Литиевые батареи называются батареями типа «качалки», а заряженные ионы движутся между положительным и отрицательным электродами для обеспечения переноса заряда, подачи питания на внешние цепи или для зарядки от внешнего источника питания.
Во время конкретного процесса зарядки внешнее напряжение прикладывается к двум полюсам батареи, ионы лития деинтеркалируются из материала положительного электрода, поступают в электролит, а избыточные электроны генерируются для прохождения через положительный коллектор тока и переходят на отрицательный электрод через внешнюю цепь, ионы лития находятся в электролите Перемещение от положительного электрода к отрицательному электроду, проходящее через сепаратор к отрицательному электроду, пленка SEI, проходящая через поверхность отрицательного электрода, встроена в негашеную графитовую слоистую структуру и объединена с электронами.
Во время всей работы с ионом и электронами структура батареи, которая влияет на перенос заряда, будь то электрохимическая или физическая, будет влиять на быстродействие заряда.
Требования к быстрой зарядке для различных частей аккумулятора
Для батареи, если вы хотите улучшить мощность, вам нужно много работать во всех аспектах батареи, включая положительный электрод, отрицательный электрод, электролит, диафрагму и конструкцию.
анодный
Фактически для изготовления быстрозаполняемых батарей можно использовать почти все виды материалов с положительным электродом. Основные свойства, которые должны быть гарантированы, включают проводимость (пониженное внутреннее сопротивление), диффузию (гарантированная кинетика реакции), долговечность (без объяснения необходимости) и безопасность (не требуется). Объясните), правильная производительность обработки (удельная площадь поверхности не может быть слишком большой, уменьшить побочные реакции, для служб безопасности).
Конечно, проблемы, которые необходимо решить для каждого конкретного материала, могут различаться, но наши общие катодные материалы могут быть оптимизированы для удовлетворения этих требований с помощью серии оптимизаций, но разные материалы также различны:
А, фосфат лития железа может быть более сфокусирован на решении проблемы проводимости, низкой температуры. Углеродное покрытие, умеренная нанокристаллизация (примечание, умеренное, не настолько тонкое, насколько это возможно, простая логика), образование ионных проводников на поверхности частиц Является наиболее типичной стратегией.
B, троичный материал имеет лучшую проводимость, но его реакционная способность слишком велика, поэтому в тройном материале мало работы по нанокристаллизации (нанокристаллизация не является противоядием повышению производительности металлургического материала, особенно в области батарей. В системе часто возникает много реакций. Больше внимания уделяется побочным эффектам безопасности и торможения (и электролита). В конце концов, основная цель троичных материалов - безопасность. В последнее время в этой области часто случаются аварии с безопасностью батареи. Направить более высокие требования.
C, литий-манганат более важен для жизни, на рынке есть много быстрозаряжающихся батарей лигнитного манганата.
Отрицательный электрод
Когда литиево-ионная батарея заряжается, литий мигрирует к отрицательному электроду, чрезмерно высокий потенциал, вызванный быстрым зарядом и высоким током, отрицательно влияет на отрицательный электродный потенциал. В это время давление отрицательного электрода, быстро принимающего литий, становится больше, а тенденция генерации дендритов лития увеличивается. Поэтому большой, поэтому отрицательный электрод не только должен удовлетворять кинетическим требованиям диффузии лития, но также решает проблему безопасности, вызванную повышенной склонностью к образованию литиевого дендрита, поэтому основной технической трудностью быстрого зарядного ядра является встраивание ионов лития в отрицательный электрод. ,
A. В настоящее время доминирующий анодный материал на рынке по-прежнему является графитом (около 90% доли рынка). Основной причиной является то, что он не дешевый и дешевый, а комплексные технологические свойства графита, плотность энергии отличная, а недостатков относительно мало. Очевидно, что графитовый анод также проблематичен. Поверхность чувствительна к электролиту. Реакция интеркаляции лития имеет сильную направленность, поэтому в основном необходимо работать с обработкой поверхности графита, чтобы улучшить ее структурную стабильность и способствовать диффузии ионов лития на подложку. Направление.
B, твердые углеродные и мягкие углеродные материалы также были разработаны в последние годы: твердые углеродные материалы обладают высоким потенциалом для ввода лития, микропорами в материалах и хорошей кинетикой реакции, а мягкие углеродные материалы имеют хорошую совместимость с электролитами, MCMB Материалы также очень репрезентативны, но твердые и мягкие углеродные материалы, как правило, имеют низкую эффективность и высокую стоимость (и представьте, что графит столь же дешев, как я надеюсь, с промышленной точки зрения), поэтому количество намного меньше, чем графит, и больше используется по некоторым специальностям. На батарее.
C: Как насчет титаната лития? Проще говоря: Преимущества титаната лития - это высокая плотность мощности, более безопасные и очевидные недостатки. Плотность энергии очень низкая. Стоимость расчета высокая в соответствии с Wh. Поэтому точка зрения батареи титаната лития одна. Полезная техника, которая выгодна в определенных ситуациях, но не подходит для многих ситуаций, когда стоимость и дальность крейсерских перевозок высоки.
D, материалы из кремниевого анода являются важным направлением развития, новая батарея Panasonic 18650 начала коммерческий процесс для таких материалов. Но как достичь баланса между стремлением к достижению производительности в нанотехнологиях и стандартными требованиями к микробным размерам аккумуляторной батареи для материалов, Еще более сложная работа.
перегородка
Для силовых батарей работа с высоким током обеспечивает более высокий уровень безопасности и долговечности. Технология мембранного покрытия неотделима. Диафрагмы с керамическим покрытием быстро из-за их высокой безопасности и могут потреблять примеси в электролите. Особенно важно повысить открытость, особенно для повышения безопасности троичной батареи.
Основная система, используемая в настоящее время в керамических диафрагмах, состоит в том, чтобы покрывать частицы оксида алюминия на поверхности обычных диафрагм. Относительно новый подход заключается в покрытии твердых мембран электролита на мембране. Такие мембраны имеют более низкое внутреннее сопротивление, а механическое сопротивление волокон на мембране больше Отлично, и его склонность блокировать отверстие диафрагмы во время обслуживания ниже.
После покрытия сепаратор обладает хорошей стабильностью, даже если температура относительно высока, его трудно сжимать и деформировать, что приводит к короткому замыканию. Цзянсу Qingtao Energy Co., Ltd., технический сторонник академического исследователя Школы материалов Университета Цинхуа, имеет некоторые репрезентативные аспекты в этом отношении. Работа, диафрагма, как показано ниже.
Электролиты
Электролит оказывает большое влияние на производительность быстрозаряженной литий-ионной батареи. Для обеспечения стабильности и безопасности батареи при быстрой зарядке и высоком токе электролит должен отвечать следующим характеристикам: A) не может быть разложено, B) проводимость должна быть High, C) является инертным по отношению к положительным и отрицательным материалам и не может реагировать или растворяться.
Если вы хотите выполнить эти требования, ключ должен использовать добавки и функциональные электролиты, например, на них сильно влияют безопасность тройных быстрозаряженных батарей. К ним должны быть добавлены различные высокотемпературные резистивные, огнестойкие, с наддувом. Аддитивная защита может в определенной степени повысить безопасность электролита. Проблема старой батареи титаната лития, высокотемпературного метеоризма также зависит от высокотемпературного функционального электролита.
Конструкция аккумуляторной батареи
Типичной стратегией оптимизации является многослойный тип намотки VS. Электроды ламинированной батареи эквивалентны параллельному соотношению, а тип обмотки эквивалентен последовательному соединению, поэтому внутреннее сопротивление первого значительно меньше, что более подходит для типа мощности. случаи.
Дальнейшие усилия могут быть также в закладке числа, сопротивление раствора и отвод тепла. Кроме того, с высокой проводимостью материал электрода, использование более проводящего агента, тоньше нанесения покрытия на стратегии электродов также возможны.
Короче говоря, факторы, влияющие на внутреннее движение заряда батареи и скорость встраивания полости электрода, скажутся на быстрой зарядке литиевой батареи.
Обзор маршрутов технологии быстрого заряда основных производителей
Эпоха Ниндэ
Для положительного электрода эпоха Ниндэ разработала технологию «суперэлектронной сети», которая делает литий-фосфат железа превосходной электронной проводимостью, а на поверхности отрицательного графита он модифицируется технологией «быстрого ионного кольца», а модифицированный графит имеет как сверхбыстрый заряд, так и высокую Характеристики плотности энергии, отсутствие избыточных побочных продуктов появляются на отрицательном электроде во время быстрой зарядки, так что он имеет быструю зарядную способность 4-5C, быструю зарядку и зарядку в течение 10-15 минут и может гарантировать плотность энергии выше 70 Вт / кг уровня системы, достигая 10000 Жизненный цикл.
Что касается термического управления, то его система теплового управления полностью распознает «здоровый диапазон зарядки» фиксированных химических систем при разных температурах и SOC, что значительно расширяет рабочую температуру литиевых батарей.
ОПТИМУМ
Уатма в последнее время не очень хороша, давайте поговорим о технологии. В Waterma используется меньший размер частиц литиевого фосфата железа. В настоящее время размер частиц фосфата лития железа составляет от 300 до 600 нм, а Waterma использует только Литий-фосфат железа 100 ~ 300 нм, поэтому ион лития будет иметь более быструю скорость миграции и может заряжать и разряжать с более высоким током. В системе, отличной от батареи, укрепляйте систему управления теплом и систему безопасности.
Мощность микромакросов
В первые дни Micro-Power выбрала литиевый титанат + пористый композитный углерод со структурой шпинели в качестве материала отрицательного электрода, чтобы избежать угрозы сильного тока для безопасности батареи во время быстрой зарядки, Weihong Power В сочетании с электролитом без сгорания, высокой пористостью и высокопроницаемой диафрагменной технологией и интеллектуальной технологией жидкостного терморегулирования STL безопасность аккумулятора обеспечивается при быстрой зарядке аккумулятора.
В 2017 году он выпустил новое поколение высокоэнергетической батареи плотности, используя высокомощный мощный литий-манганат-катодный материал, плотность энергии мономера достигла 170 Вт / кг, достигая 15-минутной быстрой зарядки, цель - сбалансировать проблемы с жизнью и безопасностью.
Чжухай Иньлун
Известен отрицательный электрод титаната лития, широкий диапазон рабочих температур и большой заряд и скорость разряда, конкретное техническое решение, нет четкой информации. На выставке, разговаривая с персоналом, говорят, что его быстрая зарядка может достигать 10 ° C, продолжительность жизни 20 000 раз.
Будущее быстрой зарядки
Технология быстрой зарядки электромобилей - это историческое направление или проблеск прошлого. На самом деле существует много разных мнений. В качестве альтернативы решению проблемы пробега учитывается платформа с плотностью энергии аккумулятора и общей стоимостью автомобиля.
Плотность энергии и быстрая зарядка в одной и той же батарее, можно сказать, несовместимы в обоих направлениях, не могут быть обоими. Стремление к плотности энергии батареи в настоящее время является основным направлением. Когда плотность энергии достаточно высока, Достаточно большой, чтобы избежать так называемого «беспокойства по пробегу», спрос на производительность зарядки аккумулятора будет снижен, в то же время мощность будет большой, если стоимость батареи не будет достаточно низкой, то хотите ли вы купить достаточно, чтобы «не волноваться», Электричество, потребители должны делать выбор, так что думайте, что быстрый заряд имеет ценность существования. Другим моментом является стоимость быстрого зарядки, что, конечно же, является частью затрат на толкание всего общества.
Можно ли продвигать технологию быстрой зарядки в большой области, плотности энергии и технологии быстрой зарядки, которая быстро развивается, две технологии, которые снижают стоимость, могут сыграть решающую роль в ее будущем.
