Jaka jest pierwsza wydajność akumulatorów litowo-jonowych?

Podczas procesu ładowania jony litu są uwalniane z elektrody dodatniej i wytrącane na elektrodzie ujemnej. Pojemność ładowania można sprawdzić w oprogramowaniu testowym. Podczas procesu rozładowywania lit na elektrodzie ujemnej traci elektrony, tworząc jony litu, które są osadzone w strukturze elektrody dodatniej poprzez membranę elektrolitu. Pojemność rozładowania można sprawdzić w oprogramowaniu testowym. (Pojemność ładowania > pojemność rozładowania)

PS: Czasami mamy również sytuację, w której pojemność rozładowania > pojemność ładowania. Na przykład materiał elektrody dodatniej zawierający Mn jest wynikiem uwalniania jonów Mn. Zjawisko to zniszczy strukturę elektrody dodatniej.

Pierwsza wydajność = pojemność rozładowania / pojemność ładowania

(Musi być pierwszym ładowaniem i rozładowaniem)

Połowa baterii: Ponieważ elektrodą ujemną jest arkusz litu, a lit jest nadmierny, powodem, dla którego pojemność rozładowania jest mniejsza niż pojemność ładowania, jest głównie zniszczenie struktury materiału elektrody dodatniej, co powoduje, że uwolniony lit nie jest całkowicie osadzony z powrotem.

Pełna bateria: Elektroda ujemna jest zazwyczaj wykonana z grafitu, a cały lit jest dostarczany przez elektrodę dodatnią. Część jonów litu jest wykorzystywana do tworzenia warstwy SEI na powierzchni elektrody ujemnej, dzięki czemu mniej jonów litu powraca do elektrody dodatniej. Poniższy rysunek przedstawia pierwszą krzywą ładowania i rozładowania miękkiego akumulatora litowo-żelazowo-fosforanowego. Etap ładowania składa się z podziału pojemności.

Z tego powodu pierwsza sprawność pełnego akumulatora jest na ogół niższa niż pierwsza sprawność połowy akumulatora.

Pierwsza sprawność elektrody dodatniej (LFP ~98%; LCO ~95%; NCM 80%~90%), pierwsza sprawność elektrody ujemnej (grafit >90%, zdarzają się też słabe; elektroda ujemna ze stopu krzemu: na ogół poniżej 90%). Ogólnie rzecz biorąc, niską pierwszą wydajność można rozwiązać poprzez optymalizację materiału (zmniejszenie powierzchni właściwej – odpowiednie zwiększenie rozmiaru cząstek, dodanie warstwy pasywacyjnej – konstrukcja elektrolitu lub powłoka); drugim jest zwiększenie zawartości litu poprzez uzupełnienie elektrody dodatniej litem.