Meningkatkan kecekapan coulombik awal bateri litium-ion adalah topik yang kompleks dan penting, yang berkaitan secara langsung dengan penggunaan tenaga dan prestasi keseluruhan bateri. Berikut ialah analisis mendalam tentang faktor yang mempengaruhi kecekapan coulombi pertama bateri litium-ion daripada pelbagai perspektif, dan mencadangkan penyelesaian yang sepadan.
1.Faktor yang mempengaruhi kecekapan coulombik pertama bateri litium-ion
(1) Ciri-ciri bahan anod
①Kawasan permukaan khusus: Lebih besar luas permukaan khusus elektrod anod grafit, lebih banyak ion litium diperlukan untuk membentuk filem antara muka elektrolit pepejal (filem SEI), dengan itu mengurangkan kecekapan coulombik pertama.
②Jenis bahan: Walaupun bahan elektrod anod berasaskan silikon mempunyai kapasiti penyimpanan litium yang tinggi, perubahan volum yang besar dengan mudah boleh menyebabkan ketidakstabilan filem SEI, seterusnya mengurangkan kecekapan coulombik pertama.
|
|
|
(2) Komposisi elektrolit
①Jenis pelarut: Jenis pelarut dalam elektrolit mempunyai kesan ketara ke atas pembentukan dan kestabilan filem SEI. Sebagai contoh, elektrolit dengan kandungan etilena karbonat (EC) yang tinggi adalah kondusif untuk pembentukan filem SEI yang stabil, tetapi kandungan yang terlalu tinggi atau terlalu rendah boleh menyebabkan penurunan kecekapan coulombik pertama.
②Aditif: Aditif pembentuk filem dalam elektrolit, seperti vinilena karbonat (VC), boleh menggalakkan pembentukan filem SEI dan meningkatkan kestabilannya, dengan itu meningkatkan kecekapan coulombik pertama.
(3)Pembentukan
①Voltan dan arus pengecasan: Tetapan voltan dan arus semasa pengecasan pembentukan secara langsung mempengaruhi kualiti pembentukan dan ketebalan filem SEI. Voltan dan arus yang berlebihan boleh menyebabkan filem SEI menjadi terlalu tebal dan tidak sekata, dengan itu meningkatkan penggunaan ion litium dan mengurangkan kecekapan coulombik pertama.
②Kapasiti pembentukan: Kapasiti cas pembentukan adalah faktor penting yang mempengaruhi kesan pembentukan filem SEI. Kapasiti pembentukan yang sesuai boleh memastikan kualiti pembentukan filem SEI sambil mengelakkan penggunaan ion litium yang berlebihan.
(4) Proses Pengilangan Bateri
①Salutan dan kalendar: Ketebalan salutan dan ketumpatan pemadatan katod dan anod mempunyai pengaruh penting ke atas pengangkutan ion litium dan pembentukan filem SEI. Salutan yang tidak sekata dan ketumpatan pemadatan yang berlebihan boleh menyebabkan penurunan kecekapan coulombik pertama.
 |
 |
②Penggulungan dan pemasangan: Faktor seperti kawalan ketegangan dan penjajaran semasa penggulungan, kebersihan semasa pemasangan boleh menjejaskan struktur dalaman dan prestasi bateri, sekali gus menjejaskan kecekapan coulombik pertama.
|
|
|
2. Cara untuk meningkatkan kecekapan coulombik pertama bateri litium-ion
(1) Optimumkan bahan anod
①Kurangkan luas permukaan tertentu: Dengan mengoptimumkan morfologi zarah dan taburan saiz zarah bahan elektrod anod, luas permukaan spesifiknya boleh dikurangkan, dengan itu mengurangkan jumlah ion litium yang diperlukan untuk pembentukan filem SEI.
②Menambah penstabil: Memperkenalkan penstabil seperti salutan karbon ke dalam bahan elektrod anod untuk meningkatkan kestabilan struktur dan kestabilan filem SEI.
(2) Melaraskan formulasi elektrolit
①Optimumkan nisbah pelarut: Laraskan nisbah setiap pelarut dalam elektrolit mengikut ciri-ciri bahan elektrod anod untuk membentuk filem SEI yang stabil dan padat.
②Menambah bahan tambahan pembentuk filem: Tambahkan jumlah bahan tambahan pembentuk filem yang sesuai seperti VC ke dalam elektrolit untuk menggalakkan pembentukan filem SEI dan meningkatkan kestabilannya.
(3) Optimumkan pembentukan
①Kawalan voltan dan arus yang tepat: Kawal tetapan voltan dan arus dengan tepat semasa pengecasan pembentukan mengikut ciri-ciri bahan elektrod anod dan keperluan reka bentuk bateri.
②Optimumkan kapasiti pembentukan: Tentukan julat kapasiti cas pembentukan optimum melalui eksperimen untuk memastikan kualiti pembentukan filem SEI dan mengelakkan penggunaan ion litium yang berlebihan.
(4)Memperbaiki proses pembuatan bateri
①Tingkatkan ketepatan salutan dan pemadatan: Gunakan peralatan dan teknologi salutan dan kalendar canggih untuk meningkatkan keseragaman ketebalan salutan dan ketumpatan pemadatan elektrod positif dan anod.
②Kuatkan kawalan kebersihan dan kualiti: Kuatkan kawalan kebersihan dan pemeriksaan kualiti semasa proses pembuatan bateri untuk memastikan integriti struktur dalaman dan kestabilan prestasi bateri.
(5) Menggunakan teknologi pra-lithiation
Pra-lithiasi elektrod anod: Lapisan litium dipra-depositkan pada permukaan elektrod anod melalui teknologi pra-litian untuk mengimbangi ion litium yang digunakan apabila filem SEI terbentuk, dengan itu meningkatkan kecekapan coulombik pertama. Kaedah pra-litiasi biasa termasuk pembentukan awal elektrod anod dan menyembur serbuk litium pada elektrod anod.
3. Kesimpulan
Meningkatkan kecekapan coulombik pertama bateri litium-ion memerlukan pelbagai pendekatan. Pertimbangkan secara menyeluruh faktor seperti sifat bahan anod, komposisi elektrolit, pembentukan dan sistem pengecasan, dan proses pembuatan bateri. Dengan mengoptimumkan faktor-faktor ini dan mengguna pakai teknologi pra-penyalahan termaju, kecekapan coulombik pertama bateri litium-ion boleh dipertingkatkan dengan berkesan dan prestasi keseluruhannya boleh dipertingkatkan. Perlu diingatkan bahawa strategi untuk meningkatkan kecekapan coulombik pertama mungkin berbeza di bawah keadaan bahan dan proses yang berbeza, jadi eksperimen dan pengoptimuman perlu dijalankan mengikut keadaan tertentu.
