Ich habe einen Traum: ‚ich einen Tag entwerfen kann, während eine schnelle Ladung, können eine lange Lebensdauer Eigenschaften höher als die Lithium-Ionen-Batterie und‘ Unter dem derzeitige Stand der Technik schwierig ist, diese Art von Eigenschaften zu tun, wir in Betracht nehmen. Designer sind auch die Lithium-Ionen-Batterie-Schnellladung bewusst ein Graphitmaterial in, wodurch das negative Graphitelektrodenmaterial ernsthaft die Lebensdauer einer Lithium-Ionen-Batterie beeinflussen, oft weil Li + in der negative Elektrode Graphitgitter eingebettet blinkt bei starken mechanischer Beanspruchung hat Delamination und Partikelbruchprobleme, zusätzlich Geschwindigkeitslade schnell oder die Batterietemperatur des Ladevorgang zu niedrig verursachen kann weitere Ausfällung von Metall Li auf der negativen Elektrodenoberfläche, die nach unten zu einem irreversiblen Verlust des Lithium-Ionen-Batteriekapazität, Zykluslebensdauer Rückgangs führen kann.
Höher als die Batterieleistung, wodurch Akkuladezeit zu reduzieren, ist eine noch größere Herausforderung Dinge. Um dieses Problem irreversible Volumen Franz B. Spingler Technische Universität München, Deutschland und andere analytische Analyse der negativen irreversible Lithium-Batterie zu lösen die Beziehung zwischen der Ausdehnung und dem Verlust der Batteriekapazität und als Grundlage für den Entwurf von schnellem hohem spezifischem Energiebatterieladesystem, im Vergleich zu einer 1C Rate Konstantstrom - Konstantspannungsladung, kann das System um 11% und die Ladezeit verringert werden 16% Rückgang der Kapazität (200 Zyklen).
verwendet wurde, die in dem Experiment NCM / Graphit-Soft Paketbatteriekapazität 3.3Ah ist, die grundlegenden Eigenschaften der Batterie sind in der folgenden Tabelle gezeigt, ist die Batterie in dem Inkubator gestellt, würde der Laser entlang der Länge des gesamten Batteriestärke Prozess Laden und Entladen Die Richtung der Dicke seiner kontinuierlichen Messung und die Verwendung von Infrarot-Temperatursensor, um die Oberflächentemperatur von Lithium-Ionen-Batterie Änderungen (wie unten gezeigt) zu verfolgen.
Franz B.Spingler analysiert, um die Wirkung der Temperatur auf den Batterieeigenschaften der Lithiumionen-Batterie Quellung, wenn die Temperatur von 0 ℃ bis 45 ℃ zurückgegeben wurde, die durchschnittliche Rate für die gesamte Zellexpansion war 1.2um / ℃, b aus der Figur wir auch, dass die gesamten Notiz können Ausdehnung der Batterie nicht einheitlich ist, Kanten der Zellexpansion auf eine große Zahl, wobei der Bereich der Expansionsrate der lokalen Zelle / ℃ von 0.6um zu 3.4um / ℃, Koeffizient Ausdehnungskoeffizient auf 1,2 x10-4 / ℃ bis 7.0x10-4 Äquivalent / ℃, der Durchschnitt von 2.5x10-4 / ℃. dem Hauptgrund, warum die Temperatur aufgrund der Expansion der Lithium-Ionen-Batterie zu messen, eine Lithium-Ionen-Batterie ist, weil die Temperatur während des Ladungsanstiegs auftritt, die Erweiterung der Lithium-Ionen-Batterie verursachen wird, ist es notwendig, Die Temperaturausdehnung ist von der Gesamtausdehnung der Lithium-Ionen-Batterie getrennt.
Die folgende Abbildung zeigt die Volumenausdehnung des Gehäuses zeigt jeweils 0.5C, 1.0C, 1.5C und 2C Rate CC-CV Ladevorgang, wobei die Zelllinie die Expansionskurve durch direkte Messung erhaltenen Kurven ist, die durchgezogene Linie ist der Expansionsfaktor aufgrund von Temperatur Abzug gebrachte Die Ausdehnungskurve der Batterie Wir können feststellen, dass in der frühen Phase des Ladens der Batterie von Konstantstromaufladung zu Konstantspannungsaufladung bei hoher Stromaufladung (1,5C und 2,0C) die Batterieerweiterung beginnt, ein Überschwingen der Ausdehnung zu zeigen, und dann Fallen und verschwinden vor dem Laden mit konstanter Spannung Zuerst betrachten wir das Laden mit 2,0 C. Dieses Volumenexpansions-Überschwingen erreicht ungefähr 40 um, was 25% der gesamten Volumenerweiterung von 0 bis 100% SoC-Batterien ausmacht eng mit der Größe Spitze des Batterieladestrom bezogen, ist die Höhe dieses Peaks bei 1,5 C bis 25 um, und 0.5C und 1C Rate Expansion erfolgt ohne diese Spitze. Franz B. Spingler scheint, dass der Hauptgrund dieses Peaks erweitert werden kann, Während des Schnellladevorgangs fällt das Metall Li auf der Oberfläche der negativen Elektrode aus und wird am Ende der Konstantspannungsladung wieder in die negative Graphitelektrode eingebettet.
Wenn die Spitze aufgrund Batterie Anschwellen Analyse negativer Lithiumelektrodenoberfläche, Li-Metall, dann in das Innere des Anodenprozesses wieder eingesetzt wird eine Spannungskurve auf dem Internet herzustellen, so Franz B. Spingler die obige Hypothese zu überprüfen, korrekt ist, wird die Batterie unterschiedlich sein wenn der CC-CV bis 90% (Peakspitze des Expansionsvolumen) Aufladen unter Vergrößerung der Unterbrechung, und dann die Änderung der Batteriespannung aufzuzeichnen (siehe unten), von links, können wir die Spannungskurven, 0.5C und 1.0C Laderate siehe Batteriespannung schnell verringert, nachdem die Lade suspendiert und die Laderate in dem Ladevorgang unterbrochen wird, wird der Spannungsabfall in dem Verfahren war es eine klare Spannungsplateau oberhalb der Batterie 1.5C, 2.0C Lade- und insbesondere bei 2,5C-Rate der Batterie Spannungsplateau ist sehr offensichtlich. Dies zeigt an, dass die ausgefällte Metall Li negativer Elektrodenoberflächenphänomene deutlicher werden, mit der Erhöhung der Ladungsrate, sondern auch, dass die Spitzenvolumenausdehnung erfolgt in der Lithium-Ionen-Batterie während der Hochstromladung und die negativen Lithiumelektrode Oberfläche eng Analysis Beziehung.
Volumenexpansion der Lithiumionen-Batterie während des Ladevorgangs erzeugt werden, sind nicht alle reversibel, zeigt die Figur den Kapazitätsverlust pro Zyklus der Batterie bei verschiedenen unterschiedlichen Ladungsrate, durchschnittliche irreversible maximale Volumenausdehnung und irreversible Volumenausdehnung. Wir Aus der Figur In Anbetracht der Batterie irreversible Volumenexpansion und Kapazitätsverlust der Batterie hat eine starke Korrelationsberechnungen zeigen, dass die durchschnittliche irreversible bezogen auf Volumenexpansion und Kapazitätsverlust der Batterie beträgt 0,945, und die maximale irreversible bezogen auf Volumenexpansion und den Verlust der Kapazität der Batterie so hoch wie 0,996.
Franz B.Spingler Studie fand heraus, dass die irreversible Volumenausdehnung der Batteriezelle an den Rändern sind in der Regel schwerer sein, um dieses Phänomen zu erklären, Franz B. Spingler wird mit der Rate Batterie 0.5-2.0C berechnet wurden unten zeigt seziert zwei negative Elektrode nach der Sektion aus der Figur eineine wir Zellenkantenposition sehen können, ist oft irreversible Volumenausdehnung schwerer ist, dass wir die negative Elektrode Oberfläche der Batterie nach der Sektion genau das finden, wenn eine signifikante Abscheidung von Metall Li dort an diesen Stellen ist. dies zeigt an, dass Die irreversible volumetrische Ausdehnung und der Kapazitätsverlust der Batterie sind eng mit der Ausfällung von metallischem Li auf der negativen Elektrodenoberfläche verbunden.
Aus der obigen Analyse können wir die negative Elektrode irreversible Metalloberfläche Li Ablagerung, irreversible Volumenexpansion und Kapazitätsverlust der Batteriezelle sind eng miteinander verbunden, so haben wir eine Lithium-Ionen-Batterie schnell Ladesystem zu vermeiden, dass die negative Elektrode irreversibel sehen Abscheidung von Metall Li., um eine schnelle Ladung, das Ladesystem des Akkulaufzeit zu entwerfen, während eines schnellen Zerfall zu vermeiden, sind Franz B. Spingler Batterien mit einer Vergrößerung von 0.5-3.0C zu 10-100% SoC geladen, und die konstante 0.5C Strömungs - Konstantspannungsentladung auf 0% SoC und die irreversible die maximale Batterievolumenausdehnung der Aufnahme und verwendet, um die Gestaltung des Schnellladesystem Prüfergebnissen unten zu führen, aus der Figur wir eine Tendenz, dass die Ladungsrate festgestellt werden Je größer der SoC ist, desto höher ist die maximale irreversible volumetrische Ausdehnung der Batterie, dh desto größer ist der Kapazitätsverlust der Batterie.
Zur Minimierung der irreversible maximale Volumenausdehnung, Franz B. Spingler piecewise Weise Lade wobei im Bereich von 0-10% unter Verwendung SoC 2.4C Aufladung und dann sequentiell reduziert (wie in Fig. C), ist diese Optimierung durch Nach dem Ladesystem kann die Ladezeit der Lithium-Ionen-Batterie um bis zu 21% reduziert werden (im Vergleich zum CC-CV-System mit 1C-Rate), was die Ladezeit effektiv reduziert.
Gebührenregelung optimierte durch die irreversible Volumenausdehnung zu reduzieren, effektiv die Lebensdauer von Lithium-Ionen-Batterien zu verbessern, die Grafik, die das optimierte Ladesystem mit der Batteriezyklus 1C und 1.4C Rate CC-CV-Ladesystem Vergrößerung CC-CV-Kurve kann im Vergleich zu der Kurve konventionelle CC-CV optimierte Batterie ersichtlich Ladesystem nach der Zyklusleistung signifikant verbessert wurde (200 Wochen Zyklus wird der Kapazitätsverlust um 16% reduziert), die Ergebnisse der Batterie vom anatomischen Standpunkt aus der Ladeoptimierung Nach dem System wird auch das irreversible Lithium der Batterieanode deutlich reduziert.
Franz B. Spingler durch die Lithium-Ionen-Batterie zu studieren wird mit unterschiedlichen Raten aufgrund der negativen Elektrode irreversible Analyse Lithiumbatterie irreversible Volumenexpansion, die Beziehung zwischen dem Kapazitätsverlust der Batterie aufgeladen, und zeigt den Grund für die schnelle Aufladung führt zu einem Lithium-Ionen-Batteriekapazitäts abnehmend bis Beschleunigungs und verschiedene Ladungsraten entsprechend das Ergebnis der irreversiblen Volumenexpansion entwickelten optimierte Ladesystem, verglichen mit der CC-CV 1C Rate Ladesystem, so dass die Ladezeit um 21% reduziert wird, 16% Kapazitätsverlust (200 Zyklen).
