Difference in First Cycle Irreversible Loss between Li-ion batteries with Graphite as Anode and Na-ion Batteries with Hard Carbon as Anode

Abstract

Hensikten med denne artikkelen er å gjennomgå effekten av første syklus irreversibelt tap av kapasitet i litium-ion batterier (LIBs) som inneholder en grafittanode og natrium-ion batterier (SIBs) som inneholder en anode av hard karbon. Batteristruktur, grafitt og hardkarbons struktur og egenskaper, solid elektrolytt interfase (SEI) og førstesyklustap vil bli diskutert, samt alternative anodematerialer kort. Hovedfokuset i denne artikkelen er å se på årsaken til irreversibelt tap i første syklus. Dette er hovedsakelig grunnet dannelsen av et SEI-lag på anodematerialet (i tilfellet for LIBs og SIBs). SEI er nødvendig for at batteriet skal fungere skikkelig over tid, noe som betyr at for å redusere første syklus irreversibelt tap, er en optimalisering av SEI nødvendig. I tillegg til dette vil energitettheten og prisen på LIB og SIB bli vurdert, samt miljøvennlighet. På bruksområder hvor pris og/eller miljøvennlighet er viktigere enn energitetthet til batteriet, vil SIB-er kunne vise seg å være en erstatning for LIB-er, i en fremtid hvor LIB-er og SIB-er sameksisterer.

The purpose of this paper is to review the effects of first cycle irreversible loss of capacity in lithium-ion batteries (LIBs) containing a graphite anode and sodium-ion batteries (SIBs) containing a hard carbon anode. Battery structure, graphite’s and hard carbon’s structure and properties, solid electrolyte interphase (SEI) and first cycle loss will be discussed, as well as alternative anode materials briefly. The main discussion in this paper is the cause of first cycle irreversible loss. This is caused by the formation of a SEI layer on the anode material (in the case of LIBs and SIBs). The SEI is necessary for the battery to function properly over time, meaning in order to reduce first cycle irreversible loss, an optimization of the SEI is necessary. In addition to this, the energy density and the price of LIBs and SIBs will be considered, as well as environmental friendliness. In areas where price and/or environmental friendliness is more important than energy density, SIBs could prove to be a substitute for LIBs, in a future where LIBs and SIBs coexist.