اهمیت عملکرد چرخه برای باتریهای لیتیوم{0} یون ناگفته نماند. علاوه بر این، از دیدگاه کلان، عمر چرخه طولانی تر به کاهش مصرف منابع دلالت دارد. در نتیجه، عواملی که بر عملکرد چرخه تأثیر میگذارند، برای هر کسی که در صنعت باتری لیتیومی دخیل است، بسیار مهم است. در زیر چندین عامل وجود دارد که می تواند بر عملکرد چرخه باتری تأثیر بگذارد.
نوع مواد:انتخاب مواد عامل اصلی تأثیرگذار بر عملکرد باتری لیتیوم{0} یون است. اگر موادی با عملکرد چرخه ضعیف انتخاب شوند، نمی توان عمر چرخه سلول را تضمین کرد، صرف نظر از اینکه طراحی فرآیند یا کیفیت ساخت چقدر خوب است. برعکس، اگر مواد برتر انتخاب شوند، عملکرد چرخه ممکن است تا حد معقولی خوب باقی بماند، حتی اگر مشکلات جزئی در طول ساخت بعدی وجود داشته باشد (به عنوان مثال، سلولی با استفاده از اکسید لیتیوم کبالت با ظرفیت خاص تنها 135.5 میلیآمپرساعت بر گرم و مستعد آبکاری لیتیوم، پس از کمی بیش از 000 سیکل در دمای 50% در دمای 1 درجه سانتیگراد، ظرفیت 90% را حفظ کرد و در دمای 100 درجه سانتیگراد باقی ماند. 0.5 درجه سانتیگراد، سلول دیگری که پس از جداسازی دارای ذرات گرافیت سیاه رنگ است، همچنان عملکرد چرخه طبیعی خود را نشان می دهد). از منظر مواد، عملکرد چرخه یک سلول کامل توسط "پیوند ضعیف تر" بین دو جفت تعیین می شود: رابط کاتد{11}}واسط الکترولیت و آند{12}}رابط الکترولیت.
عملکرد ضعیف چرخه مواد ممکن است از دو دلیل اصلی ناشی شود: تغییرات سریع در ساختار کریستالی در طول چرخه که مانع از تداوم درهمآمیزی/د{0}}درهمآمیزی لیتیوم میشود، یا شکست مواد فعال و الکترولیت در تشکیل لایهای متراکم و یکنواخت بین فاز الکترولیت جامد (SEI). دومی منجر به واکنش های جانبی زودرس بین ماده فعال و الکترولیت می شود که باعث مصرف سریع الکترولیت می شود و در نتیجه عمر چرخه را مختل می کند. در طول طراحی سلول، اگر ماده ای با عملکرد سیکل ضعیف برای یک الکترود انتخاب شود، نیازی به انتخاب ماده با کارایی بالا برای الکترود دیگر نیست، زیرا انجام این کار منجر به اتلاف می شود.
چگالی تراکم کاتد و آند:در حالی که چگالی تراکم بالا برای کاتد و آند می تواند چگالی انرژی سلول را افزایش دهد، همچنین عملکرد چرخه مواد را تا حدی به خطر می اندازد. از نظر تئوری، تراکم تراکم بالاتر به معنی آسیب ساختاری بیشتر به مواد است-ساختاری که برای چرخه پذیری باتری لیتیوم-یونی اساسی است. علاوه بر این، سلول هایی با تراکم تراکم بالا در الکترودهای مثبت و منفی خود برای حفظ الکترولیت کافی، عاملی ضروری برای حفظ چرخه طبیعی یا طولانی مدت، تلاش می کنند.
رطوبت:رطوبت بیش از حد باعث واکنش های جانبی با مواد فعال در الکترودها می شود و به ساختار آنها آسیب می رساند و عمر چرخه را مختل می کند. همچنین مانع از تشکیل صحیح لایه بین فاز الکترولیت جامد (SEI) می شود. با این حال، در حالی که حذف کامل مقادیر کمی از رطوبت دشوار است، آنها در واقع می توانند تا حدودی به حفظ عملکرد سلول کمک کنند.
تراکم پوشش:جداسازی چگالی پوشش به عنوان یک متغیر واحد برای ارزیابی تأثیر آن بر دوچرخهسواری عملاً غیرممکن است. ناهماهنگی در تراکم پوشش ناگزیر منجر به تغییر در ظرفیت یا تفاوت در تعداد لایه های سیم پیچ یا انباشته می شود. برای سلول هایی با همان مدل، ظرفیت و ترکیب مواد، کاهش تراکم پوشش به طور موثری تعداد لایه های سیم پیچ یا انباشته را افزایش می دهد. افزایش حاصل در مواد جداکننده امکان جذب بیشتر الکترولیت را فراهم می کند و در نتیجه عمر چرخه را پشتیبانی می کند. در حالی که چگالی پوشش پایینتر میتواند قابلیت سرعت را افزایش دهد و حذف رطوبت را در طول پخت الکترود و سلول بدون{3} تسهیل کند، چالشهایی را ایجاد میکند: کنترل دقت پوشش سختتر میشود و ذرات بزرگ درون ماده فعال میتوانند بر فرآیندهای پوشش و کلندری تأثیر منفی بگذارند. علاوه بر این، افزایش تعداد لایه ها به فویل و مواد جداکننده بیشتری نیاز دارد که منجر به هزینه های بالاتر و چگالی انرژی کمتر می شود. بنابراین، ارزیابی متوازن مورد نیاز است.
آند اضافی:تعیین سطح مناسب مازاد آند مستلزم در نظر گرفتن عواملی فراتر از کاهش ظرفیت اولیه برگشت ناپذیر و انحرافات چگالی پوشش است. تأثیر آن بر عمر چرخه نیز یک ملاحظه حیاتی است. در سیستمهای لیتیوم کبالت اکسید (LCO) و سیستمهای گرافیتی، آند گرافیت اغلب به "حلقه ضعیف" در طول دوچرخهسواری تبدیل میشود. اگر آند اضافی کافی نباشد، آبکاری لیتیوم ممکن است در ابتدا رخ ندهد. با این حال، پس از صدها چرخه، ساختار کاتد نسبتاً پایدار می ماند در حالی که ساختار آند دچار تخریب شدید می شود. در نتیجه، آند دیگر نمی تواند به طور کامل یون های لیتیوم عرضه شده توسط کاتد را بپذیرد، که منجر به آبکاری لیتیوم و محو شدن زودرس ظرفیت می شود. مقدار الکترولیت: سه دلیل اصلی وجود دارد که چرا الکترولیت ناکافی بر عمر چرخه تأثیر می گذارد. اولا، حجم پر شدن اولیه کافی نیست. دوم، با وجود حجم پر شدن کافی، زمان پیری بسیار کوتاه است، یا خیس شدن الکترولیت به دلیل عواملی مانند تراکم بیش از حد الکترود ناقص است. سوم، الکترولیت داخل سلول در طول دوچرخه سواری تخلیه می شود.
ACEY{0}}BA3040-20تستر چرخه عمر باتریبرای آزمایش طول عمر، قابلیت اطمینان، ظرفیت و سایر پارامترهای بسته باتری از طریق آزمایش شارژ و دشارژ چرخه ای استفاده می شود.
با توجه به نکته سوم، سازگاری بین الکترودها (به ویژه آند) و الکترولیت از نظر میکروسکوپی با تشکیل یک لایه متراکم و پایدار بین فاز الکترولیت جامد (SEI) آشکار می شود. از نظر ماکروسکوپی، از طریق میزان مصرف الکترولیت در طول دوچرخه سواری مشاهده می شود. یک فیلم ناقص SEI نمی تواند به طور موثر از واکنش های جانبی بین آند و الکترولیت جلوگیری کند که منجر به مصرف الکترولیت می شود. علاوه بر این، نقص در فیلم SEI باعث ایجاد مجدد پیوسته فیلم در طول دوچرخهسواری میشود که هم منبع لیتیوم برگشتپذیر و هم الکترولیت را مصرف میکند. خواه یک سلول صدها چرخه را پشت سر بگذارد یا تنها پس از چند ده افت عملکرد را تجربه کند، اگر الکترولیت پس از چرخه با وجود کافی بودن در ابتدا تخلیه شود، افزایش احتباس الکترولیت احتمالاً تا حدودی عملکرد چرخه را بهبود می بخشد.
شرایط آزمون هدف:عوامل خارجی-مانند نرخ شارژ/دشارژ،-ولتاژهای قطع، جریانهای قطع شارژ-رویدادهای تخلیه بیش از حد، دمای محفظه آزمایش، وقفههای ناگهانی و مقاومت تماس بین پروبهای آزمایش و سلول-همگی میتوانند بر نتایج آزمایش درجه عملکرد چرخه تأثیر بگذارند. علاوه بر این، مواد مختلف حساسیت های متفاوتی به این عوامل نشان می دهند. با این حال، اتخاذ پروتکل های تست استاندارد و درک مشترکات و ویژگی های خاص مواد کلیدی باید برای عملیات معمول کافی باشد.
خلاصه:بسیار شبیه «اصل سطل» (یا قانون حداقل)، تعیینکننده نهایی عملکرد چرخه سلولی «کوتاهترین ضربه»-تنها محدودکنندهترین عامل در میان بسیاری از متغیرهای موجود است. علاوه بر این، این عوامل با یکدیگر تعامل دارند. با توجه به مواد یکسان و قابلیت های تولید، عمر چرخه بالاتر اغلب به قیمت چگالی انرژی کمتر است. بنابراین، هدف اصلی شناسایی تعادل بهینه است که نیازهای مشتری را برآورده می کند و در عین حال از حداکثر ثبات در تولید سلول اطمینان حاصل می کند.
درباره ما
ایسی نیو انرژیبه ارائه راهحلهای خط مونتاژ نیمه خودکار و کاملاً خودکار برای بستههای باتری لیتیوم{1} یونی که در بخشهایی مانند سیستمهای ذخیرهسازی انرژی (ESS)، هواپیماهای بدون سرنشین، e-دوچرخهها، e-روروک مخصوص بچهها، ابزارهای برقی، و وسایل نقلیه الکتریکی دو- یا سه{5}}استفاده میشوند اختصاص دارد. ما همچنین مجموعه کاملی از تجهیزات را ارائه میدهیم که کل فرآیند مونتاژ باتری را پوشش میدهد-از جمله دستههای باتری، دستگاه چسباندن کاغذ عایق، تستر CCD، جوشدهندههای نقطهای دستی/اتوماتیک، آزمایشکنندههای BMS، آزمایشکنندههای عملکرد جامع باتری، و آزمایشکننده بسته باتری- تا به مشتریان کمک کنیم به تولید کارآمد، هوشمند و در مقیاس بزرگ- دست یابند.
