Uavhengig av om det er en fullcelle eller en halvcelle, vil ytelsen til den første ladningen og utladingen være vesentlig forskjellig fra de påfølgende syklusene. Beskrivelsesparameteren for denne egenskapen er den første effektiviteten.
Diskusjonen om den første effektiviteten bør deles inn i halvceller og fulle celler; og en stor forbedringsplan for den første effektiviteten: pre-litiering.

Etter at den positive elektrodematerialets halvcelle (det positive elektrodematerialet er den positive elektroden, og metalllitiumplaten er den negative elektroden) er fullført, går den først gjennom en ladnings-utladningssyklus: under ladeprosessen deinterkaleres litiumioner fra den positive elektroden og utfelt på den negative elektroden metalllitiumplate. ; Under utladning mister metalllitiumplaten elektroner for å danne litiumioner og passerer gjennom elektrolytten, og interkalerer deretter inn i den positive elektroden.

La oss ta halvcelledataene for litiumkoboltoksid som et eksempel. Den første ladekapasiteten til halvcellen er litt høyere enn den første ladekapasiteten. Det vil si at 100 % av litiumionene som deinterkaleres fra den positive elektroden under lading ikke går tilbake til den positive elektroden under utlading. Den første utladingskapasiteten/første ladekapasiteten er den første effektiviteten til denne halvcellen.

Ikke bare litiumkoboltoksid, men andre vanlige katodematerialer som ternære, litiumjernfosfat, etc. halvceller har også fenomenet "første utladningskapasitet < første ladekapasitet". Den første effektiviteten til ternær er den laveste, vanligvis 85~ 88%; litiumkoboltoksid er andre, vanligvis 94 ~ 96%; litiumjernfosfat er litt høyere enn litiumkoboltoksid, 95% ~ 97%.

Så hvor går den tapte kapasiteten under den første ladingen og utladningen? For katodematerialets halvcelle er kapasitetstapet hovedsakelig forårsaket av endringen av materialstrukturen etter den første utladningen: etter den første utladningen endres katodematerialets struktur på grunn av delithiation, og reduserer derved posisjonen til litiuminterkalering i materialet , og litiumioner kan ikke Det hele er innebygd tilbake i den positive elektroden under den første utladningen, noe som resulterer i tap av kapasitet.

I likhet med katodematerialets halvcelle påvirkes også anodematerialets halvcelle av den første effektiviteten. Hvis vi tar grafittmaterialets halvcelle som et eksempel, har grafittmaterialet en høyere litiumion-deinterkalering og innsettingspotensial, så det er den positive elektroden, og metalllitiumplaten er den negative elektroden. I løpet av den første syklusen må litiumioner først miste elektroner fra litiumarket (negativ elektrode) og deretter interkalere. Grafitt (positiv elektrode), så halvcellen blir først utladet og deretter ladet. Den første ladekapasiteten til halvcellen er betydelig lavere enn den første utladningskapasiteten, det vil si at etter at litiumionene kommer til grafittlaget under utladningsprosessen, blir de ikke 100 % deinterkalert fra grafitten under etterfølgende ladning. Hvor blir de tapte litiumionene konsumert i denne perioden? Jeg tror at venner med et visst teoretisk grunnlag kan tenke på denne grunnen: når grafitthalvcellen utlades for første gang, vil litiumionene danne en SEI-film på grafittoverflaten før de legges inn i grafitten, og litiumet. ioner dedikert til SEI-filmen kan ikke gjenvinnes under påfølgende lading. til den negative elektroden til litiumarket, noe som resulterer i den første utladingskapasiteten til grafitthalvcellen > den første ladekapasiteten. og litiumionene dedikert til SEI-filmen kan ikke gjenvinnes under påfølgende lading. til den negative elektroden til litiumarket, noe som resulterer i den første utladingskapasiteten til grafitthalvcellen > den første ladekapasiteten. og litiumionene dedikert til SEI-filmen kan ikke gjenvinnes under påfølgende lading. til den negative elektroden til litiumarket, noe som resulterer i den første utladingskapasiteten til grafitthalvcellen > den første ladekapasiteten.

For katodematerialer som litiumkoboltoksid og ternær er hovedårsaken til den første effektiviteten at strukturen til materialet har endret seg etter den første delithieringen, noe som resulterer i svikt i 100 % litiumion-interkalering. For karbonbaserte anoder er den første effektiviteten hovedsakelig forårsaket av dannelsen av SEI.
For de for tiden ofte brukte grafitt- eller mesofaseanodematerialene er den første effektiviteten vanligvis mellom 90 og 92%. For litiumtitanat, et materiale som nesten ikke danner en SEI-film, vil den første effektiviteten bli betydelig forbedret, ca. 97 %. I tillegg, for de nåværende fremvoksende silisiumkarbonanodematerialene, siden den første effektiviteten til silisiumkarbonanode bare er 50%, vil den første effektiviteten til silisiumkarbonanode gradvis avta med økningen av silisiuminnholdet.

Konklusjon Den første effektiviteten til halvcellen har introdusert så mye for deg. Uavhengig av ytelsen til halvcellen, er det vi bryr oss mest om ytelsen til helcellen. Når de positive og negative materialene med de første effektivitetsegenskapene kombineres til et fullt batteri, hva slags egenskaper vil de vise? Svaret vil bli avslørt i neste artikkel.