Літієвий акумулятор швидкого заряду

Запозичити цю цифру, щоб проілюструвати процес зарядки акумулятора, абсцисиси є часом і координати є напругою. На початку літієвого заряджання буде невеликий процес попереднього заряджання літієвої батареї, тобто попередньо заряджання CC, метою є стабілізація позитивних і негативних матеріалів. Після цього, після стабільного стану акумулятора його можна налаштувати на високе заряджання струму, тобто швидке заряджання CC. Нарешті, увіться в постійний режим зарядки напруги (CV). Для літієвих батарей система запускає постійний режим зарядки напруги після виявлення того, що напруга досягає 4,2В, струм зарядки поступово знижується, а заряджання закінчується, коли вона менша за певне значення.

У всьому процесі різні батареї мають різні стандартні струми зарядки. Наприклад, стандарт акумулятора для 3С продуктів, як правило, 0.1C-0.5C, а для високоенерговних акумуляторів стандартне заряджання зазвичай 1С. Вибір нижнього струму заряджання також вважає безпеку акумулятора. Таким чином, звичайне швидке заряджання відноситься до струму зарядки, який в кілька разів вище, ніж стандартний струм зарядки.

Деякі люди кажуть, що зарядки літієвої батареї, як заливки пива. Це швидко і наповнює пивом, але він має багато піни. Заливка повільна і повільна, але є багато пива, яке дуже реально. Під час швидкого заряджання економія часу заряджання, це також призведе до більшої шкоди самому акумулятору. У зв'язку з явищем поляризації в акумуляторі, максимальний струм заряду, який він може прийняти, зменшиться зі збільшенням заряду і циклу розряду. Коли заряд буде продовжений і струм заряду великий, іон-концентрація на електроді збільшиться, і поляризація буде збільшуватися. Напруга в терміналі не може бути прямо пропорційною до зарядженої потужності/енергії. У той же час, при зарядці з високим струмом, збільшення внутрішнього опору збільшить ефект нагріву Joule (Q=I2Rt), і викликає побічні реакції, такі як реакція розкладу електроліту, видобутку газу і ряд проблем. Фактор ризику раптово збільшується, що вплине на безпеку акумулятора. Вплив, термін служби неенерговильних батарей неминуче буде значно скорочено.

01 Матеріал Катод

Процес швидкого заряджання літієвих батарей - це процес швидкої міграції Li+ в позитивний електродний матеріал в негативний електрод. Розмір частинок позитивного електродного матеріалу може вплинути на час відгуку електрохімічного процесу акумулятора, дифузійного шляху іонів і т.д. Згідно з дослідженнями, оскільки розмір зерна матеріалу зменшується, коефіцієнт дифузії літієвих іонів збільшується. Однак, оскільки розмір частинок матеріалу зменшується, при виробництві м'якоть буде серйозна агломерація частинок, що призводить до нерівномірної дисперсії. У той же час, наночастинки зменшать щільність ущільнення шматків полюса і контактує з електролітом під час процесу заряджання і розряду. Площа збільшується і бічні реакції впливають на продуктивність акумулятора.

Більш надійним способом є покриття і модифікація позитивного електродного матеріалу. Наприклад, провідність самого LFP не дуже хороша. Після того, як поверхня покрита вуглецевим матеріалом або іншими матеріалами, його провідність може бути поліпшена, що вигідно поліпшити швидке заряджання акумулятора. Продуктивність.

02 Матеріал Анода

Швидке заряджання літієвих батарей означає, що літієві іони швидко видобуваються і «купаються» на негативний електрод. В цей час негативний електродовий матеріал повинен мати можливість швидко вставляти літієвий. Анод матеріали, що використовуються для швидкого заряджання літієвих батарей включають вуглецеві матеріали, титан літієві та інші нові матеріали.

Для вуглецевих матеріалів, так як потенціал вставки літію схожий на потенціал літієвих опадів, у разі звичайного заряджання літієві іони, як правило, переважно вставляються в графіт, але при швидкій зарядці або низьких температурних умовах літієві іони можуть осадити на поверхні, щоб утворити деніцитний літій . Дендріт літій проколює SEI, викликаючи вторинну втрату Li+ і зменшуючи ємність акумулятора. Коли літієвий метал досягає певної кількості, він буде рости від негативного електроду до сепаратора, що призводить до ризику короткого замикання батареї.

Для LTO це "нульовий штам" кисню, що містить негативний електродний матеріал, який не виробляє SEI при роботі батареї, і має більш сильну обов'язкову здатність з іонами літієвого, які можуть відповідати вимогам швидкого заряду і швидкого розряду. У той же час, саме тому, що SEI не може бути сформована, негативний електрод матеріал безпосередньо зв'яжеться з електролітом, що сприяє появі побічних реакцій. Проблема видобутку газу батарей LTO не може бути вирішена протягом тривалого часу і може бути полегшити тільки поверхневі модифікації.

03 Розчин електродів

Як уже згадувалося раніше, у зв'язку з невідповідністю швидкості міграції літієвого іонного режиму і швидкості передачі електронів під час швидкого заряджання, акумулятор матиме більшу поляризацію. Таким чином, для мінімізації негативної реакції, викликаної поляризації батареї, наступні три точки будуть напрямком електролітних досліджень і розробок: 1. Висока ступінь дисоціації електролітної солі; 2. Розчинник рекомбінації-нижчої в'язкості; 3. Інтерфейс управління мембрани імпеданс Нижня.

04 Взаємозв'язок між технологією виробництва та швидким заряджанням

Раніше було проаналізовано вимоги та наслідки швидкого заряджання з трьох ключових матеріалів, таких як позитивні і негативні електродні матеріали та рідина електродів. Нижче наведено процес проектування, який має відносно великий вплив. Параметри процесу виробництва батареї безпосередньо впливають на опір міграції літієвих іонів в різних частинах акумулятора до і після активації акумулятора, тому параметри процесу виробництва батареї мають важливий вплив на продуктивність літієвого іонного акумулятора.

(1) Рідкий посис

Що стосується властивостей шламу, одним з аспектів є збереження рівномірного розсіювання провідного агента. Оскільки струмопровідний засіб рівномірно розподіляється між активними частинками матеріалу, відносно рівномірна струмопровідна мережа може утворити між активними матеріалами і між активним матеріалом і струмом колектора, який має функцію збору мікро струмів, зниження стійкості до контакту, і збільшення швидкості електронів. . Інший аспект полягає в запобіганні надмірної дисперсії провідного агента. У процесі заряджання і розряду зміниться кришталева структура позитивних і негативних матеріалів, що може призвести до того, що провідний засіб відшарувати, підвищити внутрішню стійкість акумулятора і вплинути на продуктивність.

(2) Щільність ділянки полюса

У теорії, батарейки типу швидкості та акумулятори високої ємності не можуть мати обидва. Коли щільність поверхні позитивних і негативних шматків полюса низька, дифузія іонів може бути збільшена, а опір іонної та електронної міграції може бути зменшена. Нижня щільність ералу, тим тонше шматок полюса, і тим менше зміна структури полюса шматок викликана безперервної вставки і видобутку літієвих іонів під час заряджання і розрядки. Однак, якщо щільність полягає в занадто низькій, щільність енергії батареї буде знижена і вартість буде збільшуватися, так що комплексний розгляд щільності ералу не потрібно. Нижче наводиться приклад зарядки 6С і 1С розрядки оксиду літієвого кобальту батареї, ви можете побачити:

(3) Консистенція жердини шматок покриття

Друг запитав раніше, чи вплине несумісна щільність поверхні полюсів на батарею? До речі, для швидкої зарядки продуктивності, це в основному консистенція негативного полюса шматок. Якщо щільність поверхні негативного електроду несумісна, після прокатки внутрішня пористість активного матеріалу буде зовсім іншою. Різниця в пористості призведе до різниці внутрішнього розподілу струму, впливає на формування і продуктивність SEI на стадії формування батареї, і в кінцевому підсумку вплине на швидку продуктивність заряджання акумулятора.

(4) Щільність ущільнення жердини шматок

Чому слід ущільнити жердину? Одним з них є збільшення конкретної енергії батареї, а інший полягає в поліпшенні продуктивності акумулятора. Різні електродні матеріали мають різну оптимальну щільність ущільнення. Збільшення щільності ущільнення, тим менше пористість електродного полюса шматок, тим щільніше з'єднання між частинками, і тим менше товщина жердини шматок під тією ж щільністю, тим самим зменшуючи шлях міграції літієвих іонів. Коли щільність ущільнення занадто висока, ефект проникнення електроліту не добре, що може пошкодити структуру матеріалу і розподіл струмопровідного агента, а проблеми з обмотою будуть виникати пізніше. Те ж саме 6C заряд літієвого кобальту оксиду батареї 1С розряду, вплив щільності ущільнення на розряд специфічної ємності полягає в наступному:

05 Хімічне старіння та інші

Для батарей анода вуглецю, формування-старіння є ключовим процесом літієвих батарей, і цей процес вплине на якість SEI. Нерівномірність товщини або нестабільної структури SEI вплине на швидку заряджання та термін служби циклу акумулятора.

На додаток до вищезазначених факторів, виробництво клітин і зарядки і розрядки системи будуть мати більший вплив на продуктивність літієвих батарей. У період тривалості використання частота заряджання акумулятора повинна бути помірно зменшена, інакше це збільшить поляризацію.

Висновок

Суть швидкого заряджання і розрядки літієвих батарей полягає в тому, що літієві іони можна швидко витягти між позитивними і негативними матеріалами. Властивості матеріалу акумулятора, проектування процесів, зарядно-розрядьна система все вплинуть на високу продуктивність заряджання струму. Структурна стабільність позитивних і негативних електродних матеріалів не призведе до структурного колапсу під час швидкого видалення літієвого процесу, а літієві іони розсіюються швидше в матеріалі, щоб витримати високу струмообрядку. Через невідповідність швидкості іонної міграції та швидкості передачі електронів, поляризація буде відбуватися під час заряджання і розрядки. Необхідно якомога більше знизити поляризацію, щоб запобігти опадам літієвого металу і зменшити ємність впливати на життя.