Independentemente de ser uma célula completa ou meia célula, o desempenho da primeira carga e descarga será significativamente diferente dos ciclos subsequentes. O parâmetro de descrição para esta característica é a primeira eficiência.
A discussão da primeira eficiência deve ser dividida em meias células e células cheias; e um grande esquema de melhoria para a primeira eficiência: pré-litiação.

Depois que a meia célula do material do eletrodo positivo (o material do eletrodo positivo é o eletrodo positivo e a folha de metal de lítio é o eletrodo negativo) é concluída, ela primeiro passa por um ciclo de carga-descarga: durante o processo de carregamento, os íons de lítio são desintercalados do eletrodo positivo e precipitado na folha de lítio metálica do eletrodo negativo. ; Durante a descarga, a folha metálica de lítio perde elétrons para formar íons de lítio e passa pelo eletrólito, intercalando-se então no eletrodo positivo.

Vamos pegar os dados de meia célula de óxido de cobalto de lítio como exemplo. A primeira capacidade de carga da meia célula é ligeiramente superior à primeira capacidade de descarga. Ou seja, 100% dos íons de lítio desintercalados do eletrodo positivo durante a carga não retornam ao eletrodo positivo durante a descarga. A primeira capacidade de descarga/primeira capacidade de carga é a primeira eficiência desta meia célula.

Não apenas o óxido de cobalto de lítio, mas outros materiais comuns de cátodo, como ternário, fosfato de ferro de lítio, etc. meias-células também têm o fenômeno de "primeira capacidade de descarga < capacidade de primeira carga". A primeira eficiência do ternário é a mais baixa, geralmente 85~88%; óxido de cobalto de lítio é o segundo, geralmente 94~96%; fosfato de ferro de lítio é ligeiramente superior ao óxido de cobalto de lítio, 95% ~ 97%.

Então, para onde vai a capacidade perdida durante a primeira carga e descarga? Para a meia célula de material catódico, a perda de capacidade é causada principalmente pela alteração da estrutura do material após a primeira descarga: após a primeira descarga, a estrutura do material catódico muda devido à delitiação, reduzindo assim a posição de intercalação de lítio no material , e os íons de lítio não. É tudo incorporado de volta ao eletrodo positivo durante a primeira descarga, resultando em perda de capacidade.

Como a meia-célula do material do cátodo, a meia-célula do material do ânodo também é afetada pela primeira eficiência. Tomando a meia célula de material de grafite como exemplo, o material de grafite tem uma maior desintercalação de íons de lítio e potencial de inserção, portanto, é o eletrodo positivo e a folha de lítio metálica é o eletrodo negativo. Durante o primeiro ciclo, os íons de lítio devem primeiro perder elétrons da folha de lítio (eletrodo negativo) e depois intercalar. Grafite (eletrodo positivo), então a meia célula é primeiro descarregada e depois carregada. A primeira capacidade de carga da meia célula é significativamente menor que a primeira capacidade de descarga, ou seja, após os íons de lítio chegarem à camada de grafite durante o processo de descarga, eles não são 100% desintercalados do grafite durante o carregamento subsequente. Onde os íons de lítio perdidos são consumidos durante esse período? Acredito que amigos com certa base teórica possam pensar neste motivo: quando a meia célula de grafite é descarregada pela primeira vez, os íons de lítio formarão um filme SEI na superfície da grafite antes de serem incorporados na grafite, e o lítio íons dedicados ao filme SEI não podem ser recuperados durante o carregamento subsequente. ao eletrodo negativo da folha de lítio, resultando na primeira capacidade de descarga da meia célula de grafite > a primeira capacidade de carga. e os íons de lítio dedicados ao filme SEI não podem ser recuperados durante o carregamento subsequente. ao eletrodo negativo da folha de lítio, resultando na primeira capacidade de descarga da meia célula de grafite > a primeira capacidade de carga. e os íons de lítio dedicados ao filme SEI não podem ser recuperados durante o carregamento subsequente. ao eletrodo negativo da folha de lítio, resultando na primeira capacidade de descarga da meia célula de grafite > a primeira capacidade de carga.

Para materiais catódicos como óxido de cobalto de lítio e ternário, a principal razão para a primeira eficiência é que a estrutura do material mudou após a primeira delitiação, resultando na falha da intercalação de 100% de íons de lítio. Para ânodos à base de carbono, a primeira eficiência é causada principalmente pela formação de SEI.
Para os materiais de ânodo de grafite ou mesofase atualmente usados, a primeira eficiência é geralmente entre 90 e 92%. Para o titanato de lítio, um material que dificilmente forma um filme SEI, a primeira eficiência será significativamente melhorada, cerca de 97%. Além disso, para os atuais materiais emergentes de ânodo de carbono de silício, uma vez que a primeira eficiência do ânodo de carbono de silício é de apenas 50%, a primeira eficiência do ânodo de carbono de silício diminuirá gradualmente com o aumento do teor de silício.

Conclusão A primeira eficiência da meia-célula apresentou muito para você. Independentemente do desempenho da meia célula, o que mais nos importa é o desempenho da célula completa. Quando os materiais positivos e negativos com as primeiras características de eficiência são combinados em uma bateria completa, que tipo de características eles mostrarão? A resposta será revelada no próximo artigo.