Mikä on litiumioniakkujen ensimmäinen hyötysuhde?

Latausprosessin aikana litiumioneja vapautuu positiivisesta elektrodista ja saostuu negatiiviselle elektrodille. Latauskapasiteetti löytyy testiohjelmistosta. Purkausprosessin aikana negatiivisen elektrodin litium menettää elektroneja muodostaen litiumioneja, jotka upotetaan positiiviseen elektrodirakenteeseen elektrolyyttikalvon kautta. Purkauskapasiteetti saadaan testausohjelmistosta. (latauskapasiteetti > purkukapasiteetti)

PS: Joskus meillä on myös tilanne, jossa purkauskapasiteetti > latauskapasiteetti. Esimerkiksi Mn:a sisältävä positiivinen elektrodimateriaali johtuu Mn-ionien vapautumisesta. Tämä ilmiö tuhoaa positiivisen elektrodin rakenteen.

Ensimmäinen tehokkuus = purkauskapasiteetti / latauskapasiteetti

(Täytyy olla ensimmäinen lataus ja purku)

Puoliparisto: Koska negatiivinen elektrodi on litiumlevyä ja litiumia on liikaa, syy siihen, miksi purkauskapasiteetti on pienempi kuin latauskapasiteetti, johtuu pääasiassa positiivisen elektrodin materiaalin rakenteen tuhoutumisesta, mikä aiheuttaa sen, että vapautunut litium ei upota kokonaan takaisin.

Täysi akku: Negatiivinen elektrodi on yleensä grafiittia, ja kaikki litium saadaan positiivisesta elektrodista. Osa litiumioneista käytetään muodostamaan SEI-kalvo negatiivisen elektrodin pinnalle, jolloin positiiviselle elektrodille palaa vähemmän litiumioneja. Seuraavassa kuvassa on litiumrautafosfaattipehmusteakun ensimmäinen lataus- ja purkauskäyrä. Latausvaihe koostuu muodostus-kapasitanssijaosta.

Tästä syystä täyden akun ensimmäinen hyötysuhde on yleensä alhaisempi kuin puolen akun ensimmäinen hyötysuhde.

Positiivisen elektrodin ensimmäinen hyötysuhde (LFP ~ 98 %; LCO ~ 95 %; NCM 80 % ~ 90 %), negatiivisen elektrodin ensimmäinen hyötysuhde (grafiitti > 90 %, on myös huonoja; piipohjainen metalliseos negatiivinen elektrodi: yleensä alle 90 %). Yleensä alhainen ensimmäinen hyötysuhde voidaan ratkaista optimoimalla materiaalia (pienentämällä ominaispinta-alaa - lisäämällä sopivasti hiukkaskokoa, lisäämällä passivointikerros - elektrolyyttisuunnittelua tai pinnoitusta); toinen on lisätä litiumpitoisuutta täydentämällä positiivista elektrodia litiumilla.