عوامل مختلفی که عملکرد چرخه باتری لیتیوم تایتانات را تحت تأثیر قرار می‌دهند

عوامل مختلفی که عملکرد چرخه باتری لیتیوم تایتانات را تحت تأثیر قرار می‌دهند

بدون شک، اهمیت عملکرد چرخه‌ای در باتری‌های لیتیوم تیتانات قابل توجه است. از دیدگاه کلی، طولانی‌تر بودن عمر چرخه به معنای مصرف کمتر منابع است. بنابراین، عواملی که بر عملکرد چرخه‌ای باتری‌های لیتیوم تأثیر می‌گذارند، موضوعی است که همه کسانی که با صنعت باتری لیتیوم سروکار دارند باید به آن توجه کنند. در ادامه، چندین عامل که ممکن است بر عملکرد چرخه‌ای باتری تأثیر بگذارند، برای اطلاع شما فهرست شده‌اند.

انواع مواد: انتخاب مواد، اولین عاملی است که عملکرد باتری‌های لیتیومی را تحت تأثیر قرار می‌دهد. اگر ماده‌ای با عملکرد ضعیف در چرخه‌های شارژ و دشارژ انتخاب شود، حتی اگر فرآیند تولید منطقی و ساخت کاملاً دقیق باشد، نمی‌توان عملکرد چرخه‌ای هستهٔ باتری را تضمین کرد؛ در مقابل، اگر ماده‌ای با کیفیت بالاتری انتخاب شود، حتی در صورت وجود برخی مشکلات در مراحل بعدی تولید، عملکرد چرخه‌ای ممکن است خیلی بد نباشد (مثلاً لیتیوم کبالت اکسید تنها ظرفیتی حدود ۱۳۵٫۵ میلی‌آمپر ساعت بر گرم دارد و پس از تخلیهٔ لیتیوم، در نرخ ۱C بیش از ۱۰۰ بار و در نرخ ۰٫۵C بیش از ۵۰۰ بار، ظرفیت باقی‌مانده بیش از ۹۰٪ است؛ پس از بازکردن باتری، ذرات گرافیت سیاه در الکترود منفی مشاهده می‌شوند و عملکرد چرخه‌ای طبیعی است). از دیدگاه مادی، عملکرد چرخه‌ای یک باتری کامل توسط ضعیف‌ترین عملکرد چرخه‌ای تعیین می‌شود: یا عملکرد چرخه‌ای ترکیب الکترود مثبت و الکترولیت، یا عملکرد چرخه‌ای ترکیب الکترود منفی و الکترولیت. ضعیف بودن عملکرد چرخه‌ای ماده می‌تواند دو دلیل داشته باشد: اولاً ساختار بلوری آن در طول چرخه‌ها بیش از حد سریع تغییر کند و دیگر نتواند فرآیندهای درج و خارج‌کردن لیتیوم را ادامه دهد؛ ثانیاً مادهٔ فعال و الکترولیت مربوطه نتوانند پوشش SEI متراکم و یکنواختی ایجاد کنند. واکنش‌های جانبی زودهنگام با الکترولیت، مصرف بیش از حد سریع الکترولیت را به همراه داشته و عملکرد چرخه‌ای را مختل می‌کنند. در طراحی سلول، اگر یکی از الکترودها از موادی با عملکرد چرخه‌ای ضعیف انتخاب شود، انتخاب مواد با عملکرد چرخه‌ای بهتر برای الکترود دیگر بی‌معنی و هدررفت منابع است.

فشرده‌سازی الکترود مثبت و منفی: فشرده‌سازی الکترود مثبت و منفی اگرچه می‌تواند چگالی انرژی سلول را بهبود بخشد، اما تا حدی عملکرد چرخه‌ای مواد را کاهش می‌دهد. از تحلیل نظری، هر چه فشرده‌سازی بیشتر باشد، خسارت به ساختار ماده بیشتر است و ساختار ماده پایه‌ای برای تضمین اینکه باتری لیتیوم قابل بازیافت باشد، است؛ علاوه بر این، سلول‌های باتری با چگالی‌های بالای الکترود مثبت و منفی دارای ظرفیت نگهداری مایع کمتری هستند که این پایه‌ای برای تکمیل چرخه‌های عادی یا بیشتر در سلول باتری است.

رطوبت: رطوبت بیش از حد باعث واکنش‌های جانبی با مواد فعال مثبت و منفی می‌شود، ساختار آنها را نابود می‌کند و به چرخه‌بندی آسیب می‌زند. در عین حال، رطوبت زیاد برای شکل‌گیری فیلم SEI مفید نیست. با این حال، در حالی که حذف مقدار کمی از آب دشوار است، اما این مقدار کم آب می‌تواند تا حدی عملکرد سلول باتری را تضمین کند. متاسفانه، تجربه شخصی ون وو در این زمینه تقریباً صفر است و نمی‌تواند زیاد صحبت کند. اگر علاقه‌مند هستید، می‌توانید اطلاعاتی در این موضوع در انجمن جستجو کنید. هنوز هم اطلاعات زیادی وجود دارد.

چگالی فیلم پوشش: در نظر گرفتن تنها یک متغیر برای تأثیر چگالی فیلم بر دوران تقریباً کاری غیرممکن است. ناهمگونی در چگالی فیلم ممکن است منجر به تفاوت در ظرفیت یا تفاوت در تعداد لوله‌های سلول یا لایه‌های لامیناسیون شود. برای باتری‌های هم‌مدل، هم‌ظرفیت و هم‌مواد، کاهش چگالی ممبران معادل افزودن یک یا چند لایه لوله‌بندی یا لامیناسیون است. جدایی‌کننده متناظر افزایش‌یافته می‌تواند الکترولیت بیشتری را جذب کند تا دوران را تضمین کند. با توجه به اینکه چگالی فیلم نازک‌تر می‌تواند عملکرد سرعت سلول را افزایش دهد، خشک کردن و حذف آب از قطب‌ساز و سلول خالی نیز راحت‌تر خواهد بود. البته، خطای پوشش چگالی فیلم نازک ممکن است کنترل آن دشوارتر باشد. ذرات بزرگ نیز ممکن است تأثیر منفی بر پوشش و رول کردن داشته باشند. بیشتر شدن لایه‌ها معنی دارد بیشتر فولادک‌ها و جدایی‌کننده‌ها، که به نوبه خود نشان دهنده هزینه‌های بالاتر و چگالی انرژی کمتر است. بنابراین، ارزیابی نیز باید تعادل یابد.