Lityum İyon Pillerin İlk Verimi Nedir?

Şarj işlemi sırasında lityum iyonları pozitif elektrottan salınır ve negatif elektrotta çökelir. Şarj kapasitesi test yazılımında bulunabilir. Deşarj işlemi sırasında, negatif elektrottaki lityum, elektrolit diyafram yoluyla pozitif elektrot yapısına gömülen lityum iyonlarını oluşturmak için elektronlarını kaybeder. Deşarj kapasitesi test yazılımından elde edilebilir. (Şarj kapasitesi > deşarj kapasitesi)

Not: Bazen deşarj kapasitesi > şarj kapasitesi gibi durumlar da olabiliyor. Örneğin Mn içeren pozitif elektrot malzemesi Mn iyonlarının salınmasından kaynaklanmaktadır. Bu olay pozitif elektrot yapısını yok edecektir.

Birinci verim = deşarj kapasitesi / şarj kapasitesi

(İlk şarj ve deşarj olmalıdır)

Yarım pil: Negatif elektrot bir lityum levha olduğundan ve lityum fazla olduğundan, deşarj kapasitesinin şarj kapasitesinden daha az olmasının nedeni, esas olarak pozitif elektrot malzemesinin yapısının tahrip edilmesinden kaynaklanmaktadır, bu da salınan lityumun tam olarak geri gömülememesine neden olmaktadır.

Dolu pil: Negatif elektrot genellikle grafittir ve lityumun tamamı pozitif elektrot tarafından sağlanır. Lityum iyonlarının bir kısmı, negatif elektrotun yüzeyinde bir SEI filmi oluşturmak için kullanılır, böylece pozitif elektrota daha az lityum iyonu geri döner. Aşağıdaki şekil lityum demir fosfat yumuşak paket pilinin ilk şarj ve deşarj eğrisini göstermektedir. Şarj aşaması formasyon-kapasitans bölümünden oluşur.

Bu nedenle tam dolu bir akünün ilk verimliliği genellikle yarım akünün ilk verimliliğinden daha düşüktür.

Pozitif elektrotun ilk verimliliği (LFP ~%98; LCO ~%95; NCM %80~%90), negatif elektrotun ilk verimliliği (grafit>%90, zayıf olanlar da vardır; silikon bazlı alaşım negatif elektrot: genellikle %90'dan az). Genel olarak, düşük ilk verimlilik, malzemenin optimize edilmesi (spesifik yüzey alanının azaltılması - parçacık boyutunun uygun şekilde arttırılması, bir pasifleştirme katmanının eklenmesi - elektrolit tasarımı veya kaplama) yoluyla çözülebilir; diğeri ise pozitif elektrodu lityum ile destekleyerek lityum içeriğini arttırmaktır.