リチウムイオン電池のサイクル性能の重要性は言うまでもありません。{0}}さらに、マクロ的な観点から見ると、サイクル寿命が長いということは、資源消費量が減少することを意味します。したがって、リチウム電池業界に携わる者にとって、サイクル性能に影響を与える要因は重要な考慮事項となります。以下に、バッテリーサイクルのパフォーマンスに影響を与える可能性のあるいくつかの要因の概要を示します。
材料の種類:材料の選択は、リチウムイオン電池の性能に影響を与える主な要素です。-サイクル性能が低い材料を選択した場合、プロセス設計や製造品質がどれほど適切であっても、セルのサイクル寿命は保証できません。逆に、優れた材料が選択されている場合、その後の製造中に軽微な問題が発生したとしても、サイクル性能は適度に良好なままである可能性があります（たとえば、比容量がわずか約 135.5 mAh/g で、リチウムメッキが発生しやすいコバルト酸化リチウムを使用したセルは、1C で 100 サイクルをわずかに超えるサイクル後に容量が急激に低下しましたが、0.5C で 500 サイクル後も 90% 以上の容量を維持しました。別のセルでは、アノードに黒いグラファイト粒子が付着していることが判明しました）分解しても通常のサイクル性能を示しました）。材料の観点から見ると、フルセルのサイクル性能は、カソード-電解質界面とアノード-電解質界面という2つの組み合わせの間の「弱いリンク」によって決まります。
材料サイクルのパフォーマンスの低下は、主に 2 つの原因から発生する可能性があります。1 つはサイクル中の結晶構造の急激な変化で、継続的なリチウムの挿入/脱挿入が妨げられること、もう 1 つは活物質と電解質が緻密で均一な固体電解質界面（SEI）層を形成できないことです。{0}後者は活物質と電解質の間で早期の副反応を引き起こし、電解質の急速な消費を引き起こし、それによってサイクル寿命を損ないます。セルの設計時に、一方の電極にサイクル性能の低い材料が選択された場合、もう一方の電極に高性能の材料を選択する必要はありません。そうすることで無駄が生じます。-
カソードとアノードの圧縮密度:カソードとアノードの圧縮密度を高くすると、セルのエネルギー密度を高めることができますが、材料のサイクル性能もある程度低下します。理論的には、圧縮密度が高いほど、材料-への構造的損傷が大きくなることを意味します。-リチウムイオン電池のサイクル特性の基礎となる構造です-。さらに、正極と負極の圧縮密度が高い電池は、通常または長期間のサイクルを維持するために不可欠な要素である電解質を十分に保持するのに苦労します。
水分：過剰な水分は電極内の活物質との副反応を引き起こし、電極の構造を損傷し、サイクル寿命を損ないます。また、固体電解質界面 (SEI) 層の適切な形成も妨げられます。ただし、微量の水分を完全に除去することは困難ですが、実際には電池の性能をある程度維持するのに役立ちます。
コーティング密度:コーティング密度を単一の変数として分離して、サイクリングへの影響を評価することは事実上不可能です。コーティングの密度にばらつきがあると、必然的に容量のばらつきや、巻き数や積層数の違いが生じます。同じモデル、容量、および材料組成のセルの場合、コーティング密度を下げると、巻き付けまたは積層する層の数が効果的に増加します。その結果、セパレーターの材料が増加し、電解液の吸収が向上し、サイクル寿命がサポートされます。コーティング密度が低いとレート性能が向上し、電極やベアセルのベーキング中の水分除去が容易になりますが、コーティングの精度の制御が難しくなり、活物質内の大きな粒子がコーティングやカレンダー加工のプロセスに悪影響を与える可能性があるという課題も生じます。-さらに、層の数が増えると、より多くの箔とセパレータの材料が必要となり、コストの上昇とエネルギー密度の低下につながります。したがって、バランスの取れた評価が必要です。
アノード過剰:アノード過剰の適切なレベルを決定するには、初期の不可逆的な容量損失とコーティング密度の偏差だけを超えた要素を考慮する必要があります。サイクル寿命への影響も重要な考慮事項です。コバルト酸化リチウム (LCO) およびグラファイト システムでは、サイクリング中にグラファイト アノードが「弱いリンク」になることがよくあります。アノードの過剰が不十分な場合、最初はリチウムめっきが行われない可能性があります。ただし、数百サイクル後でも、カソード構造は比較的安定したままですが、アノード構造は深刻な劣化を受けます。その結果、アノードはカソードから供給されるリチウムイオンを完全に受け入れることができなくなり、リチウムめっきや早期の容量低下につながります。電解質の量: 電解質が不足するとサイクル寿命に影響が出る主な理由は 3 つあります。まず、初期充填量が不十分です。第二に、充填量が十分であるにもかかわらず、エージング時間が短すぎるか、過度の電極圧縮などの要因により電解質の湿潤が不完全です。第三に、セル内の電解質はサイクリング中に消耗します。
エイシー-BA3040-20バッテリーライフサイクルテスターサイクル充放電テストを通じて、バッテリーパックの寿命、信頼性、容量、その他のパラメーターをテストするために使用されます。
3 番目の点に関しては、電極 (特にアノード) と電解質の間の適合性は、緻密で安定した固体電解質界面 (SEI) 層の形成によって微視的に明らかです。巨視的には、サイクリング中の電解質消費率を通じて観察されます。 SEI フィルムが不完全だと、アノードと電解液の間の副反応を効果的に防ぐことができず、電解液の消費につながります。さらに、SEI フィルムの欠陥により、サイクリング中にフィルムの継続的な再形成が引き起こされ、可逆的なリチウム源と電解質の両方が消費されます。-セルが数百サイクルを経ても、わずか数十回で性能が低下しても、最初は十分であったにもかかわらずサイクル後に電解液が枯渇した場合、電解液の保持力を高めることでサイクル性能がある程度改善される可能性があります。
客観的なテスト条件:充放電率、遮断電圧、充電遮断電流、過充電/過放電イベント、試験室温度、突然の中断、試験プローブとセル間の接触抵抗などの外部要因-は、サイクル性能試験の結果にさまざまな程度で影響を与える可能性があります。-さらに、材料が異なれば、これらの要因に対する感度も異なります。ただし、標準化されたテストプロトコルを採用し、主要な材料の共通点と特有の特性を理解すれば、日常的な運用には十分です。
まとめ：「バケット原理」（または最小の法則）と同様に、セルのサイクル パフォーマンスの最終的な決定要因は「最短譜表」です。-これは、多くの変数の中で唯一最も制限的な要素です。さらに、これらの要因は相互作用します。同一の材料と製造能力を考慮すると、多くの場合、より長いサイクル寿命はより低いエネルギー密度を犠牲にします。したがって、主な目的は、セル製造の一貫性を最大限に確保しながら、顧客の要件を満たす最適なバランスを特定することです。
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エイシー・ニュー・エナジーは、エネルギー貯蔵システム (ESS)、ドローン、電動自転車、電動スクーター、電動工具、二輪または三輪の電気自動車などの分野で使用されるリチウムイオン電池パック用の半自動および完全自動の組立ライン ソリューションを提供することに注力しています。{{0}また、当社は、電池選別機、絶縁紙貼り付け機、CCD テスター、手動 / 自動スポット溶接機、BMS テスター、電池総合性能試験機、電池パック テスターなど、電池組み立てプロセス全体をカバーする包括的な機器スイートも提供しています。-これにより、お客様が効率的、インテリジェントで大規模な生産を実現できるよう支援します。-
