Fil-proċess tal-manifattura tal-batteriji tal-jone tal-litju, il-formazzjoni hija proċedura kritika. Dan l-artikolu jiddiskuti l-impatt tal-kundizzjonijiet tal-formazzjoni (eż., Il-kurrent tal-formazzjoni, il-vultaġġ tal-formazzjoni, it-temperatura tal-formazzjoni, u l-pressjoni esterna) fuq il-prestazzjoni tal-batterija, inkluża r-reżistenza interna, il-kapaċità, u l-ħajja taċ-ċiklu.Tob Enerġija Ġdidatipprovdimagna tal-formazzjoni tal-batterijata 'speċifikazzjonijiet varji biex jissodisfaw il-ħtiġijiet ta' produzzjoni ta 'riċerka tal-laboratorju tal-batteriji uLinji tal-produzzjoni tal-batterija.
Il-formazzjoni tirreferi għall-proċess ta 'ċċarġjar inizjali wara l-injezzjoni ta' l-elettroliti u l-mistrieħ, li matulu huwa ffurmat is-saff ta 'interfażi ta' elettroliti solidi (SEI). Varjazzjonijiet fil-protokolli ta 'formazzjoni jirriżultaw f'saffi SEI kemmxejn differenti. Il-morfoloġija tas-saff SEI taffettwa direttament il-prestazzjoni taċ-ċellula, bħal kapaċità tar-rata, stabbiltà ta 'vultaġġ għoli, u partikolarment il-ħajja taċ-ċiklu.
Hawn taħt hawn analiżi dettaljata ta 'kif il-kundizzjonijiet ta' formazzjoni jinfluwenzaw il-prestazzjoni taċ-ċellula:
1. Kurrent tal-formazzjoni
Studji juru li densitajiet kurrenti aktar baxxi jiffaċilitaw il-formazzjoni ta 'saff SEI robust. Il-formazzjoni SEI tinvolvi żewġ stadji: in-nukleazzjoni u t-tkabbir. Densitajiet ta 'kurrent għoli jaċċeleraw in-nukleazzjoni, u jwassal għal struttura SEI poruża b'adeżjoni ħażina mal-wiċċ tal-anodu. Bil-maqlub, densitajiet ta 'kurrent baxx bil-mod in-nukleazzjoni, li jipproduċu saff SEI aktar dens. Madankollu, SEI poruż jista 'jinfiltra aħjar l-elettrolit, li jirriżulta f'konduttività jonika ogħla meta mqabbel ma' SEI iffurmat taħt densitajiet ta 'kurrent baxx.
Metodi tradizzjonali ta 'qabel l-iċċarġjar ta' kurrent baxx jgħinu biex jiffurmaw SEI stabbli u dens, iżda ċċarġjar ta 'kurrent baxx fit-tul iżid l-impedenza tas-SEI, li jolqot b'mod negattiv il-kapaċità tar-rata u l-ħajja taċ-ċiklu. Barra minn hekk, formazzjoni ta 'kurrent baxx ttawwal il-ħin tal-produzzjoni, tnaqqas l-effiċjenza tal-manifattura. Biex tindirizza dan, ġie propost protokoll ta 'formazzjoni ta' kurrent gradwali matul il-fażi ta 'kurrent kostanti (CC). Dan l-approċċ inaqqas il-polarizzazzjoni, itejjeb il-kapaċità tat-tagħbija, iqassar il-ħin tal-formazzjoni, u jsaħħaħ l-effiċjenza.
Figura 1 (a) Formazzjoni tas-SEI fuq uċuħ tal-grafita waqt il-formazzjoni u (b) l-effett tal-formazzjoni tad-densità tal-kurrent fuq l-istruttura tas-SEI.
2. Vultaġġ tal-formazzjoni
Vultaġġi ta 'formazzjoni differenti jaffettwaw b'mod sinifikanti l-kundizzjonijiet tal-wiċċ tal-elettrodu, ir-reżistenza interna, u l-prestazzjoni taċ-ċiklu. Pereżempju, studju li jqabbel vultaġġi ta 'qtugħ ta' 3.5 V u 4.2 V sab li cutoff ta '4.2 V ġab kapaċità ta' ħlas ogħla iżda 4.1% effiċjenza ta 'ħlas ta' ħlas aktar baxxa minn 3.5 V. Batteriji ffurmati f'4,2 V urew reżistenza ogħla ta 'elettrodi u degradazzjoni taċ-ċiklu aktar mgħaġġel.
3. Stat tal-Ħlas (SOC)
Is-SOC huwa parametru kritiku fl-ottimizzazzjoni tal-formazzjoni. Flimkien mal-vultaġġ tal-ħlas / kwittanza, livelli li jvarjaw SOC waqt ix-xjuħija jikkawżaw gradi differenti ta 'reattività, ibiddlu l-proprjetajiet tas-SEI u fl-aħħar mill-aħħar il-prestazzjoni tal-batterija. Ir-riżultati sperimentali jindikaw li 25% SOC iwassal għal impedenza ogħla u żamma ta 'kapaċità aktar baxxa qabel u wara x-xjuħija. Il-protokoll ottimali jinvolvi ċċarġjar għal 100% SOC, li jarmu għal 25% SOC (jiġifieri, iżomm 75% SOC), billi tixjieħ f'temperatura tal-kamra. Dan il-metodu jikseb l-ogħla kapaċità inizjali ta 'kwittanza u żamma tal-kapaċità.
4. Temperatura tal-formazzjoni
Għal batteriji tal-jone tal-litju polimeru, formazzjoni ta 'temperatura għolja tippromwovi formazzjoni ta' SEI aktar kompluta u ssaħħaħ il-wajer tas-separatur, tnaqqas il-ġenerazzjoni tal-gass. Madankollu, formazzjoni ta 'temperatura baxxa tiffavorixxi tnaqqis aktar bil-mod tal-melħ tal-litju, li tippermetti deposizzjoni ta' SEI ordnata u densa, li testendi l-ħajja taċ-ċiklu. Filwaqt li s-saffi ta 'SEI b'temperatura għolja juru konduttività jonika ogħla, l-instabilità tagħhom minħabba xoljiment aċċellerat u ko-interkalazzjoni tas-solvent tiggrava l-prestazzjoni taċ-ċiklu. Il-biċċa l-kbira tal-manifatturi jadottaw tixjiħ ta 'temperatura għolja (30-60 grad) biex itejbu l-prestazzjoni taċ-ċiklu u l-ħażna.
5. Pressjoni esterna
Il-ġenerazzjoni tal-gass matul il-formazzjoni żżid id-distanza bejn l-elettrodi, ittawwal il-mogħdijiet tat-trasport tal-jone u tgħolli l-impedenza, u b'hekk tnaqqas il-kapaċità. L-applikazzjoni ta 'pressjoni moderata telimina l-gass, tiżgura kuntatt strett ta' l-elettrodi, timminimizza d-deformazzjoni, u ttejjeb il-kapaċità ta 'formazzjoni, il-kapaċità tar-rata, u l-ħajja taċ-ċiklu. Analiżi ta 'wara l-mortem tiżvela li pressjoni insuffiċjenti tikkawża plating tal-litju fuq l-anodu, filwaqt li pressjoni ottimali tipprevjeni dawn id-difetti.
Sommarju:
Il-proċess ta 'formazzjoni għandu rwol deċiżiv fil-prestazzjoni tal-batterija tal-jone tal-litju. L-ottimizzazzjoni tal-kurrent tal-formazzjoni, il-vultaġġ, it-temperatura, u l-pressjoni esterna hija kruċjali għat-titjib tal-proprjetajiet tal-batterija. Madankollu, l-aġġustamenti tal-parametri individwali jagħtu titjib limitat. Strateġija ta 'ottimizzazzjoni olistika hija essenzjali biex timmassimizza l-prestazzjoni tal-batterija.
