Eu tenho um sonho: 'eu posso projetar um dia enquanto tendo uma carga rápida, características de longa vida pode ser maior do que a bateria de iões de lítio e', Sob o atual nível de tecnologia é difícil de fazer este tipo de propriedades que estamos tomando em conta. desenhadores estão bem conscientes da carga rápida da bateria de iões de lítio irá afectar seriamente a vida de uma bateria de iões de lítio, muitas vezes porque Li + em grafite eléctrodo negativo da estrutura de flash incorporado tem estresse mecânico grave quando um material de grafite em, fazendo com que o material de eléctrodo negativo de grafite problemas de delaminação e ruptura das partículas, para além de carregamento rápido velocidade ou o carregamento a temperatura da bateria é muito baixa pode causar mais precipitação de metais Li sobre a superfície de eléctrodo negativo, o que pode levar à perda irreversível de capacidade da bateria de iões de lítio, a diminuição do ciclo de vida para baixo.
Maior do que a energia da bateria, reduzindo assim o tempo de carga da bateria é um as coisas ainda mais difíceis. Para resolver este problema Franz B. Spingler Universidade Técnica de Munique, Alemanha e outras análises analítica do volume irreversível bateria de lítio irreversível negativo a relação entre a expansão e a perda de capacidade da bateria, e como base para a concepção de um sistema específico de alta rápida da bateria de energia de carga, em comparação com uma corrente constante de velocidade 1C - carga de tensão constante, o sistema pode ser reduzido em 11% e o tempo de carregamento 16% da capacidade de diminuir para baixo (200 ciclos).
Foi usado na experiência NCM / grafite pacote macio capacidade da bateria é 3.3Ah, as características básicas da bateria são mostrados na tabela a seguir, a bateria é colocado na incubadora, o laser seria de espessura ao longo do comprimento de toda a bateria de carregamento e processo de descarregamento direcção de medição contínua da sua espessura, e sensores de temperatura de infravermelhos para controlar as alterações de temperatura na superfície da bateria de iões de lítio (mostrados abaixo).
Franz B.Spingler analisado o efeito da temperatura no inchamento da bateria características da bateria de iões de lítio quando a temperatura foi retornada a partir de 0 ℃ a 45 ℃, a taxa média para a expansão de células inteira foi 1.2um / ℃, b a partir da figura, podemos também notar que a totalidade a expansão da bateria não é uniforme, bordas da expansão celular a um grande número, a gama da taxa de expansão da célula local de 3.4um / ℃ de 0.6um / ℃, coeficiente de coeficiente de expansão se torna equivalente a 1,2 x10-4 / ℃ a 7.0x10-4 / ℃, a média de 2.5x10-4 / ℃. a razão principal para medir a temperatura, devido à expansão da bateria de lítio é uma bateria de iões de lítio, porque a temperatura pode ocorrer durante o aumento de carga, o que fará com que a expansão da bateria de iões de lítio, é necessário A expansão da temperatura é separada da expansão geral da bateria de íons de lítio.
A figura seguinte mostra a expansão de volume do processo, respectivamente processo 0.5C, 1.0C, 1.5C e taxa 2C CC-CV de carregamento, em que a linha celular é a curva de expansão obtido por curvas de medição directo, a linha a cheio representa o factor de expansão devido à temperatura inferidas a curva de expansão celular. podemos notar quando uma corrente elevada (1.5C e 2.0c) o carregamento da bateria pela corrente de carga constante a tensão constante de carregamento para o início, o inchaço da bateria começou um pico de expansão (excesso), e em seguida Caindo e desaparecendo antes do carregamento de voltagem constante. Primeiro olhamos para o carregamento 2.0C.Este aumento de expansão de volume atinge cerca de 40um, o que representa 25% da expansão total de volume de 0-100% de bateria SoC. intimamente relacionado com a magnitude do pico da taxa de carga da bateria, a altura deste pico é a 1.5C a 25um, e 0.5C, e expansão taxa 1C ocorre sem este pico. Franz B. Spingler parece que a principal razão deste pico pode ser expandido É durante o processo de carregamento rápido que o metal Li precipita na superfície do eletrodo negativo e é reinserido no eletrodo negativo de grafite no final do carregamento de tensão constante.
Se o pico devido ao inchamento da bateria superfície de eléctrodo negativo análise de lítio, Li de metal, em seguida, re-inserida no interior do processo de ânodo irá produzir uma curva de tensão na internet, de modo Franz B. Spingler Para verificar a hipótese acima é correcta, a bateria estará totalmente diferente quando o CC-CV carregamento até 90% (em cima pico de volume de expansão) sob uma ampliação de interrupção, e, em seguida, gravar a alteração na voltagem da bateria (mostrado abaixo), a partir da esquerda, podemos ver as curvas de voltagem, 0.5C e taxa de carregamento 1.0C A bateria cai rapidamente depois que a carga é interrompida, e a bateria com taxa de carga acima de 1.5C tem uma plataforma de tensão óbvia durante a queda de tensão após o carregamento ser interrompido, especialmente a bateria carregada na taxa de 2.0C e 2.5C. planalto tensão é muito evidente. isto indica que, com o aumento da taxa de carga, o precipitado de metal Li fenómeno de superfície do eléctrodo negativo torna-se mais aparente, mas também que a expansão do volume de pico ocorre na bateria de iões de lítio durante a elevada corrente de carga e a superfície de eléctrodo negativo o lítio estreitamente Análise Relacionamento
A expansão de volume da bateria de iões de lítio produzido durante o processo de carga nem todos são reversíveis, a figura mostra a perda de capacidade por ciclo da bateria em diferentes taxa de carga diferente, a expansão média de volume irreversível e expansão de volume máximo irreversível. Nós A partir da figura observando a expansão de volume irreversível da bateria e a perda de capacidade da bateria tem uma forte cálculos de correlação mostra que a média irreversível relacionada com a expansão de volume e perda de capacidade da bateria é de 0,945, e o máximo irreversível relacionada com a expansão de volume e perda de capacidade da bateria tão elevado como 0,996.
estudo Franz B.Spingler descobriram que a expansão do volume irreversível da célula de bateria nas bordas tendem a ser mais graves, a fim de explicar este fenómeno, Franz B. Spingler vai ser carregada no 0.5-2.0C bateria taxa foram dissecados abaixo mostra duas eléctrodo negativo após dissecção a partir da figura um podemos ver a posição limite da célula é muitas vezes a expansão do volume irreversível é mais grave, a superfície de eléctrodo negativo da bateria após a dissecação encontramos exactamente quando há uma deposição significativa de metais Li nestes locais., isso indica que A expansão volumétrica irreversível e a perda de capacidade da bateria estão intimamente relacionadas à precipitação do Li metálico na superfície negativa do eletrodo.
A partir da análise acima, pode ver, o irreversível de metal deposição Li superfície do eléctrodo negativo, a expansão do volume e irreversível perda de capacidade da célula de bateria estão estreitamente relacionados, por isso criamos uma bateria de iões de lítio rápido sistema de carregamento para evitar o eléctrodo negativo irreversível depósito de metal Li., a fim de criar uma carga rápida, o sistema de carregamento da vida da bateria, evitando deterioração rápida, baterias Franz B. Spingler são carregadas utilizando uma ampliação de 0.5-3.0C a 10-100% SoC, e a constante 0.5C fluxo - de descarga de tensão constante a 0% SoC, e a gravação irreversível a expansão de volume máximo da bateria, e utilizado para orientar a concepção dos resultados de teste do sistema de carregamento rápido mostrado abaixo, pode ser observado a partir da figura que a tendência que a taxa de carregamento Quanto maior o SoC, maior a expansão volumétrica irreversível máxima da bateria, o que significa maior a perda de capacidade da bateria.
Para minimizar a expansão do volume máximo irreversível, Franz B. Spingler seccionalmente carregamento maneira em que o carregamento utilizando 2.4c dentro da gama de 0-10% SoC, e em seguida, sequencialmente reduzida (como mostrado na Fig. C), por esta optimização Após o sistema de carregamento, o tempo de carregamento da bateria de íons de lítio pode ser reduzido em até 21% (comparado com o sistema CC-CV de taxa 1C), o que efetivamente reduz o tempo de carregamento.
regime optimizado através da redução da expansão do volume irreversível, melhorar eficazmente a vida de ciclo de baterias de lítio de carregamento, o gráfico utilizando o sistema de carregamento optimizado, a ampliação do sistema de curva CC-CV 1C ciclo bateria e taxa 1.4C CC-CV carregamento pode ser visto em comparação com a bateria convencional curva CC-CV optimizado sistema de carregamento após o desempenho do ciclo foi significativamente melhorada (200 semanas do ciclo, a perda de capacidade é reduzida em 16%), a partir do ponto de vista anatómico os resultados da bateria, a optimização de carregamento após o sistema de análise de células de lítio irreversível eléctrodo negativo é significativamente reduzida.
Franz B. Spingler estudando a bateria de lítio é carregada em diferentes taxas, devido à análise irreversível bateria de lítio expansão de volume irreversível eléctrodo negativo, a relação entre a perda de capacidade da bateria, e revela a razão para resultados rápidos de carga em uma capacidade de bateria de iões de lítio diminuir para baixo aceleração e taxa de carga diferente de acordo com o resultado da expansão do volume irreversível, desenvolvido optimizado sistema de carga, em comparação com o CC-CV carregamento 1C sistema de taxa, de modo que o tempo de carga é reduzido em 21%, 16% de perda de capacidade (200 ciclos).
