính xác của lớp phủ trở nên khó kiểm soát hơn và các hạt lớn trong vật liệu hoạt động có thể ảnh hưởng xấu đến quá trình phủ và cán. Ngoài ra, việc tăng số lớp đòi hỏi nhiều vật liệu lá và vật liệu phân tách hơn, dẫn đến chi phí cao hơn và mật độ năng lượng thấp hơn. Vì vậy, cần có sự đánh giá cân bằng.
Anode dư thừa:Việc xác định mức dư anode thích hợp đòi hỏi phải xem xét các yếu tố ngoài mức suy giảm công suất ban đầu không thể đảo ngược và độ lệch mật độ lớp phủ; tác động đến vòng đời cũng là một vấn đề quan trọng cần cân nhắc. Trong hệ thống Lithium Cobalt Oxide (LCO) và than chì, cực dương than chì thường trở thành “mắt xích yếu” trong quá trình đạp xe. Nếu lượng dư cực dương không đủ, ban đầu quá trình mạ lithium có thể không xảy ra; tuy nhiên, sau hàng trăm chu kỳ, cấu trúc cực âm vẫn tương đối ổn định trong khi cấu trúc cực dương bị suy giảm nghiêm trọng. Do đó, cực dương không còn có thể tiếp nhận hoàn toàn các ion lithium do cực âm cung cấp, dẫn đến lớp mạ lithium và công suất bị suy giảm sớm. Số lượng chất điện giải: Có ba lý do chính khiến chất điện giải không đủ ảnh hưởng đến tuổi thọ của chu kỳ. Đầu tiên, khối lượng lấp đầy ban đầu là không đủ. Thứ hai, mặc dù thể tích lấp đầy đủ nhưng thời gian lão hóa quá ngắn hoặc quá trình làm ướt chất điện phân không hoàn toàn do các yếu tố như độ nén điện cực quá mức. Thứ ba, chất điện giải bên trong tế bào bị cạn kiệt trong quá trình đạp xe.
ACEY-BA3040-20máy kiểm tra vòng đời pinđược sử dụng để kiểm tra tuổi thọ, độ tin cậy, dung lượng và các thông số khác của bộ pin thông qua kiểm tra sạc và xả theo chu kỳ.
Về điểm thứ ba, khả năng tương thích giữa các điện cực (đặc biệt là cực dương) và chất điện phân được biểu hiện dưới kính hiển vi bằng sự hình thành lớp liên pha điện phân rắn (SEI) dày đặc, ổn định; về mặt vĩ mô, nó được quan sát thông qua tốc độ tiêu thụ chất điện giải trong quá trình đạp xe. Màng SEI không hoàn chỉnh không thể ngăn chặn hiệu quả các phản ứng phụ giữa cực dương và chất điện phân, dẫn đến tiêu hao chất điện phân. Hơn nữa, các khiếm khuyết trong màng SEI sẽ kích hoạt quá trình tái tạo-màng liên tục trong quá trình đạp xe, tiêu thụ cả nguồn lithium thuận nghịch và chất điện phân. Cho dù một tế bào trải qua hàng trăm chu kỳ hay bị giảm hiệu suất chỉ sau vài chục chu kỳ, nếu chất điện phân cạn kiệt sau chu kỳ mặc dù ban đầu vẫn đủ, thì việc tăng khả năng lưu giữ chất điện phân có thể cải thiện hiệu suất chu trình ở một mức độ nào đó.
Điều kiện kiểm tra khách quan:Các yếu tố bên ngoài-chẳng hạn như tốc độ sạc/xả, điện áp cắt-, dòng điện cắt-ngắt sạc, sạc quá mức/phóng điện quá mức-, nhiệt độ buồng thử nghiệm, gián đoạn đột ngột và điện trở tiếp xúc giữa đầu dò thử nghiệm và pin- đều có thể ảnh hưởng đến kết quả kiểm tra hiệu suất chu trình ở các mức độ khác nhau. Ngoài ra, các vật liệu khác nhau có độ nhạy khác nhau đối với các yếu tố này; tuy nhiên, việc áp dụng các quy trình thử nghiệm được tiêu chuẩn hóa và hiểu rõ những điểm chung cũng như đặc điểm cụ thể của các vật liệu chính là đủ cho các hoạt động thông thường.
Bản tóm tắt:Giống như "nguyên tắc nhóm" (hoặc luật tối thiểu), yếu tố quyết định cuối cùng đến hiệu suất chu kỳ của tế bào là "cột ngắn nhất"-yếu tố hạn chế nhất trong số nhiều biến số đang diễn ra. Hơn nữa, các yếu tố này tương tác với nhau. Với các vật liệu và khả năng sản xuất giống hệt nhau, vòng đời cao hơn thường phải trả giá bằng mật độ năng lượng thấp hơn. Do đó, mục tiêu chính là xác định sự cân bằng tối ưu đáp ứng yêu cầu của khách hàng đồng thời đảm bảo tính nhất quán tối đa trong sản xuất tế bào.
Về chúng tôi
Acey Năng lượng mớichuyên cung cấp các giải pháp dây chuyền lắp ráp bán{0}}tự động và hoàn toàn tự động cho các bộ pin lithium-ion được sử dụng trong các lĩnh vực như hệ thống lưu trữ năng lượng (ESS), máy bay không người lái, xe đạp điện-, xe tay ga điện tử, dụng cụ điện và xe điện hai{4}} hoặc ba{5}}bánh. Chúng tôi cũng cung cấp một bộ thiết bị toàn diện bao gồm toàn bộ quá trình lắp ráp pin-bao gồm máy phân loại pin, máy dán giấy cách điện, máy kiểm tra CCD, máy hàn điểm thủ công/tự động, máy kiểm tra BMS, máy kiểm tra hiệu suất toàn diện của pin và máy kiểm tra bộ pin-để giúp khách hàng đạt được quy mô sản xuất hiệu quả, thông minh và{9}}lớn.
