Liitium-ioonpatareide tootmisprotsessis on moodustumine kriitiline protseduur. Selles artiklis käsitletakse moodustumistingimuste (nt moodustumisvoolu, moodustumise pinget, moodustumise temperatuuri ja välist rõhku) mõju aku jõudlusele, sealhulgas sisemisele vastupidavusele, mahutavusele ja tsükli tööajale.TOB Uus energiavarustamaaku moodustumismasinmitmesugustest spetsifikatsioonidest, mis vastavad akulabori uuringute tootmisvajadustele jaakutootmisliinid.
Moodustus viitab esialgsele laadimisprotsessile pärast elektrolüütide süstimist ja puhkamist, mille käigus moodustub tahke elektrolüütide faasi (SEI) kiht. Formatsiooniprotokollide variatsioonid põhjustavad pisut erinevaid SEI -kihte. SEI-kihi morfoloogia mõjutab otseselt rakkude jõudlust, nagu kiiruse võime, kõrgepinge stabiilsus ja eriti tsükli eluiga.
Allpool on üksikasjalik analüüs selle kohta, kuidas moodustumistingimused mõjutavad raku jõudlust:
1. moodustuvool
Uuringud näitavad, et madalam voolutihedus hõlbustab tugeva SEI kihi moodustumist. SEI moodustumine hõlmab kahte etappi: tuuma moodustumine ja kasv. Kõrge voolutihedus kiirendab tuuma moodustumist, põhjustades poorse SEI struktuuri, halva adhesiooniga anoodi pinnale. Madal voolutihedus on seevastu aeglane tuuma moodustumine, tekitades tihedama SEI kihi. Poorne SEI suudab aga elektrolüüti paremini tungida, mille tulemuseks on kõrgem ioonjuhtivus, võrreldes madala voolutiheduse korral moodustatud SEI -ga.
Traditsioonilised madala vooluga eelnevalt laadimismeetodid aitavad moodustada stabiilse ja tiheda SEI, kuid pikaajaline madala voolu laadimine suurendab SEI impedantsi, mõjutades negatiivselt kiiruse võimekust ja tsükli eluiga. Lisaks pikendab madala voolu moodustumine tootmisaega, vähendades tootmise efektiivsust. Selle lahendamiseks on välja pakutud astmeline voolu moodustumise protokoll konstantsevoolu (CC) faasi ajal. See lähenemisviis vähendab polarisatsiooni, parandab laengu mahtu, lühendab moodustumisaega ja suurendab tõhusust.
Joonis 1 (a) SEI moodustumine grafiidipindadel moodustumise ajal ja (b) moodustumise voolu tiheduse mõju SEI struktuurile.
2. moodustumispinge
Erinevad moodustumispinged mõjutavad märkimisväärselt elektroodi pinnatingimusi, sisemist takistust ja tsükli jõudlust. Näiteks leiti uuring, milles võrreldakse piirpingeid 3,5 V ja 4,2 V, et 4,2 V piire andis suuremat laenguvõimsust, kuid 4,1% madalamat laengulahenduse efektiivsust kui 3,5 V. 4,2 V-ga moodustatud akudel oli suurem elektroodide takistus ja tsükli kiirem lagunemine.
3. süüdistusseisund (SOC)
SOC on moodustumise optimeerimise kriitiline parameeter. Koos laadimis-/tühjenduspingega, erineva SOC -i tase vananemise ajal kutsub esile erineva reaktsioonivõime, muutes SEI omadusi ja lõppkokkuvõttes aku jõudlust. Eksperimentaalsed tulemused näitavad, et 25% SOC põhjustab kõrgemat impedantsi ja väiksemat mahutavust enne ja pärast vananemist. Optimaalne protokoll hõlmab 100% SOC -i laadimist, mis on toatemperatuuril vananedes 25% SOC -ni (st 75% SOC). See meetod saavutab kõrgeima esialgse tühjendusmahu ja mahutavuse.
4. moodustumistemperatuur
Polümeeri liitium-ioonakude puhul soodustab kõrge temperatuuri moodustumine SEI täielikumat moodustumist ja suurendab eraldaja märguvust, vähendades gaasi tekke. Madala temperatuuriga moodustumine soosib aga aeglasemat liitiumisoola vähendamist, võimaldades järjestatud ja tihedat SEI sadestumist, mis pikendab tsükli eluiga. Kui kõrgete temperatuuridega SEI-kihtidel on suurem ioonjuhtivus, halvendab nende ebastabiilsus kiirendatud lahustumise ja lahusti kaasintercalatsiooni tõttu tsükli jõudlust. Enamik tootjaid võtab tsükli ja salvestus jõudluse parandamiseks kasutusele kõrge temperatuuriga vananemise (30–60 kraadi).
5. Väline rõhk
Gaasi genereerimine moodustumise ajal suurendab elektroodide vahelist kaugust, pikendades libioonide transpordiradasid ja suurendades impedantsi, vähendades sellega mahtu. Mõõduka rõhu rakendamine välistab gaasi, tagab tiheda elektroodi kontakti, minimeerib deformatsiooni ja parandab moodustumisvõimet, kiiruse võimekust ja tsükli tööaega. Surmajärgne analüüs näitab, et ebapiisav rõhk põhjustab anoodil liitiumiplaatimist, samas kui optimaalne rõhk hoiab ära sellised defektid.
Kokkuvõte:
Koostamisprotsess mängib liitium-ioon aku jõudluses otsustavat rolli. Aku omaduste tugevdamiseks on ülioluline moodustumisvoolu, pinge, temperatuuri ja välise rõhu optimeerimine. Individuaalsed parameetrite korrigeerimised annavad siiski piiratud parandusi. Aku jõudluse maksimeerimiseks on oluline terviklik optimeerimisstrateegia.
