Les piles au lithium sont appelés batterie « à bascule de type chaise », les ions chargés se déplacent entre le positif et négatif, pour assurer un transfert de charge ou de courant de charge à un circuit extérieur à partir d'une source d'alimentation externe.
processus de charge spécifique, la tension est appliquée à la batterie bipolaire externe, les ions lithium sont extraits du matériau de cathode dans l'électrolyte, tandis que les électrons en excès générés par le collecteur de courant de cathode, l'électrode négative à travers le circuit externe au mouvement, des ions lithium dans l'électrolyte le déplacement de l'électrode positive à l'électrode négative à travers le séparateur à la borne négative; l'électrode négative à travers le film SEI dans la surface de l'électrode négative est noyée dans la structure en couches de graphite, et de combiner avec des électrons.
Au cours de l'opération d'ions et d'électrons, l'impact sur la structure de la cellule de transfert de charge, que ce soit une charge électrochimique ou physique, rapide aura un impact sur les performances.
Exigences de charge rapide pour les différentes parties de la batterie
Pour la batterie, si le pouvoir d'améliorer la performance, des efforts sont nécessaires dans tous les aspects de l'ensemble de batterie comprend essentiellement une électrode positive, une électrode négative, un électrolyte, un séparateur, et la conception de la structure.
Positif
En fait, presque tous les types de matériaux cathodiques peuvent être utilisés pour la production de batteries de type de charge rapide, comprenant un besoin primaire pour assurer la conductance de la performance (diminuer la résistance), la diffusion (pour assurer la cinétique de réaction), durée de vie (pas d'explication), la sécurité (pas Expliquer), les performances de traitement appropriées (la surface spécifique ne peut pas être trop grande, réduire les réactions secondaires, pour les services de sécurité).
Bien sûr, les problèmes à résoudre pour chaque matériau spécifique peuvent varier, mais nos matériaux cathodiques courants peuvent être optimisés pour répondre à ces exigences grâce à une série d'optimisations, mais différents matériaux sont également différents:
A, le phosphate de fer et de lithium peut être plus axé sur la résolution du problème de conductance, à basse température .. Revêtement de carbone, nanocristallisation modérée (note, modérée, pas aussi fine que possible, logique simple), formation de conducteurs ioniques à la surface des particules Est la stratégie la plus typique.
B, comparaison matériau ternaire lui-même a une bonne conductivité, mais sa réactivité est trop élevée, et donc peu de matériel ternaire de travail de la nano-taille unique quel type d'antidote de la performance des matériaux (nanomètre pas, en particulier dans le domaine de la batterie parfois il y a beaucoup de réaction), plus l'accent sur les réactions secondaires de sécurité et de suppression () avec l'électrolyte, après tout, un grand matériau ternaire Vital est que la sécurité, la batterie récente des accidents fréquents aussi à cet égard Mettre en avant des exigences plus élevées.
C, le manganate de lithium est plus apprécié pour la vie, il existe actuellement un grand nombre de charge rapide de la batterie du manganate de lithium.
Électrode négative
Lorsque la batterie lithium-ion est chargée, le lithium migre vers l'électrode négative, ce qui augmente la tension de l'électrode négative et la tendance à générer des dendrites de lithium. L'électrode négative doit donc non seulement répondre aux exigences cinétiques de la diffusion du lithium, mais résout également le problème de sécurité causé par la tendance accrue à la formation de dendrites au lithium. .
A, dominent actuellement le marché reste matériau d'électrode négative est le graphite (représentant environ 90% de parts de marché), tout simplement parce que sans lui - pas cher, ainsi que les performances de traitement de graphite intégré, la densité d'énergie sont relativement bonnes, lacunes relativement peu . Bien entendu, il existe également des problèmes anode de graphite, d'un électrolyte qui est plus sensible à la surface, la réaction d'intercalation de lithium avec une directivité forte, donc le traitement de surface graphitée pour améliorer leur stabilité structurelle et favoriser la diffusion des ions lithium sur le substrat est le premier besoin de travailler La direction
B, la matière à base de carbone-carbone et souple dur, il existe de nombreux développements récents: le matériau de carbone dur de bits d'insertion élevée au lithium, ainsi le matériau microporeux a une bonne cinétique de réaction propriétés, matériau de carbone tendre et une bonne compatibilité avec l'électrolyte, le MCMB matériel est également très représentatif, mais le matériau de carbone dur et doux en général faible efficacité, le coût élevé (et j'ai peur d'imaginer le graphite comme peu d'espoir pas cher d'un point de vue industriel), il est actuellement loin d'être la quantité de graphite, utilisé dans un peu plus spécial la batterie.
C, comment Titanate brièvement les avantages de :? titanate de lithium est une haute densité de puissance, plus sûr, les inconvénients sont aussi évidents, faible densité d'énergie, des coûts élevés et, par conséquent calculé par Wh titanate de lithium pour une vue espèces utiles ont un avantage dans certaines situations de technique, mais pour beaucoup des coûts, le kilométrage des situations difficiles et ne sont pas applicables.
D, matériau d'anode de silicium est une direction importante du développement, nouveau 18650 de Panasonic a commencé le processus commercial pour ces matériaux, mais comment parvenir à un équilibre entre la poursuite des exigences nano-industrie pour la performance et la vie de la batterie en matière générale micron, Encore un travail plus difficile.
Diaphragme
Pour la batterie de puissance, haute travail actuel sa sécurité, il est prévu une durée de vie technique de revêtement de la membrane des exigences plus élevées est pas ouvert autour, séparateur revêtu de céramique en raison de sa haute sécurité, et d'autres impuretés peuvent consommer les propriétés d'électrolyte sont rapidement Pousser ouvert, en particulier pour l'amélioration de la sécurité de la batterie ternaire est particulièrement important.
Système de membrane en céramique est principalement utilisé à l'heure actuelle dans le revêtement de particules d'alumine à la surface d'un séparateur classique, approche innovante consiste à revêtir les fibres de la membrane d'électrolyte solide, une résistance à la membrane inférieure de ces fibres l'effet mécanique de support pour le séparateur plus Excellent, et sa tendance à bloquer le trou du diaphragme pendant le service est plus faible.
Après le revêtement, le séparateur a une bonne stabilité.Même si la température est relativement élevée, il n'est pas facile de se rétrécir et de se déformer, entraînant un court-circuit.Wiksu Qingtao Energy Co., Ltd, support technique du chercheur académique de l'école des matériaux Tsinghua University of Materials. Travailler, diaphragme comme indiqué ci-dessous.
Électrolyte
L'électrolyte a une grande influence sur les performances de la batterie lithium-ion à charge rapide.Pour assurer la stabilité et la sécurité de la batterie sous charge rapide et courant élevé, l'électrolyte doit répondre aux caractéristiques suivantes: A) ne peut pas être décomposé, B) conductivité doit être Haut, C) est inerte aux matériaux positifs et négatifs et ne peut pas réagir ou se dissoudre.
Pour répondre à ces exigences, une clé pour utiliser des additifs et des électrolytes fonctionnels, tels que trois yuans charge rapide de la sécurité de la batterie grandement affectée, il faut ajouter à une variété de type à haute température dans laquelle ignifuge, classe anti-surcharge des additifs pour améliorer la protection dans une certaine mesure leur sécurité. le problème de longue date de la batterie de titanate de lithium, le gaz à haute température, reposent également sur l'amélioration fonctionnelle électrolyte à haute température.
Conception de la batterie
Une stratégie d'optimisation typique est le type d'enroulement VS empilé: les électrodes de la batterie stratifiée sont équivalentes à une relation parallèle, et le type d'enroulement est équivalent à une connexion en série, donc la résistance interne du premier est beaucoup plus petite. occasions.
En outre, vous pouvez travailler dur sur le nombre de pôles pour résoudre les problèmes de résistance interne et de dissipation thermique, mais aussi utiliser des matériaux d'électrodes de haute conductivité, utiliser des agents plus conducteurs, appliquer des couches plus fines.
En bref, les facteurs affectant le mouvement de charge interne de la batterie et le taux d'encastrement de la cavité de l'électrode affecteront la capacité de charge rapide de la batterie au lithium.
Les fabricants Mainstream charge rapide aperçu de la route de la technologie
Ère de Ningde
Pour l'électrode positive, l'ère Ningde a développé la technologie du «réseau super-électronique», qui fait du phosphate de fer lithium une excellente conductivité électronique: à la surface du graphite négatif, il est modifié par la technologie «fast ion ring». Les caractéristiques de la densité d'énergie, aucuns sous-produits excédentaires apparaissent dans l'électrode négative pendant la charge rapide, de sorte qu'il a une capacité de charge rapide 4-5C, charge rapide et charge pendant 10-15 minutes, et peut garantir la densité d'énergie supérieure à 70 wh / kg Cycle de vie.
En termes de gestion thermique, son système de gestion thermique reconnaît pleinement la «plage de charge saine» des systèmes chimiques fixes à différentes températures et SOC, augmentant considérablement la température de fonctionnement des batteries au lithium.
Waterma
Wo Tema récemment pas très bon, nous venons de la technologie utilisée dans plus petite taille des particules de phosphate de fer lithié OPTIMUM, le phosphate de fer lithié qui prévaut sur le marché de la taille des particules entre 300 ~ 600 nm, mais seulement OPTIMUM 100 ~ phosphate de fer lithium 300nm, de sorte que les ions lithium ont migré plus grande vitesse, une vitesse plus grande du courant peut être chargé et déchargé à l'extérieur de la batterie sur le système, afin de renforcer la conception de la sécurité du système de gestion thermique et système.
puissance micro-macro
Dans les premiers temps, Micro-Power a choisi un titanate de lithium + carbone composite poreux avec une structure de spinelle comme un matériau d'électrode négative, afin d'éviter la menace de courant de haute puissance à la batterie pendant la recharge rapide, Weihong Power Combiné avec l'électrolyte non-combustion, la technologie à diaphragme haute porosité et haute perméabilité et la technologie de fluide de contrôle thermique intelligent STL, la sécurité de la batterie est assurée lorsque la batterie est chargée rapidement.
En 2017, il a sorti une nouvelle génération de batterie à haute densité énergétique, en utilisant un matériau de cathode de manganate de lithium de haute capacité, la densité d'énergie du monomère atteint 170wh / kg, atteignant 15 minutes de charge rapide.
Zhuhai Yinlong
On connaît l'électrode négative au titanate de lithium, large gamme de température de fonctionnement et grande charge et décharge, la solution technique spécifique, il n'y a pas d'information claire.Au salon, en parlant avec le personnel, on dit que sa charge rapide peut atteindre 10C.
L'avenir de la technologie de charge rapide
La technologie de chargement rapide des véhicules électriques est la direction historique ou l'aperçu du passé.En fait, il existe de nombreuses opinions.Au lieu de résoudre l'anxiété de kilométrage, il est considéré sur une plate-forme avec densité d'énergie de la batterie et le coût total du véhicule.
La densité d'énergie et la performance de charge rapide, juste dans la même cellule, peuvent être considérés comme incompatibles dans les deux sens, ne peut pas avoir les deux. densité d'énergie de la batterie Pursuit, le moment le courant dominant. Lorsque la densité d'énergie est suffisamment élevée, une capacité de charge du chariot assez grand pour éviter que l'on appelle « l'angoisse de », la demande de la performance du taux de charge de la batterie sera réduite, en même temps, une grande capacité et le coût de l'électricité si la batterie est pas assez bas, donc si vous voulez être Ding Mao peut acheter assez « aucune inquiétude » de l'électricité, les consommateurs devront faire un choix, donc je pensais, il y a la présence de la valeur de charge rapide. un autre point de vue, ce sont les coûts des installations de remplissage rapide, ce qui bien sûr fait partie de la société tout entière à pousser les coûts d'électrification.
Que la technologie de charge rapide puisse être favorisée dans une zone étendue, que la densité énergétique et la technologie de charge rapide se développent rapidement, les deux technologies qui réduisent le coût peuvent jouer un rôle décisif dans son avenir.
