MyPower.CZ

Dovolim si doplnit: 1) Vytvorenie vrstvy SEI (Solid Electrolyte Interphase), ktorá je kľúčovou súčasťou výroby a počiatočného nabíjania lítium-iónových článkov, ale pri LIFE(Y)PO clankoch nehra az tak podstatnu ulohu. Dalsie chemie rozpisem dole... Keď sa nový článok nabíja po prvýkrát, prebieha kontrolovaný proces, ktorého cieľom nie je výkon, ale chemická stabilizácia batérie. Elektrolyt sa čiastočne rozkladá na povrchu anódy (zvyčajne grafitovej) a vytvára tenkú, rovnomernú vrstvu SEI, ktorá je priepustná pre ióny Li⁺, ale nepriestupná pre ďalší rozklad elektrolytu. K tomu dochádza len na začiatku, pretože vtedy je povrch anódy „čerstvý“ a chemicky reaktívny. Odtiaľ pochádza analógia „dostať facku“ – áno, ide o jednorazovú kontrolovanú anomáliu, ktorej cieľom je vytvoriť stabilizačný film. Prečo nechceme ďalšie zrážanie líthia? Ďalší rast SEI → zvyšuje vnútorný odpor, znižuje kapacitu. Kovové lítium vytvorené počas nekontrolovaného zrážania → môže vytvárať dendrity, ktoré sú nebezpečné. Stabilná vrstva SEI chráni anódu, ale musí mať správnu hrúbku a zloženie. Preto sa vykonáva prvé nabíjanie: pomaly prúdom, pri kontrolovaných teplotách, často v niekoľkých fázach s postupným zvyšovaním napätia (multistep) 1) Klasický Li-ion s grafitovou anódou a NMC katódou (najbežnejší Li-ion) Čo sa deje počas formovania: -SEI sa formuje pri ~0,7–0,8 V vs. Li/Li⁺ rozkladom elektrolytu. -Vrstva je organicko-anorganická, pozostáva hlavne z Li₂CO₃, LiF, fragmentov organických polymérov, produktov rozkladu EC (etylénkarbonátu) a LiPF₆. Charakteristické vlastnosti: SEI musí byť kompaktná a stabilná, inak rýchlo rastie → zvyšuje odpor. NMC môže spôsobiť migráciu kovov (Mn, Ni), čo narúša SEI → SEI musí byť odolnejšia. Pri vyšších napätiach (4,3–4,4 V) dochádza k vedľajším reakciám elektrolytu → tlak na kvalitu počiatočnej formácie. 2. LFP (LiFePO₄) – stále grafitová anóda, ale odlišné správanie Hoci anóda je tiež grafitová, správanie počas formovania sa líši hlavne v dôsledku katódy a prevádzkového napätia. Rozdiely od NMC: LFP má nižšie prevádzkové napätie (~3,2 V) → menej agresívne prostredie pre elektrolyt. To znamená stabilnejší dlhodobý SEI, pomalšiu degradáciu a veľmi dlhú životnosť. SEI má tendenciu byť tenšia, pretože LFP nevyvoláva tak silný oxidačný stres. Prečo sa LFP menej degraduje: LFP neuvoľňuje kovové ióny → nenarušuje SEI. Vďaka tomu je počiatočné nabíjanie menej kritické ako v prípade NMC (ale stále dôležité). 3)Li-metal anódy - (v budúcich pevných článkoch alebo moderných Li-metal prototypoch) Tu je situácia úplne odlišná. SEI na kovovom lítiu nie je tak stabilný ako na grafite. Li-kov je extrémne reaktívny → SEI sa neustále obnovuje („respiračný“ charakter). Výsledkom je: vysoká spotreba elektrolytu, tvorba dendritov, cyklické praskanie a reformácia SEI. Problém: V prípade grafitu sa SEI vytvorí raz a potom väčšinou zostáva na mieste. Pri Li-kovu to nie je nikdy konečné → neustále sa mení. Preto sa pri Li-kove často používajú: tuhé elektrolyty, prísady LiNO₃, ochranné medzivrstvy. Počiatočné nabitie je tu kritickejšie ako pri všetkých ostatných typoch, pretože kvalita počiatočného SEI zásadným spôsobom ovplyvňuje rast dendritov. 4. Kremíkové anódy (Si alebo SiOx) -(zmiešané s grafitom → „zmesou Si-grafit“ aka Si-blend) Kremík ponúka obrovskú kapacitu, ale aj obrovské problémy s SEI.Aký je hlavný rozdiel: Si nabobtná až o 300 % počas interkalácie (v tzv. "vmedzereni") Li⁺. To spôsobuje praskanie SEI, opakované vytváranie novej SEI, a tým veľké straty Li („nevratná strata kapacity“), rýchlu degradáciu elektrolytu, vysoký nárast impedancie. Dôsledok pre počiatočné nabíjanie: SEI sa tvorí oveľa viac a opakuje sa. Sú potrebné: špeciálne prísady do elektrolytu, kontrolovaná tvorba s extrémne nízkymi prúdmi, pridávanie Si v praxi len 3–10 % namiesto 100 % Si. Povaha SEI - Silne anorganická (Li₂O, Li₄SiO₄), menej organická ako v grafite. Má tendenciu sa rozpadávať → opäť rastie → opäť sa rozpadáva...kryhovanie. Preto sa kremíkové anódy už dlho nepoužívajú v komerčných aplikáciách a dnes sa vyskytujú len v malej časti aplikácií, kde je tolerovaná rýchlejšia degradácia (vysoko výkonné telefóny, vysoko výkonné elektrické vozidlá, elektrické náradie). K iniciacnym napatiam pre Life(Y)Po - asi nema vyznam prekracovat 3.6V. Pri beznom pouzivani baterie je vhodne sa riadit datasheetom vyrobcu, ale pri napatiach nad 3.45V na clanok uz neziskate skoro nic, jedine zvyseny oxidacny stres baterie. Moja prva LifeYpo baterka Winston uz ma viac ako 10 rokov v cinnosti :). Iniciacia bola na 3.6, v beznej prevadzke nad 3.5v nechodim.