Hvad er kernefaktorerne, der bestemmer cyklusydelsen af ​​lithium-ion-batterier?

Cyklusydelsen for lithium-ion-batterier er ekstremt vigtig. Det påvirker ikke kun batteriets levetid, men set fra et makroperspektiv betyder en længere cykluslevetid også mere effektiv ressourceudnyttelse.

Uanset om du arbejder i lithiumbatteriindustrien eller er en forbruger, der er interesseret i batteriteknologi, er det vigtigt at forstå de faktorer, der påvirker cyklusydelsen af ​​lithium-ion-batterier. Det følgende er en detaljeret analyse af disse nøglefaktorer.

1. Materialetype

Materialevalg er den primære faktor, der bestemmer cyklusydelsen af ​​lithium-ion-batterier. Hvis materialet i sig selv har dårlig cyklusydelse, vil selv det mest optimale procesdesign og omhyggelige fremstillingsprocesser ikke garantere battericellens cykluslevetid. Omvendt, hvis fremragende materialer vælges, selvom der er visse defekter i fremstillingsprocessen, vil cyklusydelsen generelt ikke blive væsentligt reduceret.

Fra et materialeperspektiv bestemmes hele batteriets cyklusydelse primært af ydeevnen af ​​den positive elektrode og elektrolytkombinationen eller ydeevnen af ​​den negative elektrode og elektrolytkombinationen, alt efter hvad der er værst.

Hvis et materiales cykliske ydeevne er utilfredsstillende, kan følgende årsager være årsagen: For det første ændrer krystalstrukturen sig for hurtigt under cykling, hvilket hindrer lithiumion-indsættelse og -ekstraktion; for det andet kan det aktive materiale og elektrolytten ikke danne en ensartet, tæt SEI-film, hvilket forårsager for tidlige sidereaktioner i det aktive materiale og hurtigt elektrolytforbrug, hvilket forkorter cykluslevetiden.

Under battericelledesignfasen, hvis det valgte materiale til en elektrode har dårlig cykling ydeevne, er der begrænset plads til forbedring i den anden elektrodes høje cykling ydeevne, hvilket kan føre til spild af ressourcer.

2. Positiv og negativ elektrodekomprimering

Mens komprimeringen af ​​de positive og negative elektroder kan øge battericellens energitæthed, påvirker overdreven komprimering ofte cyklusydelsen negativt. Teoretisk set påfører større komprimering større belastning af materialestrukturen, og en stabil materialestruktur er afgørende for bæredygtig cykling af lithium-ion-batterier. Ydermere kan høj komprimering reducere elektrodens evne til at tilbageholde væske, et kritisk krav for at sikre, at battericellen gennemfører flere cyklusser.

3. Fugtindhold

Overdreven fugt i battericellen kan forårsage sidereaktioner med de positive og negative elektrodeaktive materialer, hvilket beskadiger materialets struktur og dermed reducerer cyklusydelsen. Samtidig er høje fugtniveauer også skadelige for dannelsen af ​​en stabil SEI-film. Men for spormængder af fugt, som er svære at fjerne fuldstændigt, kan det faktisk hjælpe med at opretholde battericellens samlede ydeevnebalance.

4. Belægningsarealtæthed

Det er næsten umuligt at analysere indvirkningen af ​​belægningsarealtætheden på cykelydelse alene, da det samtidig påvirker flere battericelleegenskaber. Ujævn arealtæthed kan føre til kapacitetsvariationer eller påvirke antallet af celleviklinger/laminater.

For celler af samme model, kapacitet og materiale svarer reduktion af arealtætheden til at øge antallet af viklinger eller laminater og derved øge antallet af separatorer. Dette hjælper med at absorbere mere elektrolyt og sikrer cykelstabilitet.

Ydermere kan en lavere arealtæthed forbedre cellehastighedsydelsen og lette bage- og dehydreringsprocessen af ​​elektrodepladerne og bare celler. En for lav arealtæthed kan imidlertid gøre præcis belægningskontrol vanskelig, og store aktive materialepartikler kan også have en negativ indvirkning på belægning og valsning.

At øge antallet af lag kan forbedre cyklussen, men det kræver mere folie og separatorer, hvilket resulterer i højere omkostninger og lavere energitæthed. Derfor skal der under design og evaluering finde en omfattende balance mellem cyklusydelse, hastighedskapacitet, proceskontrollerbarhed og omkostninger.

5. Anode overbelastning

Anodeoverbelastning påvirker ikke kun den indledende irreversible kapacitet og belægningsafvigelse, men påvirker også direkte cyklusydelsen. I lithium-koboltoxid/grafitsystemer bliver anodegrafitten ofte "flaskehalsen" ved cykling.

Hvis anodeunderbelastningen er utilstrækkelig, mens lithiumaflejring er mindre tilbøjelig til at forekomme i de indledende stadier af cellen, efter flere cyklusser, vil den positive elektrodestruktur forblive stort set uændret, mens anoden kan være alvorligt beskadiget og ude af stand til fuldt ud at absorbere lithiumionerne fra den positive elektrode, hvilket resulterer i for tidligt tab af kapacitet.

6. Elektrolytmængde

Utilstrækkelig elektrolyt kan påvirke cellecyklus ydeevne. Hovedårsagerne omfatter: utilstrækkelig elektrolytinjektion, utilstrækkelig elektrodenedsænkning (f.eks. overdreven komprimering eller utilstrækkelig ældningstid) og elektrolytforbrug under cykling.

En ufuldstændig SEI-film kan føre til sidereaktioner mellem anoden og elektrolytten. Desuden repareres defekte områder konstant under cykling, hvilket forbruger reversibel lithium og elektrolyt. Derfor, uanset om det er en celle med høj-holdbarhed, der er i stand til hundredvis af cyklusser, eller en hvis ydeevne forringes efter et par cyklusser, kan sikring af tilstrækkelig elektrolyt forbedre cykelydelsen til en vis grad.

7. Objektive testbetingelser

Testresultater for cellecyklusydelse påvirkes af en række eksterne forhold, såsom opladnings- og afladningshastighed, afskæringsspænding og strøm, overopladnings- og overafladningsforhold, testtemperatur, testafbrydelser og kontaktmodstanden mellem cellen og testpunktet. Desuden har forskellige materialer varierende følsomhed over for disse forhold.

Derfor kan etablering af ensartede teststandarder og forståelse af egenskaberne af almindeligt anvendte materialer generelt opfylde rutinemæssige testbehov.

ACEY-BCT506-512Hcelle sorteringsmaskinebruger moderne elektroniske overvågnings- og kontrolenheder i stedet for manuelt arbejde til at overvåge realtidsspænding, strøm, kapacitet, energi, formationstilstand og andre parametre for distribueret batteridannelse i realtid, diagnosticere og håndtere fejl, registrere og analysere relevante data for at realisere uovervåget og batchbehandling i dannelsesprocessen.

Ligesom "tøndeprincippet" bestemmes cellecykling ydeevne i sidste ende af det svageste led, og disse faktorer påvirker ofte hinanden. Med de samme materialer og fremstillingsniveauer betyder højere cykelydelse generelt lavere energitæthed. Derfor er nøglen at finde en balance mellem at opfylde kundernes behov og sikre ensartet cellefremstilling. Dette er kerneopgaven med at forbedre cykelpræstationer.

Acey Intelligent har specialiseret sig i at levere one-løsninger til semi-automatiske/helt-automatiske samlebånd af lithiumbatteripakker, der bruges i ESS, UAV, E-Bike, E-Scooter, elværktøj, to/trehjulede maskiner, osv. Derudover leverer vi et komplet sæt batteripakke, osv. Derudover leverer vi et komplet sæt batteripakke, osv. Batterisorteringsmaskine, isoleringspapirklæbemaskine, CCD-tester, manuel/automatisk punktsvejsemaskine, BMS-tester, batteriomfattende tester og batteripakketestsystem osv.

Kontakt nu