리튬-이온 배터리의 사이클 성능의 중요성은 말할 필요도 없습니다. 또한 거시적 관점에서 볼 때 사이클 수명이 길다는 것은 자원 소비가 줄어든다는 것을 의미합니다. 결과적으로 사이클 성능에 영향을 미치는 요소는 리튬 배터리 산업에 종사하는 모든 사람에게 중요한 고려 사항입니다. 아래에는 배터리 주기 성능에 영향을 미칠 수 있는 몇 가지 요소가 설명되어 있습니다.
재료 유형:재료 선택은 리튬-이온 배터리 성능에 영향을 미치는 주요 요소입니다. 사이클 성능이 좋지 않은 재료를 선택하면 공정 설계나 제조 품질이 아무리 건전하더라도 셀의 사이클 수명을 보장할 수 없습니다. 반대로, 우수한 재료를 선택하면 후속 제조 중에 사소한 문제가 있더라도 사이클 성능이 상당히 양호하게 유지될 수 있습니다(예: 특정 용량이 ~135.5mAh/g에 불과하고 리튬 도금이 쉬운 리튬 코발트 산화물을 사용하는 셀은 1C에서 100사이클이 조금 넘는 후에 용량이 급격히 감소했지만 0.5C에서 500사이클 후에 90% 이상의 용량을 유지했습니다. 또 다른 셀은 분해 시 양극에 검은색 흑연 입자가 있는 것으로 밝혀졌습니다. 여전히 정상적인 사이클 성능을 나타냄) 재료 관점에서 전체 셀의 사이클 성능은 두 쌍, 즉 음극-전해질 인터페이스와 양극{12}}전해질 인터페이스 사이의 "약한 연결"에 의해 결정됩니다.
열악한 재료 사이클 성능은 두 가지 주요 원인으로 인해 발생할 수 있습니다. 하나는 지속적인 리튬 삽입/탈리를 방지하는 사이클링 중 결정 구조의 급격한 변화 또는 활물질과 전해질이 조밀하고 균일한 SEI(고체 전해질 간기) 층을 형성하지 못하기 때문입니다. 후자는 활물질과 전해질 사이의 조기 부반응으로 이어져 전해질이 급속히 소모되어 사이클 수명이 손상됩니다. 셀 설계 중에 한 전극에 사이클 성능이 좋지 않은 재료를 선택하면 다른 전극에 고성능 재료를 선택할 필요가 없습니다. 그렇게 하면 낭비가 발생하기 때문입니다.
음극 및 양극 압축 밀도:음극과 양극의 높은 압축 밀도는 전지의 에너지 밀도를 증가시킬 수 있지만 재료의 사이클 성능을 어느 정도 손상시킵니다. 이론적으로 압축 밀도가 높을수록 리튬-이온 배터리의 순환 가능성에 기본이 되는 구조인 재료-에 대한 구조적 손상이 더 크다는 것을 의미합니다. 더욱이, 양극과 음극의 압축 밀도가 높은 셀은 정상적인 또는 확장된 사이클링을 유지하는 데 필수적인 요소인 충분한 전해질을 유지하는 데 어려움을 겪습니다.
수분:과도한 수분은 전극의 활성 물질과 부반응을 유발하여 전극의 구조를 손상시키고 사이클 수명을 손상시킵니다. 이는 또한 SEI(Solid Electrolyte Interphase) 층의 적절한 형성을 방해합니다. 그러나 미량의 수분을 완전히 제거하기는 어렵지만 실제로 어느 정도 세포 성능을 유지하는 데 도움이 될 수 있습니다.
코팅 밀도:코팅 밀도를 단일 변수로 분리하여 사이클링에 미치는 영향을 평가하는 것은 사실상 불가능합니다. 코팅 밀도의 불일치는 필연적으로 용량의 변화 또는 권취 또는 적층 레이어 수의 차이로 이어집니다. 동일한 모델, 용량 및 재료 구성을 가진 셀의 경우 코팅 밀도를 낮추면 권취 또는 적층 레이어 수가 효과적으로 늘어납니다. 결과적으로 분리막 재료가 증가하면 전해질 흡수가 향상되어 사이클 수명이 지원됩니다. 낮은 코팅 밀도는 전극 및 베어{3}}셀 베이킹 중에 속도 성능을 향상시키고 수분 제거를 촉진할 수 있지만 코팅 정밀도를 제어하기가 더 어려워지고 활성 물질 내의 큰 입자가 코팅 및 캘린더링 공정에 부정적인 영향을 미칠 수 있다는 문제가 있습니다. 또한 레이어 수를 늘리면 더 많은 포일과 분리막 재료가 필요하므로 비용이 높아지고 에너지 밀도가 낮아집니다. 그러므로 균형잡힌 평가가 필요하다.
양극 과잉:양극 과잉의 적절한 수준을 결정하려면 초기 비가역적 용량 손실 및 코팅 밀도 편차 이상의 요인을 고려해야 합니다. 사이클 수명에 미치는 영향 또한 중요한 고려 사항입니다. LCO(리튬 코발트 산화물) 및 흑연 시스템에서 흑연 양극은 사이클링 중에 종종 "약한 링크"가 됩니다. 양극 과잉량이 불충분하면 초기에 리튬 도금이 발생하지 않을 수 있습니다. 그러나 수백 번의 사이클 후에도 음극 구조는 상대적으로 안정적인 상태를 유지하는 반면 양극 구조는 심각한 열화를 겪습니다. 결과적으로, 양극은 더 이상 음극에서 공급되는 리튬 이온을 완전히 수용할 수 없어 리튬 도금 및 조기 용량 저하로 이어집니다. 전해질 양: 전해질 부족이 사이클 수명에 영향을 미치는 세 가지 주요 이유가 있습니다. 첫째, 초기 충전량이 부족하다. 둘째, 충분한 충진량에도 불구하고 에이징 시간이 너무 짧거나 과도한 전극 압축 등의 요인으로 인해 전해질 습윤이 불완전합니다. 셋째, 사이클링 중에 셀 내부의 전해질이 고갈됩니다.
에이시-BA3040-20배터리 수명주기 테스터주기적 충전 및 방전 테스트를 통해 배터리 팩의 수명, 신뢰성, 용량 및 기타 매개변수를 테스트하는 데 사용됩니다.
세 번째 점과 관련하여, 전극(특히 양극)과 전해질 사이의 호환성은 조밀하고 안정적인 SEI(Solid Electrolyte Interphase) 층의 형성에 의해 현미경으로 나타납니다. 거시적으로는 사이클링 중 전해질 소비 속도를 통해 관찰됩니다. 불완전한 SEI 필름은 양극과 전해질 사이의 부반응을 효과적으로 방지하지 못하여 전해질 소모를 초래합니다. 더욱이, SEI 필름의 결함은 사이클링 중에 필름의 지속적인-재형성을 유발하여 가역적 리튬 소스와 전해질을 모두 소모합니다. 셀이 수백 번의 사이클을 겪거나 단지 수십 번의 후에 성능 저하를 경험하든, 처음에는 충분함에도 불구하고 사이클링 후 전해질이 고갈되는 경우 전해질 보유율을 높이면 사이클 성능이 어느 정도 향상될 가능성이 높습니다.
객관적인 테스트 조건:충전/방전 속도, 차단-전압, 충전 차단-전류, 과충전/과{3}}방전 이벤트, 테스트 챔버 온도, 갑작스러운 중단, 테스트 프로브와 셀 사이의 접촉 저항과 같은 외부 요인-은 모두 사이클 성능 테스트 결과에 다양한 정도로 영향을 미칠 수 있습니다. 또한 다양한 재료는 이러한 요인에 대해 다양한 민감도를 나타냅니다. 그러나 일상적인 작업에서는 표준화된 테스트 프로토콜을 채택하고 주요 재료의 공통성과 특정 특성을 이해하는 것으로 충분합니다.
요약:'버킷 원리'(또는 최소의 법칙)와 마찬가지로 세포 주기 성능을 결정하는 궁극적인 요인은 '가장 짧은 구멍'-이며, 이는 다양한 변수 중에서 가장 제한적인 단일 요소입니다. 더욱이 이러한 요소들은 서로 상호 작용합니다. 동일한 재료와 제조 능력을 고려할 때 사이클 수명이 길어지면 에너지 밀도가 낮아지는 경우가 많습니다. 따라서 주요 목표는 셀 제조에서 최대의 일관성을 보장하면서 고객 요구 사항을 충족하는 최적의 균형을 식별하는 것입니다.
회사 소개
에이시뉴에너지는 에너지 저장 시스템(ESS), 드론, 전자-자전거, 전자-스쿠터, 전동 공구, 이{4}} 또는 삼륜 전기 자동차와 같은 분야에 사용되는 리튬-이온 배터리 팩을 위한 반자동 및 완전 자동화 조립 라인 솔루션을 제공하는 데 전념하고 있습니다. 또한 우리는 배터리 분류기, 절연지 접착기, CCD 테스터, 수동/자동 점용접기, BMS 테스터, 배터리 종합 성능 테스터, 배터리 팩 테스터-를 포함하여 전체 배터리 조립 공정을 포괄하는 포괄적인 장비 제품군을 제공하여-고객이 효율적이고 지능적이며 대규모 생산을 달성할 수 있도록 지원합니다.-
