מהי היעילות הראשונה של סוללות ליתיום-יון?

במהלך תהליך הטעינה משתחררים יוני ליתיום מהאלקטרודה החיובית ומושקעים באלקטרודה השלילית. את קיבולת הטעינה ניתן לקבל בתוכנת הבדיקה. במהלך תהליך הפריקה, הליתיום באלקטרודה השלילית מאבד אלקטרונים ליצירת יוני ליתיום, המשובצים במבנה האלקטרודה החיובית דרך דיאפרגמת האלקטרוליט. את יכולת הפריקה ניתן לקבל בתוכנת הבדיקה. (קיבולת טעינה > קיבולת פריקה)

נ.ב: לפעמים יש לנו גם מצב שכושר הפריקה > יכולת הטעינה. לדוגמה, חומר האלקטרודה החיובית המכיל Mn נובע משחרור יוני Mn. תופעה זו תהרוס את מבנה האלקטרודה החיובית.

יעילות ראשונה = כושר פריקה / כושר טעינה

(חייב להיות הטעינה והפריקה הראשונה)

חצי סוללה: מכיוון שהאלקטרודה השלילית היא יריעת ליתיום והליתיום מוגזם, הסיבה לכך שכושר הפריקה קטן מיכולת הטעינה נובעת בעיקר מהרס מבנה חומר האלקטרודה החיובית, מה שגורם לליתיום ששוחרר לא להטמע במלואו בחזרה.

סוללה מלאה: האלקטרודה השלילית היא בדרך כלל גרפיט, וכל הליתיום מסופק על ידי האלקטרודה החיובית. חלק מיוני הליתיום משמש ליצירת סרט SEI על פני האלקטרודה השלילית, כך שיש פחות יוני ליתיום שחוזרים לאלקטרודה החיובית. האיור הבא מציג את עקומת הטעינה והפריקה הראשונה של סוללת ליתיום ברזל פוספט רכה. שלב הטעינה מורכב מחלוקת קיבולת היווצרות.

זו הסיבה שהיעילות הראשונה של סוללה מלאה נמוכה בדרך כלל מהיעילות הראשונה של חצי סוללה.

היעילות הראשונה של האלקטרודה החיובית (LFP ~98%; LCO ~95%; NCM 80%~90%), היעילות הראשונה של האלקטרודה השלילית (גרפיט>90%, יש גם גרועות; אלקטרודה שלילית מסגסוגת מבוססת סיליקון: בדרך כלל פחות מ-90%). בדרך כלל, ניתן לפתור את היעילות הראשונה הנמוכה על ידי אופטימיזציה של החומר (הקטנת שטח הפנים הספציפי - הגדלת גודל החלקיקים בצורה מתאימה, הוספת שכבת פסיבציה - עיצוב אלקטרוליט או ציפוי); השני הוא להגדיל את תכולת הליתיום על ידי השלמת האלקטרודה החיובית עם ליתיום.