Литий-иондық батареялардың бірінші тиімділігі қандай?

Зарядтау процесінде литий иондары оң электродтан бөлініп, теріс электродта тұнбаға түседі. Зарядтау сыйымдылығын сынақ бағдарламалық құралында алуға болады. Разряд процесі кезінде теріс электродтағы литий электролит диафрагмасы арқылы оң электрод құрылымына енгізілген литий иондарын түзу үшін электрондарды жоғалтады. Разряд сыйымдылығын сынақ бағдарламалық құралында алуға болады. (Зарядтау сыйымдылығы > разряд сыйымдылығы)

PS: Кейде бізде разряд сыйымдылығы > зарядтау сыйымдылығы болатын жағдай болады. Мысалы, құрамында Mn бар оң электрод материалы Mn иондарының бөлінуіне байланысты. Бұл құбылыс оң электрод құрылымын бұзады.

Бірінші тиімділік = разряд сыйымдылығы / зарядтау сыйымдылығы

(Бірінші зарядтау және разряд болуы керек)

Жартылай батарея: Теріс электрод литий парағы және литий шамадан тыс болғандықтан, разряд сыйымдылығының зарядтау сыйымдылығынан аз болуының себебі, негізінен, оң электрод материалының құрылымының бұзылуына байланысты, бұл босатылған литийдің кері толығымен қондырылмауына әкеледі.

Толық батарея: теріс электрод әдетте графит, ал барлық литий оң электродпен қамтамасыз етіледі. Литий иондарының бір бөлігі теріс электродтың бетінде SEI қабықшасын қалыптастыру үшін пайдаланылады, сондықтан оң электродқа қайтып келетін литий иондары аз болады. Төмендегі суретте литий темір фосфатты жұмсақ пакет батареясының бірінші зарядтау және разряд қисығы көрсетілген. Зарядтау кезеңі қалыптасу-сыйымдылық бөлімінен тұрады.

Сондықтан толық батареяның бірінші тиімділігі әдетте жарты батареяның бірінші тиімділігінен төмен.

Оң электродтың бірінші тиімділігі (LFP ~98%; LCO ~95%; NCM 80%~90%), теріс электродтың бірінші тиімділігі (графит>90%, нашарлары да бар; кремний негізіндегі қорытпалы теріс электрод: жалпы алғанда 90% -дан аз). Жалпы алғанда, төмен бірінші тиімділікті материалды оңтайландыру арқылы шешуге болады (бетінің меншікті ауданын азайту - бөлшектердің мөлшерін тиісті түрде арттыру, пассивация қабатын қосу - электролит дизайны немесе жабын); екіншісі - оң электродты литиймен толықтыру арқылы литий құрамын арттыру.