Подобряването на първоначалната кулонова ефективност на литиево-йонните батерии е сложна и важна тема, която е пряко свързана с енергийното използване и цялостната производителност на батерията. Следва задълбочен анализ на факторите, влияещи върху първата кулонова ефективност на литиево-йонните батерии от множество гледни точки, и предлага съответните решения.
1. Фактори, влияещи върху първата кулонова ефективност на литиево-йонните батерии
(1) Характеристики на анодния материал
①Специфична повърхност: Колкото по-голяма е специфичната повърхност на графитния аноден електрод, толкова повече литиеви йони са необходими за образуване на интерфейсния филм на твърдия електролит (SEI филм), като по този начин се намалява първата кулонова ефективност.
②Тип материал: Въпреки че базираните на силиций анодни електродни материали имат висок капацитет за съхранение на литий, техните големи промени в обема могат лесно да доведат до SEI филмова нестабилност, което допълнително намалява първата кулонова ефективност.
|
|
|
(2) Електролитен състав
①Тип разтворител: Типът разтворител в електролита има значителен ефект върху образуването и стабилността на SEI филма. Например, електролит с високо съдържание на етилен карбонат (EC) е благоприятен за образуването на стабилен SEI филм, но твърде високо или твърде ниско съдържание може да доведе до намаляване на първата кулонова ефективност.
②Добавки: Филмообразуващите добавки в електролита, като винилен карбонат (VC), могат да насърчат образуването на SEI филм и да подобрят неговата стабилност, като по този начин подобрят първата кулонова ефективност.
(3) Формиране
①Напрежение и ток на зареждане: Настройките на напрежението и тока по време на зареждането на формирането директно влияят върху качеството на формирането и дебелината на SEI филма. Прекомерното напрежение и ток могат да причинят SEI филма да бъде твърде дебел и неравномерен, като по този начин увеличава консумацията на литиеви йони и намалява първата кулонова ефективност.
②Капацитет за образуване: Капацитетът за образуване на заряд е важен фактор, влияещ върху ефекта на образуване на SEI филм. Подходящият капацитет за формиране може да осигури качеството на формиране на SEI филма, като същевременно се избягва прекомерната консумация на литиеви йони.
(4)Производствен процес на батерии
①Покритие и каландриране: Дебелината на покритието и плътността на уплътняване на катода и анода имат важно влияние върху транспорта на литиеви йони и образуването на SEI филма. Неравномерното покритие и прекомерната плътност на уплътняване могат да доведат до намаляване на първата кулонова ефективност.
 |
 |
②Навиване и сглобяване: Фактори като контрол на напрежението и подравняване по време на навиване, чистота по време на сглобяване могат да повлияят на вътрешната структура и производителността на батерията, като по този начин повлияят на първата кулонова ефективност.
|
|
|
2. Начини за подобряване на първата кулонова ефективност на литиево-йонните батерии
(1) Оптимизиране на анодни материали
①Намаляване на специфичната повърхност: Чрез оптимизиране на морфологията на частиците и разпределението на размера на частиците на материала на анодния електрод, неговата специфична повърхност може да бъде намалена, като по този начин се намалява количеството литиеви йони, необходими за образуването на SEI филм.
②Добавяне на стабилизатори: Въвеждане на стабилизатори като въглеродно покритие в материала на анодния електрод за подобряване на неговата структурна стабилност и стабилността на SEI филма.
(2) Регулиране на състава на електролита
①Оптимизирайте съотношението на разтворителя: Регулирайте съотношението на всеки разтворител в електролита според характеристиките на материала на анодния електрод, за да образувате стабилен и плътен SEI филм.
②Добавяне на филмообразуващи добавки: Добавете подходящо количество филмообразуващи добавки като VC към електролита, за да насърчите образуването на SEI филм и да подобрите неговата стабилност.
(3) Оптимизиране на формацията
①Прецизен контрол на напрежението и тока: Прецизно контролирайте настройките на напрежението и тока по време на зареждането на формацията според характеристиките на материала на анодния електрод и изискванията за дизайн на батерията.
②Оптимизиране на капацитета за формиране: Определете оптималния обхват на капацитета на заряда за формиране чрез експерименти, за да гарантирате качеството на образуването на SEI филм и да избегнете прекомерната консумация на литиеви йони.
(4) Подобряване на процесите на производство на батерии
①Подобряване на покритието и точността на уплътняване: Използвайте усъвършенствано оборудване и технология за нанасяне на покритие и каландриране, за да подобрите еднаквостта на дебелината на покритието и плътността на уплътняване на положителните и анодни електроди.
②Подобряване на чистотата и контрола на качеството: Укрепване на контрола на чистотата и проверката на качеството по време на производствения процес на батерията, за да се гарантира целостта на вътрешната структура на батерията и стабилността на работата.
(5) Използване на технология преди литиране
Предварително литиране на анодния електрод: Литиев слой е предварително отложен върху повърхността на анодния електрод чрез технология за предварително литиране, за да компенсира изразходваните литиеви йони, когато се образува SEI филмът, като по този начин се подобрява първата кулонова ефективност. Общите методи за предварително литиране включват ранно формиране на анодния електрод и пръскане на литиев прах върху анодния електрод.
3. Заключение
Подобряването на първата кулонова ефективност на литиево-йонните батерии изисква множество подходи. Обмислете изчерпателно фактори като свойства на анодния материал, състав на електролита, система за образуване и зареждане и производствен процес на батерията. Чрез оптимизиране на тези фактори и приемане на усъвършенствана технология за предварително литиране, първата кулонова ефективност на литиево-йонните батерии може да бъде ефективно подобрена и цялостната им производителност може да бъде подобрена. Трябва да се отбележи, че стратегиите за подобряване на първата кулонова ефективност могат да бъдат различни при различни материали и условия на процеса, така че експериментите и оптимизацията трябва да се извършват според конкретни обстоятелства.
