Trong bài báo về nửa tế bào ở trên, những lý do cho hiệu suất đầu tiên của nửa tế bào vật liệu điện cực âm và dương đã được giới thiệu. Trên thực tế, trong phân tích cuối cùng, hiệu quả đầu tiên là một loại tổn thất công suất. Khi đồng thời các vật liệu dương và âm với hiệu suất thứ nhất tạo thành một pin đầy thì hiệu suất đầu tiên sẽ như thế nào? Tác động của hiệu suất đầu tiên lên toàn bộ tế bào là gì? Có cách nào để cải thiện nó không? Đó là những gì bài viết này nói về.

Nói về hiệu suất đầu tiên của pin đầy, chúng ta phải bắt đầu với phương pháp kiểm tra của nó. Sau khi pin được nạp đầy chất lỏng, nó cần trải qua hai quá trình sạc và xả là hình thành và phân tách dung lượng. Nói chung, bước đầu tiên của sự hình thành và phân tách dung lượng là quá trình sạc. Tổng của hai dung lượng là lần đầu tiên sạc đầy pin. Bước thứ hai của bước phân phối dung lượng nói chung là xả từ trạng thái sạc đầy sang trạng thái sạc rỗng, vì vậy dung lượng của bước này là dung lượng xả của pin đầy. Kết hợp cả hai, thuật toán cho hiệu suất đầu tiên của ô đầy đủ thu được:

Hiệu suất đầu tiên của toàn bộ pin = công suất xả của bước thứ hai chia dung lượng / (dung lượng nạp của hình thành + dung lượng nạp của bước thứ nhất chia dung lượng)

Sau khi hiểu được phương pháp kiểm tra, chúng ta hãy xem ở mức xác định hiệu suất đầu tiên của toàn bộ ô. Để làm rõ câu hỏi này, trước tiên chúng ta hãy giả sử một pin đầy như sau: điện cực dương của pin sử dụng vật liệu bậc ba với hiệu suất lần đầu là 88% và điện cực âm sử dụng vật liệu graphit có hiệu suất lần đầu tiên là 92%. Hiệu suất đầu tiên cho ô đầy đủ này sẽ là bao nhiêu?

Sau lần sạc đầu tiên và xả 100 ion lithium hoạt động tích cực, chỉ có 88 ion có thể tiếp tục được tái chế. Lý do mất 12 ion liti là mất 8 ion liti trong hiệu ứng đầu tiên của điện cực âm và thiếu không gian để chèn liti do ảnh hưởng đầu tiên của điện cực dương và 4 ion liti vẫn còn trong điện cực âm và không thể quay trở lại điện cực dương.

Bây giờ kết luận là rõ ràng: khi hiệu ứng đầu tiên dương là 88% và hiệu ứng đầu tiên âm là 92%, hiệu ứng đầu tiên của toàn bộ tế bào là 88%, bằng với điện cực dương thấp hơn. Khi hiệu ứng đầu tiên của điện cực âm thấp hơn, chẳng hạn như điện cực dương lithium coban oxit và điện cực âm graphit, hiệu ứng đầu tiên của toàn bộ pin bằng hiệu ứng đầu tiên của điện cực âm có hiệu ứng thứ nhất thấp hơn.

Cửa sổ kiến ​​thức: Hiệu suất lần đầu của pin đầy bằng hiệu suất lần đầu của vật liệu làm anôt và catôt.

Đối với pin đầy, hệ số hình thành của hiệu suất đầu tiên cũng liên quan đến các phản ứng phụ của lần sạc và xả đầu tiên và phạm vi điện áp của lần sạc và xả đầu tiên (bắt đầu ở 0V để sạc và kết thúc ở 2,5 ~ 3,0V để xả ). Tuy nhiên, những yếu tố này không ảnh hưởng đáng kể đến kết luận trên.

Trong bài trước, tôi đã giới thiệu các giá trị hiệu quả đầu tiên của các loại vật liệu khác nhau. Ngoài ảnh hưởng của loại nguyên liệu, những yếu tố nào khác sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả đầu tiên của tế bào đầy đủ?

Đầu tiên là ảnh hưởng của diện tích bề mặt cụ thể của điện cực âm than chì. Khi diện tích bề mặt cụ thể của điện cực âm than chì lớn hơn, diện tích hình thành màng SEI sẽ lớn hơn, điều này sẽ tiêu thụ nhiều ion lithium hơn và làm giảm hiệu suất đầu tiên của toàn bộ pin (tiền đề là hiệu suất đầu tiên của âm điện cực thấp hơn dương).

Một yếu tố khác ảnh hưởng đến hiệu quả đầu tiên là hệ thống nạp hóa chất. Khi màng SEI được hình thành bởi quá trình hình thành hóa học mỏng hơn và dày đặc hơn, việc tiêu thụ các ion liti trong quá trình này có thể giảm xuống và có thể cải thiện hiệu quả lần đầu tiên. Để đảm bảo hiệu quả hình thành của màng SEI, khả năng tích điện hình thành là một yếu tố quan trọng cần xem xét.

Ngoài ra, lượng dư điện cực âm quá lớn đòi hỏi phải hình thành nhiều màng SEI hơn, do đó làm giảm hiệu suất đầu tiên ở một mức độ nhất định. Việc thêm dung môi PC vào chất điện phân sẽ mở rộng cửa sổ nhiệt độ hoạt động của pin lithium-ion, nhưng nếu không có chất tạo màng tương ứng để bảo vệ điện cực âm, rất dễ khiến PC bị bong tróc điện cực âm graphite và giảm thời gian đầu của toàn bộ pin. hiệu quả.

Tiếp theo, chúng ta hãy làm một bản tóm tắt của bài viết này. Đầu tiên, tôi sẽ giới thiệu phương pháp tính hiệu suất đầu tiên của pin đầy, đó là chia dung lượng xả / (dung lượng nạp hình thành + dung lượng chia dung lượng sạc bước đầu tiên). Ngoài ra, chúng ta biết yếu tố quyết định hiệu ứng đầu tiên của toàn bộ pin: hiệu ứng đầu tiên của toàn bộ pin bằng mức thấp hơn của hiệu ứng đầu tiên của các điện cực dương và âm. Cuối cùng, một số yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất đầu tiên của pin đầy được giới thiệu.

Phần kết

Để cải thiện dung lượng sản phẩm, chúng ta phải hy vọng rằng hiệu suất đầu tiên của pin đầy càng cao càng tốt, do đó, hiệu suất đầu tiên của pin đầy có thể được cải thiện đáng kể bằng cách dựa vào một số yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất đầu tiên được đề cập ở trên bài báo? Câu trả lời là không. Các biện pháp cải thiện nêu trên hoặc ít có tác dụng hoặc sẽ gây ra các tác động tiêu cực khác. Nói tóm lại, chúng không phải là cách hữu hiệu để nâng cao hiệu quả của lần đầu tiên.

Vậy những cách thiết thực để cải thiện hiệu quả lần đầu tiên là gì?
Câu trả lời nằm trong bài viết cuối cùng của loạt bài này - pre-lithiation. Tất cả hãy cùng chờ đón nhé ~~