ความสำคัญของประสิทธิภาพของวงจรสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียม-ไม่ต้องบอกกล่าว นอกจากนี้ จากมุมมองของมหภาค วงจรชีวิตที่ยาวนานขึ้นหมายถึงการใช้ทรัพยากรที่ลดลง ดังนั้น ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อประสิทธิภาพของวงจรจึงถือเป็นข้อพิจารณาที่สำคัญสำหรับทุกคนที่เกี่ยวข้องกับอุตสาหกรรมแบตเตอรี่ลิเธียม ปัจจัยหลายประการที่อาจส่งผลต่อประสิทธิภาพรอบการทำงานของแบตเตอรี่มีดังนี้
ประเภทวัสดุ:การเลือกวัสดุเป็นปัจจัยหลักที่มีอิทธิพลต่อประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน- หากเลือกวัสดุที่มีรอบการทำงานต่ำ จะไม่สามารถรับประกันอายุการใช้งานของเซลล์ได้ ไม่ว่าการออกแบบกระบวนการหรือคุณภาพการผลิตจะดีแค่ไหนก็ตาม ในทางกลับกัน หากเลือกวัสดุที่เหนือกว่า ประสิทธิภาพของวงจรอาจยังคงดีพอสมควรแม้ว่าจะมีปัญหาเล็กๆ น้อยๆ ในระหว่างการผลิตครั้งต่อไป (เช่น เซลล์ที่ใช้ลิเธียมโคบอลต์ออกไซด์ที่มีความจุเฉพาะเพียง ~135.5 mAh/g และมีแนวโน้มที่จะชุบลิเธียมแสดงความจุที่ลดลงอย่างรวดเร็วหลังจากผ่านไปกว่าร้อยรอบที่ 1C แต่ยังคงรักษาความจุได้มากกว่า 90% หลังจาก 500 รอบที่ 0.5C; อีกเซลล์หนึ่งพบว่ามีอนุภาคกราไฟท์สีดำบนขั้วบวก การแยกชิ้นส่วนยังคงแสดงประสิทธิภาพของวงจรตามปกติ) จากมุมมองของวัสดุ ประสิทธิภาพของวงจรของเซลล์เต็มถูกกำหนดโดย "จุดอ่อนกว่า" ระหว่างการจับคู่ทั้งสอง: อินเทอร์เฟซอิเล็กโทรไลต์แคโทด-และอินเทอร์เฟซอิเล็กโทรไลต์แอโนด-
ประสิทธิภาพของวงจรวัสดุที่ไม่ดีอาจเกิดจากสาเหตุหลัก 2 ประการ: การเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วในโครงสร้างผลึกในระหว่างการหมุนเวียนซึ่งป้องกันการแทรกแซงลิเธียม/เดอ-การแทรกแซงอย่างต่อเนื่อง หรือความล้มเหลวของวัสดุออกฤทธิ์และอิเล็กโทรไลต์เพื่อสร้างชั้นโซลิดอิเล็กโทรไลต์อินเตอร์เฟส (SEI) ที่หนาแน่นและสม่ำเสมอ อย่างหลังทำให้เกิดปฏิกิริยาข้างเคียงก่อนเวลาอันควรระหว่างวัสดุออกฤทธิ์กับอิเล็กโทรไลต์ ทำให้เกิดการใช้อิเล็กโทรไลต์อย่างรวดเร็ว และทำให้อายุการใช้งานลดลง ในระหว่างการออกแบบเซลล์ ถ้าเลือกวัสดุที่มีรอบการทำงานต่ำสำหรับอิเล็กโทรดตัวหนึ่ง ไม่จำเป็นต้องเลือกวัสดุประสิทธิภาพสูง-สำหรับอีกอิเล็กโทรด เนื่องจากการทำเช่นนั้นจะส่งผลให้เกิดการสิ้นเปลือง
ความหนาแน่นของการบดอัดแคโทดและแอโนด:แม้ว่าความหนาแน่นของการบดอัดสูงสำหรับแคโทดและแอโนดจะสามารถเพิ่มความหนาแน่นพลังงานของเซลล์ได้ แต่ก็ยังลดประสิทธิภาพของวงจรของวัสดุลงบ้าง ตามทฤษฎีแล้ว ความหนาแน่นของการบดอัดที่สูงขึ้นหมายถึงความเสียหายทางโครงสร้างที่มากขึ้นต่อวัสดุ-ซึ่งเป็นโครงสร้างที่เป็นพื้นฐานของความสามารถในการหมุนเวียนของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน นอกจากนี้ เซลล์ที่มีความหนาแน่นของการบดอัดสูงในอิเล็กโทรดบวกและลบจะพยายามรักษาอิเล็กโทรไลต์ให้เพียงพอ ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญในการคงวงจรปกติหรือระยะยาว
ความชื้น:ความชื้นที่มากเกินไปจะกระตุ้นให้เกิดปฏิกิริยาข้างเคียงกับวัสดุออกฤทธิ์ในอิเล็กโทรด ทำลายโครงสร้างและทำให้อายุการใช้งานลดลง นอกจากนี้ยังขัดขวางการก่อตัวของชั้นโซลิดอิเล็กโทรไลต์อินเตอร์เฟส (SEI) อีกด้วย อย่างไรก็ตาม แม้ว่าความชื้นในปริมาณเล็กน้อยจะกำจัดออกได้ยาก แต่จริงๆ แล้วสามารถช่วยรักษาประสิทธิภาพของเซลล์ได้ในระดับหนึ่ง
ความหนาแน่นของการเคลือบผิว:การแยกความหนาแน่นของการเคลือบเป็นตัวแปรเดียวเพื่อประเมินผลกระทบต่อการหมุนเวียนนั้นแทบจะเป็นไปไม่ได้เลย ความหนาแน่นของสารเคลือบที่ไม่สอดคล้องกันย่อมนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในความจุหรือความแตกต่างในจำนวนชั้นที่ม้วนหรือซ้อนกันอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ สำหรับเซลล์ที่มีรุ่น ความจุ และองค์ประกอบของวัสดุเดียวกัน การลดความหนาแน่นของสารเคลือบลงจะเพิ่มจำนวนชั้นที่พันหรือซ้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ การเพิ่มขึ้นของวัสดุตัวแยกส่งผลให้สามารถดูดซับอิเล็กโทรไลต์ได้มากขึ้น จึงช่วยยืดอายุการใช้งานของวงจร แม้ว่าความหนาแน่นของการเคลือบที่ลดลงจะช่วยเพิ่มขีดความสามารถในอัตราและอำนวยความสะดวกในการกำจัดความชื้นในระหว่างการอบอิเล็กโทรดและเซลล์เปล่า- แต่ก็ทำให้เกิดความท้าทาย: ความแม่นยำในการเคลือบจะควบคุมได้ยากขึ้น และอนุภาคขนาดใหญ่ภายในวัสดุที่ออกฤทธิ์อาจส่งผลเสียต่อกระบวนการเคลือบและการรีด นอกจากนี้ การเพิ่มจำนวนชั้นต้องใช้วัสดุฟอยล์และตัวคั่นมากขึ้น ส่งผลให้ต้นทุนสูงขึ้นและความหนาแน่นของพลังงานลดลง ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการประเมินที่สมดุล
ส่วนเกินของแอโนด:การกำหนดระดับที่เหมาะสมของส่วนเกินของขั้วบวกต้องพิจารณาปัจจัยต่างๆ นอกเหนือจากการสูญเสียกำลังการผลิตที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ในเบื้องต้นและการเบี่ยงเบนของความหนาแน่นของการเคลือบ ผลกระทบต่ออายุการใช้งานของวงจรก็ถือเป็นการพิจารณาที่สำคัญเช่นกัน ในระบบลิเธียมโคบอลต์ออกไซด์ (LCO) และระบบกราไฟท์ กราไฟท์แอโนดมักจะกลายเป็น "จุดอ่อน" ในระหว่างปั่นจักรยาน หากขั้วบวกส่วนเกินไม่เพียงพอ การชุบลิเธียมอาจไม่เกิดขึ้นตั้งแต่แรก อย่างไรก็ตาม หลังจากผ่านไปหลายร้อยรอบ โครงสร้างแคโทดจะยังคงค่อนข้างคงที่ ในขณะที่โครงสร้างแอโนดจะเกิดการย่อยสลายอย่างรุนแรง ด้วยเหตุนี้ ขั้วบวกจึงไม่สามารถรับลิเธียมไอออนที่มาจากแคโทดได้อย่างสมบูรณ์อีกต่อไป ซึ่งนำไปสู่การชุบลิเธียมและความจุลดลงก่อนเวลาอันควร ปริมาณอิเล็กโทรไลต์: มีสาเหตุหลักสามประการที่ทำให้อิเล็กโทรไลต์ไม่เพียงพอส่งผลต่ออายุการใช้งาน ประการแรก ปริมาณการเติมเริ่มต้นไม่เพียงพอ ประการที่สอง แม้ว่าจะมีปริมาณการเติมเพียงพอ แต่ระยะเวลาการบ่มก็สั้นเกินไป หรือการเปียกของอิเล็กโทรไลต์ไม่สมบูรณ์เนื่องจากปัจจัยต่างๆ เช่น การบดอัดอิเล็กโทรดมากเกินไป ประการที่สาม อิเล็กโทรไลต์ภายในเซลล์จะหมดลงระหว่างการปั่นจักรยาน
เอซีย์-BA3040-20เครื่องทดสอบวงจรชีวิตของแบตเตอรี่ใช้เพื่อทดสอบอายุการใช้งาน ความน่าเชื่อถือ ความจุ และพารามิเตอร์อื่นๆ ของก้อนแบตเตอรี่โดยการทดสอบการชาร์จและการคายประจุแบบวงจร
เกี่ยวกับจุดที่สาม ความเข้ากันได้ระหว่างอิเล็กโทรด (โดยเฉพาะแอโนด) และอิเล็กโทรไลต์นั้นแสดงออกมาด้วยกล้องจุลทรรศน์โดยการก่อตัวของชั้นโซลิดอิเล็กโทรไลต์อินเตอร์เฟส (SEI) ที่หนาแน่นและเสถียร เมื่อมองด้วยตาเปล่า จะสังเกตได้จากอัตราการใช้อิเล็กโทรไลต์ระหว่างการปั่นจักรยาน ฟิล์ม SEI ที่ไม่สมบูรณ์ไม่สามารถป้องกันปฏิกิริยาข้างเคียงระหว่างขั้วบวกและอิเล็กโทรไลต์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งนำไปสู่การใช้อิเล็กโทรไลต์ นอกจากนี้ ข้อบกพร่องในฟิล์ม SEI ยังกระตุ้นให้เกิด-การก่อตัวของฟิล์มซ้ำอย่างต่อเนื่องในระหว่างการหมุนเวียน ซึ่งใช้ทั้งแหล่งลิเธียมที่ผันกลับได้และอิเล็กโทรไลต์ ไม่ว่าเซลล์จะผ่านหลายร้อยรอบหรือประสบกับประสิทธิภาพลดลงหลังจากผ่านไปเพียงไม่กี่โหล หากอิเล็กโทรไลต์หมดลงหลังจากการหมุนเวียนแม้ว่าจะเพียงพอในช่วงแรกก็ตาม การเพิ่มการกักเก็บอิเล็กโทรไลต์มีแนวโน้มที่จะปรับปรุงประสิทธิภาพของวงจรได้ในระดับหนึ่ง
เงื่อนไขการทดสอบตามวัตถุประสงค์:ปัจจัยภายนอก-เช่น อัตราการชาร์จ/คายประจุ -แรงดันไฟฟ้าที่ตัดออก กระแสไฟที่ตัดการชาร์จ- กระแสไฟที่ถูกตัด การประจุเกิน/{3}} เหตุการณ์การคายประจุมากเกินไป อุณหภูมิห้องทดสอบ การหยุดชะงักกะทันหัน และความต้านทานต่อการสัมผัสระหว่างหัววัดทดสอบและเซลล์- ล้วนส่งผลต่อผลการทดสอบประสิทธิภาพของวงจรในระดับที่แตกต่างกัน นอกจากนี้ วัสดุที่แตกต่างกันยังแสดงความไวต่อปัจจัยเหล่านี้แตกต่างกัน อย่างไรก็ตาม การใช้ระเบียบวิธีการทดสอบที่เป็นมาตรฐานและการทำความเข้าใจความเหมือนกันและคุณลักษณะเฉพาะของวัสดุหลักน่าจะเพียงพอสำหรับการปฏิบัติงานตามปกติ
สรุป:เช่นเดียวกับ "หลักการบัคเก็ต" (หรือกฎของค่าต่ำสุด) ปัจจัยกำหนดขั้นสุดท้ายของประสิทธิภาพวงจรของเซลล์คือ "สเตฟที่สั้นที่สุด"- ซึ่งเป็นปัจจัยจำกัดเพียงปัจจัยเดียวในบรรดาตัวแปรต่างๆ ที่มีอยู่ นอกจากนี้ปัจจัยเหล่านี้ยังมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน เมื่อพิจารณาจากวัสดุและความสามารถในการผลิตที่เหมือนกัน อายุการใช้งานของวงจรที่สูงขึ้นมักจะมาพร้อมกับต้นทุนความหนาแน่นของพลังงานที่ลดลง ดังนั้น วัตถุประสงค์หลักคือการระบุเครื่องชั่งที่เหมาะสมที่สุดซึ่งตรงตามความต้องการของลูกค้า ในขณะเดียวกันก็รับประกันความสม่ำเสมอสูงสุดในการผลิตเซลล์
เกี่ยวกับเรา
เอซีย์ พลังงานใหม่ทุ่มเทให้กับการจัดหาโซลูชันสายการประกอบแบบกึ่ง-อัตโนมัติและอัตโนมัติเต็มรูปแบบสำหรับชุดแบตเตอรี่ลิเธียม-ไอออนที่ใช้ในภาคส่วนต่างๆ เช่น ระบบกักเก็บพลังงาน (ESS) โดรน จักรยานยนต์ไฟฟ้า- สกู๊ตเตอร์ไฟฟ้า - เครื่องมือไฟฟ้า และยานพาหนะไฟฟ้าสองล้อ- หรือสาม- นอกจากนี้เรายังมีชุดอุปกรณ์ที่ครอบคลุมกระบวนการประกอบแบตเตอรี่ทั้งหมด-รวมถึงเครื่องคัดแยกแบตเตอรี่ เครื่องติดกระดาษฉนวน เครื่องทดสอบ CCD เครื่องเชื่อมจุดแบบแมนนวล/อัตโนมัติ เครื่องทดสอบ BMS เครื่องทดสอบประสิทธิภาพที่ครอบคลุมแบตเตอรี่ และเครื่องทดสอบแบตเตอรี่-เพื่อช่วยให้ลูกค้าบรรลุการผลิตที่มีประสิทธิภาพ ชาญฉลาด และมีขนาดใหญ่-
