私は夢があります。「ある日、急速充電、高い比エネルギー、長寿命の特性を備えたリチウムイオン電池を設計することができます！」現在の技術水準では、これらの機能を同時に達成することは困難です。設計者は、Li +、負極用の黒鉛への格子組み込みフラッシュは厳しい機械的ストレスを持っていることが多いので、真剣にリチウムイオン電池の寿命に影響を与えますリチウムイオン電池急速充電のよく知っているとき、黒鉛負極材料を引き起こす黒鉛材料、高速充電や電池温度を充電高速に加えて剥離し、粒子の破損の問題は、低すぎるサイクル寿命がダウン低下、リチウムイオン電池容量の不可逆的損失につながることができ、負極表面に金属リチウムの更なる沈殿を引き起こし得ます。
バッテリ電源よりも高く、したがって、バッテリの充電時間を短縮することはさらに困難なものである。この問題は、ドイツのミュンヘンのフランツB. Spingler工科大学と負の不可逆的なリチウム電池不可逆的なボリュームの他の分析分析を解決するために定電圧充電システムは、11％減少させることができ、充電時間 - 膨張及び電池容量の損失、及び1Cレートの定電流に比べて高速、高比エネルギーバッテリ充電システムの設計のための基礎としての関係能力の16％の低下（200サイクル）。
NCM /グラファイトソフトパッケージ電池容量は3.3Ah、電池の基本的な特性は以下の表に示されている実験に使用した、電池をインキュベータ内に配置され、レーザは、充電プロセスを排出電池全体の長さに沿って厚さになりますその連続測定の厚さの方向と、リチウムイオン電池の表面温度を追跡する赤外線温度センサーの使用（下記参照）。
フランツB.Spingler温度が45℃、0℃から返されたときに、リチウムイオン電池の特性を膨潤電池に対する温度の影響を分析し、全体の細胞増殖の平均速度は、我々はまた、全体ことに注意することができる。図からB、1.2um /℃でした電池の膨張が均一ではなく、多数の細胞増殖のエッジは、ローカルセルの膨張率の範囲が0.6um /℃の/℃を3.4umするために、膨張係数の係数は7.0x10-4する1.2 x10-4 /℃と等価になります/温度は、リチウムイオン電池の膨張を引き起こすであろう充電上昇中に発生する可能性があるため℃で、2.5x10-4 /℃の平均。によるリチウムイオン電池の膨張により温度を測定する主な理由は、リチウムイオン電池であり、それはする必要があります温度膨張は、リチウムイオン電池の全体の膨張から分離される。
次の図は、細胞株は、直接測定曲線によって得られる膨張曲線であり、実線が差し引か温度による膨張係数であり、それぞれケースの体積膨張0.5C、1.0C、1.5C及び2CレートCC-CV充電プロセスを示していますバッテリの膨張曲線バッテリを定電流充電から定電流充電（1.5Cおよび2.0C）で充電する初期の段階では、バッテリの膨張はオーバーシュートの拡大を示し始めます。まず、2.0Cの充電を見てみましょう。この容量拡張オーバーシュートは約40umに達し、0-100％SoCバッテリの全容量拡張の25％を占めています。密接バッテリ充電率のピークの大きさに関連し、このピークの高さが25umまで1.5C、及び0.5Cであり、1Cレートの膨張は、このピークなしで起こる。フランツB. Spinglerこのピークの主な理由は、拡張されてもよいと思われます急速充電プロセスの間に、金属Liが負極の表面上に析出し、定電圧充電の終了時に黒鉛負極に再埋め込まれる。
分析リチウム負極表面を膨潤によるバッテリーのピークは、Li金属は、インターネット上の電圧曲線を生成する陽極プロセスの内部に再挿入し、そうフランツB. Spingler上記の仮説が正しいことを確認する場合、バッテリーが異なることになりますCC-CVは、中断の倍率で90％まで（膨張容積のピークトップ）をチャージアップし、次いで（下図）バッテリ電圧の変化を記録し、左から、我々は、電圧曲線を見ることができる場合、0.5C及び1.0C充電率電池電圧が充電を中断した後に急速に減少し、充電中の充電率が中断され、プロセスにおける電圧降下は、バッテリ1.5C、2.0C充電上記、特に電池の2.5C速度でクリア電圧平坦部が存在しました電圧プラトーは非常に明白である。これは、充電率の増加に伴って、析出した金属リチウム負極表面現象がより顕著になることを示しているだけでなく、ピークの体積膨張は、高電流充電およびリチウム負極表面に密接分析中にリチウムイオン電池で発生すること関係。
充電プロセス中に製造されたリチウムイオン電池の体積膨張は全て可逆的ではないが、図は異なる、異なる充電速度、平均不可逆的な体積膨張と最大不可逆体積膨張における電池のサイクルあたりの容量損失を示す。我々は図から電池の容量の電池不可逆的な体積膨張と損失に着目すると、強い相関計算は体積膨張及び電池容量の損失に対する平均不可逆関連が0.945であり、体積膨張及び0.996と高い電池容量の損失に対する最大不可逆関連することを示しています。
フランツB.Spingler研究は、エッジの電池セルの不可逆的な体積膨張は、この現象を説明するために、より重度になる傾向があり、フランツB. Spinglerに示す下に解剖し0.5-2.0C速度電池で充電されることを見出しました私たちは、セル端の位置を見ることができます図Aから解剖後の2つの負極は、これらの場所での金属リチウムの重要な沈着があるとき、我々は正確に見つける解剖後の電池の負極表面が。これは、ことを示している不可逆的な体積膨張がより深刻であることが多いです電池の不可逆的容積膨張および容量損失は、負極表面上の金属Liの析出と密接に関連している。
我々が見ることができる上記の分析から、負極不可逆金属表面のLi蒸着、不可逆的な体積膨張とバッテリーセルの容量損失は、密接に関連するので、我々は、高速不可逆負極を避けるためにシステムを充電リチウムイオン電池を設計されています金属の堆積は、Li。急速充電、急速な崩壊を回避しながら、バッテリ寿命の充電システムを設計するために、フランツB. Spingler電池が10-100％のSoCに0.5-3.0Cの倍率を使用して充電し、一定の0.5Cされていますフロー - 0％のSoCに定電圧放電、及び最大バッテリ体積膨張を記録不可逆は、下記に示す急速充電システムテスト結果の設計を導くために使用される、図我々傾向充電率から注目することができますSoCが大きいほど、電池の最大不可逆容量膨張が大きくなり、電池の容量損失が大きくなることを意味します。
この最適化により、0-10％のSoCの範囲内2.4Cを使用して充電し、（図Cに示すように）順次低減請求方法を充電不可逆最大体積膨張、フランツB. Spinglerの区分を最小限にします充電システムの後、リチウムイオンバッテリの充電時間は、最大21％（1CレートのCC-CVシステムと比較して）まで低減することができ、充電時間を効果的に低減します。
最適化された課金システムを使用して、効果的にリチウムイオン電池のサイクル寿命を向上させる、グラフを不可逆的な体積膨張を減少させることによって最適化された体制、電池サイクル1Cと1.4CレートCC-CV充電システム倍率CC-CV曲線を充電充電最適化、バッテリーのビューの解剖学的点の結果、サイクル特性が大幅に改善された後（200週サイクルを、容量損失は16％低減される）は、従来のCC-CV曲線最適化されたバッテリ充電システムと比較して見ることができます細胞解析システムの後に不可逆リチウム負電極が大幅に低減されます。
フランツB. Spinglerは、リチウムイオン電池を研究することによって起因する負極不可逆分析リチウム電池不可逆体積膨張、電池の容量損失との関係に異なる速度で充電され、リチウムイオンバッテリ容量ダウン減少加速度の急速充電をもたらす理由を明らかにする充電時間が21％、16％の容量損失（200サイクル）だけ減少するように不可逆的な体積膨張の結果に応じて異なる充電レートは、CC-CV充電1Cレートのシステムと比較して、充電システム最適化開発しました。
