Несколько факторов, влияющих на циклическую производительность батарей на основе титаната лития

Несколько факторов, влияющих на циклическую производительность батарей на основе титаната лития

Безусловно, важность циклической производительности для батарей на основе литиево-титаната очевидна. С макроперспективы, более длительный цикл жизни означает меньшее потребление ресурсов. Поэтому факторы, влияющие на циклическую производительность литиевых батарей, являются вопросами, которые должен учитывать каждый, кто связан с литиевой батарейной промышленностью. Ниже перечислены несколько факторов, которые могут повлиять на циклическую производительность батареи для вашего参考.

Типы материалов: выбор материалов — первый фактор, влияющий на эксплуатационные характеристики литиевых аккумуляторов. При использовании материала с низким циклическим ресурсом даже при оптимальной технологии производства и безупречном качестве изготовления циклическая стойкость элемента неизбежно окажется недостаточной; напротив, при выборе более качественного материала даже при наличии некоторых отклонений в последующем производстве циклические характеристики могут остаться удовлетворительными (например, литий-кобальтовый оксид имеет теоретическую ёмкость всего около 135,5 мА·ч/г при полном разряде лития; при токе 1C он выдерживает более 100 циклов, а при токе 0,5C — свыше 500 циклов с сохранением более 90 % ёмкости; после вскрытия батареи на аноде обнаруживаются чёрные частицы графита, однако циклическая стойкость остаётся нормальной). С точки зрения материалов циклическая стойкость полного элемента определяется худшим показателем из двух: стойкости катода в паре с электролитом и стойкости анода в паре с электролитом. Низкая циклическая стойкость материала обусловлена, с одной стороны, слишком быстрым изменением кристаллической структуры в процессе циклирования, препятствующим дальнейшему встраиванию и экстракции лития; с другой стороны, активным материалом и соответствующим электролитом не образуется плотная и однородная плёнка SEI. Ранние побочные реакции с электролитом приводят к его чрезмерному расходу и ухудшают циклическую стойкость. При проектировании элемента, если для одного электрода выбран материал с низкой циклической стойкостью, нет смысла подбирать для другого электрода материал с высокой циклической стойкостью — это неоправданная трата ресурсов.

Компактификация положительного и отрицательного электродов: компактификация положительного и отрицательного электродов слишком высока, хотя это может повысить энергетическую плотность элемента, но также в определенной степени ухудшит циклические характеристики материала. Из теоретического анализа видно, что чем выше степень компактификации, тем больше повреждений получает структура материала, а структура материала является основой для обеспечения возможности повторной зарядки литиевого аккумулятора; кроме того, батарейные ячейки с более высокой плотностью положительных и отрицательных электродов сложно обеспечивают высокую способность удерживать жидкость, которая является основой для выполнения нормального цикла или большего количества циклов.

Влажность: Избыточная влажность вызывает побочные реакции с положительными и отрицательными активными материалами, разрушает их структуру и влияет на циркуляцию. При этом чрезмерная влажность не способствует образованию пленки SEI. Однако, хотя малые количества воды трудно удалить, незначительное количество воды также может обеспечить работоспособность элемента питания до определенной степени. К сожалению, личный опыт Вэна У в этой области практически равен нулю, и он не может много сказать по этому поводу. Если вас это интересует, вы можете найти информацию по этой теме на форуме. Таких материалов еще много.

Плотность покровной пленки: Учесть влияние плотности пленки на циркуляцию, рассматривая ее как единственный параметр, практически невозможно. Неравномерность плотности пленки может привести либо к различиям в емкости, либо к различиям в количестве витков или слоев ламинации ячейки. Для батарей одного и того же типа, с одинаковой емкостью и материалом, снижение плотности мембраны эквивалентно добавлению одного или нескольких слоев намотки или ламинации. Соответственно увеличенный сепаратор может поглощать больше электролита для обеспечения циркуляции. С учетом того, что более тонкая плотность пленки может улучшить скоростные характеристики элемента, процесс обжига и удаления влаги из полюсного элемента и голой ячейки также станет проще. Конечно, ошибка при нанесении тонкой пленки может быть сложнее контролировать. Большие частицы могут также негативно повлиять на нанесение и прокатку. Больше слоев означает больше фольги и сепараторов, что, в свою очередь, означает более высокие затраты и меньшую энергетическую плотность. Таким образом, оценка должна быть сбалансированной.