Fattori che influenzano il ciclo di vita delle batterie agli ioni di litio

1. Invecchiamento e deterioramento del materiale della batteria

I materiali all'interno delle batterie al litio includono principalmente: materiali attivi dell'elettrodo positivo e negativo, leganti, agenti conduttivi, collettori di corrente, separatori ed elettroliti. Durante l'utilizzo delle batterie al litio, questi materiali subiscono un certo grado di decadimento e invecchiamento. Tang Zhiyuan et al. ritiene che i fattori che causano il decadimento della capacità nelle batterie al litio con acido di manganese includano la dissoluzione del materiale dell'elettrodo positivo, i cambiamenti di fase nel materiale dell'elettrodo, la decomposizione dell'elettrolita, la formazione di una pellicola interfacciale e la corrosione del collettore di corrente. Vetter et al. analizzato sistematicamente e profondamente i cambiamenti nell'elettrodo positivo, nell'elettrodo negativo e nell'elettrolita della batteria durante il ciclismo. L'autore riteneva che la formazione e la successiva crescita del film SEI sull'elettrodo negativo sarebbe stata accompagnata da una perdita irreversibile di litio attivo e che il film SEI non possedeva una vera funzionalità di elettrolita solido. La diffusione e la migrazione di sostanze diverse dagli ioni di litio porterebbero alla generazione di gas e alla rottura delle particelle. Inoltre, anche le variazioni del volume del materiale durante il ciclo e la precipitazione del litio metallico porterebbero a una perdita di capacità.

2. Sistema di carica e scarica 

Il sistema di carica e scarica comprende principalmente tre aspetti: metodo di carica e scarica, tariffa e condizioni di interruzione. Per quanto riguarda il metodo di carica, lo scienziato americano Mas ha proposto il concetto di curva di carica ottimale. Riteneva che la corrente di carica ottimale di una batteria diminuisse gradualmente all'aumentare del tempo di carica, il che può essere espresso dalla formula I=I0e-αt. In questa formula I rappresenta la corrente di carica ricevibile; I0 rappresenta la massima corrente iniziale al tempo t=0; t rappresenta il tempo di ricarica; e α rappresenta la costante di decadimento. La curva di relazione tra I e t è mostrata nella figura seguente.

3.Temperatura

Diversi tipi di batterie al litio hanno temperature operative ottimali diverse e sia temperature eccessivamente alte che basse possono avere un impatto sulla durata delle batterie.

4.Coerenza cellulare

I pacchi batteria sono generalmente costituiti da centinaia o addirittura migliaia di singole celle collegate in serie o parallelo. Oltre ai fattori sopra menzionati che influenzano il loro ciclo di vita, la consistenza cellulare è un altro fattore cruciale. A causa delle differenze nei materiali e nei processi di produzione, è difficile garantire la consistenza delle celle delle batterie agli ioni di litio. In termini di materiali, l’uniformità dei materiali degli elettrodi positivi e negativi e degli elettroliti è fondamentale. Le batterie al litio prodotte con gli stessi materiali e nello stesso lotto spesso mostrano una consistenza relativamente migliore.

In termini di produzione, il processo di produzione delle batterie al litio è complesso e coinvolge molteplici parametri di processo in ogni fase. Uno scarso controllo può portare a incoerenze in parametri quali tensione della batteria, capacità e resistenza interna.

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