من یک رویا دارم: "یک روز من می توانم یک باتری لیتیوم یون با شارژ سریع، ویژگی های خاص انرژی و ویژگی های طولانی طراحی کنم" و در شرایط فعلی این ویژگی ها در همان زمان سخت است. طراحان به خوبی از باتری لیتیوم یون شارژ سریع آگاه خواهد به طور جدی از زندگی یک باتری لیتیوم یون تاثیر می گذارد، اغلب به دلیل لی + به گرافیت الکترود منفی شبکه های جاسازی شده فلش را فشار مکانیکی شدید که یک ماده گرافیت در، باعث گرافیت الکترود منفی لایه لایه شدن و شکستگی ذرات مشکلات، علاوه بر شارژ سریع سرعت و یا شارژ درجه حرارت باتری است کم باشد ممکن است بارش بیشتر از فلز لی در سطح الکترود منفی شود، که می تواند به از دست دادن غیر قابل برگشت از ظرفیت باتری های لیتیوم یون، چرخه کاهش عمر پایین منجر شود.
بالاتر از قدرت باتری، در نتیجه کاهش زمان شارژ باتری چیزها حتی بیشتر به چالش کشیدن است. برای حل این مشکل دانشگاه فرانتس B. Spingler فنی مونیخ، آلمان و دیگر تجزیه و تحلیل تحلیلی از باتری لیتیوم برگشت ناپذیر حجم غیر قابل برگشت منفی رابطه بین توسعه و از دست دادن ظرفیت باتری، و به عنوان پایه ای برای طراحی سیستم سریع بالا خاص باتری انرژی شارژ، در مقایسه با یک جریان ثابت سرعت 1C - ثابت شارژ ولتاژ، سیستم می تواند به 11٪ کاهش می یابد و زمان شارژ 16٪ کاهش ظرفیت (200 سیکل).
در آزمایش مکتب کلاسیک جدید / گرافیت ظرفیت باتری بسته نرم 3.3Ah، ویژگی های اساسی از باتری در جدول زیر نشان داده شده است مورد استفاده قرار گرفت، باتری در انکوباتور قرار می گیرد، لیزر در امتداد طول کل باتری ضخامت شارژ و فرآیند تخلیه جهت ضخامت اندازه گیری مداوم آن و استفاده از سنسور دمای مادون قرمز برای ردیابی دمای سطح تغییرات باتری لیتیوم یون (همانطور که در زیر نشان داده شده است).
فرانتس B.Spingler اثر دما بر روی باتری تورم ویژگی های لیتیوم یون باتری هنگامی که درجه حرارت از 0 ℃ بازگردانده شد به 45 ℃ تجزیه و تحلیل، متوسط نرخ برای کل گسترش سلول 1.2um / ℃ بود، ب از شکل ما همچنین می توانیم که کل توجه داشته باشید گسترش باتری، یکنواخت نیست، لبه های گسترش سلول به تعداد زیادی، طیف وسیعی از سرعت گسترش از سلول های محلی به 3.4um / ℃ از 0.6um / ℃، ضریب ضریب انبساط معادل 1.2 x10-4 / ℃ می شود به 7.0x10-4 / ℃، متوسط 2.5x10-4 / ℃. دلیل اصلی برای اندازه گیری دما با توجه به گسترش از باتری لیتیوم یون یک باتری لیتیوم یون است، زیرا درجه حرارت ممکن است در طول افزایش شارژ، که گسترش باتری لیتیوم یون باعث خواهد شد رخ می دهد، لازم است به است انبساط حرارتی از انبساط کلی از باتری لیتیوم یون جدا شده است.
شکل زیر نشان می دهد که گسترش حجم مورد به ترتیب روند 0.5C، 1.0C، 1.5C و نرخ 2C CC-CV شارژ، در جایی سلولی منحنی گسترش به دست آمده توسط منحنی های اندازه گیری مستقیم است، خط جامد عامل گسترش توجه به درجه حرارت کسر می شود منحنی گسترش سلول است. ما می توانیم توجه داشته باشید که یک جریان بزرگ (1.5C و 2.0C) شارژ باتری توسط شارژ جریان ثابت به ولتاژ ثابت شارژ به اوایل، تورم باتری شروع به اوج گسترش (حد خارج)، و سپس کاهش و قبل از پایان شارژ ولتاژ ثابت ناپدید شد. اول ما در پرداخت هزینه 2.0C نگاه کنید، اوج گسترش حجم (حد خارج) در مورد 40um رسید، که از 0-100٪ از گسترش حجم کل باتری 25٪ از SoC این گسترش حجم. نزدیک به قدر اوج میزان شارژ باتری مربوط، ارتفاع این قله در 1.5C به 25um، و 0.5C، و گسترش نرخ 1C بدون این قله رخ می دهد. فرانتس B. Spingler به نظر می رسد که دلیل اصلی این قله ممکن است گسترش یافته لی فلزی بر روی سطح الکترود منفی در روند شارژ سریع سپرده شد، و ولتاژ ثابت شارژ تماس پایان تعبیه شده در داخل یک الکترود گرافیت منفی است.
اگر نقطه ی اوج با توجه به باتری تورم تجزیه و تحلیل لیتیوم سطح الکترود منفی، لی فلز پس از آن دوباره وارد را به داخل روند آند خواهد منحنی ولتاژ را بر روی اینترنت تولید، به طوری فرانتس B. Spingler تأیید این فرضیه صحیح است، باتری متفاوت خواهد بود زمانی که CC-CV شارژ تا 90٪ (بالا اوج حجم گسترش) تحت بزرگنمایی وقفه، و سپس ثبت تغییر در ولتاژ باتری (زیر نشان داده شده)، از سمت چپ، ما می توانیم منحنی ولتاژ، 0.5C و سرعت شارژ 1.0C ببینید ولتاژ باتری پس از تعلیق شارژ سرعت در حال کاهش و نرخ شارژ در شارژ قطع شده است، افت ولتاژ در روند یک فلات ولتاژ روشن بالاتر از 1.5C باتری، شارژ 2.0C و به خصوص در نرخ 2.5C از باتری وجود دارد فلات ولتاژ بسیار آشکار است. این نشان می دهد که با افزایش میزان شارژ، فلز رسوب لی پدیده سطح الکترود منفی بیشتر آشکار می شود، بلکه آن است که افزایش حجم قله در باتری لیتیوم یون در طول شارژ فعلی بالا و لیتیوم سطح الکترود منفی از نزدیک تحلیل رخ می دهد روابط.
گسترش دوره از باتری لیتیوم یون تولید شده در طی فرآیند شارژ برگشت پذیر نیست همه، این رقم از دست دادن ظرفیت در هر چرخه از باتری در نرخ های مختلف مختلف شارژ، به طور متوسط افزایش حجم غیر قابل برگشت و حداکثر افزایش حجم غیر قابل برگشت را نشان می دهد. ما از شکل با توجه به باتری افزایش حجم غیر قابل برگشت و از دست دادن ظرفیت باتری دارای محاسبات همبستگی قوی نشان می دهد که به طور متوسط مرتبط غیر قابل برگشت به افزایش حجم و از دست دادن ظرفیت باتری 0.945 است، و حداکثر مرتبط غیر قابل برگشت به افزایش حجم و از دست دادن ظرفیت باتری به عنوان بالا که 0.996.
مطالعه فرانتس B.Spingler دریافتند که افزایش حجم غیر قابل برگشت از سلول باتری در لبه تمایل به شدت بیشتری، به منظور توضیح این پدیده، فرانتس B. Spingler خواهد شد در 0.5-2.0C باتری نرخ باردار را به زیر نشان می دهد جدا شد دو الکترود منفی پس از کالبد شکافی از یک شکل ما می توانیم موقعیت لبه سلول را ببینید اغلب افزایش حجم غیر قابل برگشت شدید تر است، سطح الکترود منفی باتری را پس از کالبد شکافی پیدا کنیم و دقیقا زمانی که یک رسوب قابل توجهی از فلز لی در این مکان وجود دارد. این نشان می دهد که افزایش حجم و از دست دادن ظرفیت برگشت ناپذیر از باتری و لی فلزی است که نزدیک به رسوب بر روی سطح الکترود منفی مرتبط است.
از تجزیه و تحلیل بالا ما می توانید ببینید، الکترود منفی فلزی غیر قابل برگشت رسوب لی سطح، افزایش حجم غیر قابل برگشت و از دست دادن ظرفیت سلول باتری هستند از نزدیک مرتبط است، بنابراین ما طراحی یک باتری لیتیوم یون سریع سیستم شارژ برای جلوگیری از الکترود منفی غیر قابل برگشت رسوب فلز لی. به منظور طراحی یک شارژ سریع، سیستم شارژ عمر باتری در حالی که اجتناب پوسیدگی سریع، باتری فرانتس B. Spingler با استفاده از بزرگنمایی 0.5-3.0C به 10-100٪ SoC با اتهام، و 0.5C ثابت جریان - تخلیه ولتاژ ثابت به 0٪ SoC و غیر قابل برگشت ضبط حداکثر گسترش حجم باتری و با استفاده از راهنمای طراحی نتایج آزمون سیستم شارژ سریع زیر نشان داده شده، را می توان از شکل ما یک گرایش که میزان شارژ اشاره بزرگتر، بالاتر از این تراشه، سپس باتری را بیشتر حداکثر گسترش حجم غیر قابل برگشت، که به معنی بیشتر از دست دادن ظرفیت باتری.
برای به حداقل رساندن افزایش حجم حداکثر غیر قابل برگشت، فرانتس B. Spingler تکهای شارژ شیوه ای در آن شارژ با استفاده از 2.4C در محدوده 0-10٪ SoC و پس از آن به ترتیب کاهش می یابد (به عنوان در شکل C)، این بهینه سازی شده توسط بعد از سیستم شارژ، زمان شارژ از باتری لیتیوم یون را می توان با 21٪ (CC-CV 1C سیستم مقایسه نرخ) بیشتر به طور موثر کاهش زمان شارژ کاهش می یابد.
شارژ رژیم بهینه سازی شده با کاهش افزایش حجم غیر قابل برگشت، به طور موثر بهبود چرخه عمر از باتری های لیتیوم یون، گراف با استفاده از سیستم شارژ بهینه سازی شده، 1C چرخه باتری و نرخ 1.4C CC-CV شارژ بزرگنمایی سیستم منحنی CC-CV می توانید نسبت به باتری های معمولی منحنی CC-CV بهینه سازی سیستم شارژ پس از عملکرد چرخه شده است به طور قابل توجهی بهبود یافته است (200 هفته چرخه، از دست دادن ظرفیت است که توسط 16 درصد کاهش می یابد)، از نقطه تشریحی از مشاهده نتایج از باتری، بهینه سازی شارژ دیده می شود پس از سیستم، لیتیوم غیر قابل برگشت آنود باتری نیز به طور قابل توجهی کاهش می یابد.
فرانتس B. Spingler با مطالعه باتری لیتیوم یون است که در نرخ های مختلف با توجه به الکترود منفی تجزیه و تحلیل غیر قابل برگشت باتری لیتیوم افزایش حجم غیر قابل برگشت، رابطه بین از دست دادن ظرفیت باتری شارژ شده است، و نشان می دهد که دلیل نتایج شارژ سریع در ظرفیت باتری یون لیتیوم کاهش سرعت شتاب و نرخ اتهام مختلف با توجه به نتیجه گسترش حجم غیر قابل برگشت، بهینه سازی توسعه سیستم شارژ، در مقایسه با CC-CV شارژ 1C سیستم نرخ، به طوری که مدت زمان شارژ توسط 21٪، از دست دادن ظرفیت 16٪ (200 سیکل) کاهش می یابد.
