Незалежно від того, повний елемент або половина елемента, продуктивність першого заряду та розряду значно відрізнятиметься від наступних циклів. Параметром опису для цієї характеристики є перша ефективність.
Обговорення першої ефективності слід розділити на половини клітинок і повні клітинки; і основну схему покращення першої ефективності: попереднє літіювання.

Після того, як напівелемент матеріалу позитивного електрода (матеріал позитивного електрода є позитивним електродом, а лист металевого літію є негативним електродом), він спочатку проходить через цикл заряду-розряду: під час процесу заряджання іони літію деінтеркалюються з позитивного електрода та осідає на негативному електроді металевий лист літію. ; Під час розряду металевий літієвий лист втрачає електрони з утворенням іонів літію та проходить через електроліт, а потім вставляється в позитивний електрод.

Візьмемо для прикладу дані напівелементів оксиду літію і кобальту. Перша зарядна ємність напівелемента трохи вища, ніж перша розрядна ємність. Тобто 100% іонів літію, деінтеркалованих з позитивного електрода під час заряджання, не повертаються до позитивного електрода під час розряду. Ємність першого розряду/ємність першого заряду є першою ефективністю цього напівелемента.

Не лише оксид літію-кобальту, але й інші звичайні катодні матеріали, такі як потрійний елемент, фосфат літію-заліза тощо, також мають феномен «ємності першого розряду < ємності першого заряду». Перша ефективність потрійного є найнижчою, як правило, 85 ~ 88%; оксид кобальту літію другий, зазвичай 94~96%; фосфат літію заліза трохи вище, ніж оксид кобальту літію, 95% ~ 97%.

Тож куди йде втрачена ємність під час першого заряду та розряду? Для напівелемента катодного матеріалу втрата ємності в основному спричинена зміною структури матеріалу після першого розряду: після першого розряду структура катодного матеріалу змінюється через делітацію, тим самим зменшуючи позицію інтеркаляції літію в матеріалі , а іони літію не можуть Це все вбудовується назад у позитивний електрод під час першого розряду, що призводить до втрати ємності.

Як і напівелемент із катодного матеріалу, напівелемент з анодного матеріалу також впливає на першу ефективність. Взявши як приклад напівкомірку з графітового матеріалу, графітовий матеріал має вищий потенціал деінтеркаляції і введення іонів літію, тому він є позитивним електродом, а лист металевого літію є негативним електродом. Під час першого циклу іони літію повинні спочатку втрачати електрони з літієвого листа (негативного електрода), а потім інтеркалувати. Графіт (позитивний електрод), тому напівелемент спочатку розряджається, а потім заряджається. Ємність першого заряду напівелемента значно нижча, ніж ємність першого розряду, тобто після того, як іони літію потрапляють на шар графіту під час процесу розряду, вони не на 100% деінтеркалюються з графіту під час наступного заряджання. Де витрачаються втрачені іони літію протягом цього періоду? Я вважаю, що друзі з певною теоретичною базою можуть подумати про цю причину: коли графітовий напівелемент розряджається вперше, іони літію утворять плівку SEI на поверхні графіту, перш ніж вони будуть вбудовані в графіт, і літій іони, призначені для плівки SEI, не можуть бути відновлені під час наступного заряджання. до негативного електрода літієвого листа, в результаті чого перша розрядна ємність графітової напівелементи > перша зарядна ємність. і іони літію, призначені для плівки SEI, не можуть бути відновлені під час наступного заряджання. до негативного електрода літієвого листа, в результаті чого перша розрядна ємність графітової напівелементи > перша зарядна ємність. і іони літію, призначені для плівки SEI, не можуть бути відновлені під час наступного заряджання. до негативного електрода літієвого листа, в результаті чого перша розрядна ємність графітової напівелементи > перша зарядна ємність.

Для катодних матеріалів, таких як оксид літію, кобальту та потрійний компонент, основною причиною першої ефективності є те, що структура матеріалу змінилася після першого випаровування, що призвело до невдачі 100% інтеркаляції іонів літію. Для анодів на основі вуглецю перша ефективність зумовлена ​​в основному утворенням SEI.
Для графітових або мезофазних анодних матеріалів, які зараз широко використовуються, перша ефективність зазвичай становить від 90 до 92%. Для титанату літію, матеріалу, який майже не утворює плівку SEI, перша ефективність буде значно покращена, приблизно на 97%. Крім того, для сучасних матеріалів для кремнієвого вуглецевого анода, оскільки перша ефективність кремнієвого вуглецевого анода становить лише 50%, перша ефективність кремнієвого вуглецевого анода поступово зменшуватиметься зі збільшенням вмісту кремнію.

Висновок Перша ефективність напівелемента познайомила вас так багато. Незалежно від продуктивності напівкомірки, найбільше нас хвилює продуктивність повної комірки. Коли позитивні та негативні матеріали з першими характеристиками ефективності об’єднають у повну батарею, які характеристики вони продемонструють? Відповідь буде розкрито в наступній статті.