Las baterías de litio se llaman baterías tipo "mecedoras" y los iones cargados se mueven entre los electrodos positivo y negativo para lograr la transferencia de carga, suministrar energía a los circuitos externos o cargar desde una fuente de alimentación externa.
proceso de carga específico, se aplica la tensión en la batería bipolar exterior, los iones de litio se extraen del material de cátodo en el electrolito, mientras que el exceso de electrones generados por el colector de corriente del cátodo, el electrodo negativo a través del circuito externo para el movimiento; los iones de litio en el electrolito moviéndose desde el electrodo positivo hacia el electrodo negativo a través del separador a la negativa; el electrodo negativo a través de la película de SEI en la superficie del electrodo negativo está incrustada en la estructura de grafito en capas, y se combinan con los electrones.
Durante toda la operación de iones y electrones, la estructura de la batería que afecta la transferencia de carga, ya sea electroquímica o física, tendrá un impacto en el rendimiento de carga rápida.
Requisitos de carga rápida para varias partes de la batería
Para la batería, si desea mejorar el rendimiento energético, debe trabajar duro en todos los aspectos de la batería, incluidos el electrodo positivo, el electrodo negativo, el electrolito, el diafragma y el diseño estructural.
Positivo
De hecho, casi todos los tipos de materiales de electrodos positivos se pueden utilizar para fabricar baterías cargadas rápidamente. Las propiedades principales que deben garantizarse incluyen conductancia (resistencia interna reducida), difusión (cinética de reacción garantizada), longevidad (no se requiere explicación) y seguridad (no es necesario). Explique), el rendimiento de procesamiento adecuado (el área de superficie específica no puede ser demasiado grande, reduce las reacciones secundarias, para los servicios de seguridad).
Por supuesto, puede ser material para cada problema específico para resolver las diferencias, pero en general, material de cátodo común puede ser utilizado para cumplir con estos requisitos a través de una serie de optimización, pero también difieren en diferentes materiales:
A, el fosfato de litio-hierro puede ser más centrado en abordar conductividad, aspectos de baja temperatura del problema. Para el recubrimiento de carbono, nano moderada (nota, moderada, definitivamente no es tan fina como sea posible una simple lógica), el conductor de iones está formado sobre la superficie de procesamiento de las partículas son Es la estrategia más típica.
B, Comparación de material ternario en sí tiene una buena conductividad, pero su reactividad es demasiado alta, y por lo tanto poco trabajo de material ternario de la nano-talla para todos qué tipo de antídoto rendimiento del material (no nanómetro, en particular en el campo de la batería a veces hay una gran cantidad de reacción), más enfoque en la seguridad y la supresión () reacciones secundarias con el electrolito, después de todo, un material ternario Vital grande es que la seguridad, la pila recientemente frecuentes los accidentes también a este respecto Presentar requisitos más altos.
C, el manganato de litio es más valorada por la vida, en la actualidad hay disponibles muchas de carga rápida de la batería del manganato de litio.
Electrodo negativo
Tendencia cuando la batería de iones de litio, un electrodo negativo de litio a la migración, mientras que las grandes corriente de carga rápida es demasiado alto para llevar el potencial del electrodo negativo conduce a potenciales más negativos, en este momento una presión negativa está tomando rápidamente de litio se hace grande, para generar las dendritas de litio se vuelven gran carga, rápido para satisfacer no sólo las necesidades cinética de difusión de litio de electrodo negativo, sino también para resolver el problema de la seguridad de una mayor tendencia a la formación de dendritas de litio causado, tan rápido de carga del núcleo es, de hecho, las principales dificultades técnicas de iones de litio en el electrodo negativo .
Una, que actualmente dominan el mercado sigue siendo material del electrodo negativo es de grafito (que representa la cuota de mercado alrededor del 90%), simplemente porque sin él - barato, así como el rendimiento de procesamiento de grafito integrado, densidad de energía son relativamente buenas, relativamente pocos defectos . por supuesto, también hay problemas de ánodo de grafito, un electrolito que es más sensible a la superficie, la reacción de intercalación de litio con una directividad fuerte, por lo tanto el tratamiento de superficie grafitado para mejorar su estabilidad estructural y promover la difusión de los iones de litio sobre el sustrato es la necesidad primaria para trabajar dirección.
B, de carbono duro y el material basado en carbono suave, hay muchos desarrollos recientes: el material de carbono duro de bits de inserción alta de litio, por lo tanto el material microporoso tiene buenas propiedades de reacción cinética; material de carbono suave y buena compatibilidad con el electrolito, el MCMB material también es muy representativo, pero el material de carbono duro y blando en general baja eficiencia, alto costo (y me temo imaginar grafito como pocas esperanzas barato desde un punto de vista industrial), no existe actualmente ninguna parte cerca de la cantidad de grafito, que se utiliza en algunos más especial En la batería.
C, cómo litio titanato brevemente sobre :? Las ventajas de titanato de litio es una alta densidad de potencia,, las desventajas también son obvias, la densidad de energía más seguro bajo, altos costos y por lo tanto calculado por Wh titanato de litio para una vista Una técnica útil que es ventajosa en ciertas situaciones, pero no es adecuada para muchas situaciones donde el costo y el rango de crucero son altos.
D, material del ánodo de silicio es una dirección importante de desarrollo, la nueva 18650 de Panasonic ha iniciado el proceso comercial para tales materiales, pero la forma de lograr un equilibrio entre la búsqueda de los requisitos de nano-industria para el rendimiento y la duración de la batería en el material micras en general, Sigue siendo un trabajo más desafiante.
Diafragma
En el caso de las baterías eléctricas, la operación de alta corriente proporciona un mayor nivel de seguridad y longevidad. La tecnología de revestimiento de diafragma es inseparable. Los diafragmas recubiertos de cerámica son rápidos debido a su alta seguridad y pueden consumir impurezas en el electrolito. El empuje abierto, especialmente para la mejora de la seguridad de la batería ternaria es particularmente significativo.
El sistema principal actualmente utilizado en diafragmas cerámicos es recubrir partículas de alúmina en la superficie de diafragmas convencionales.Un enfoque relativamente novedoso es recubrir fibras sólidas de electrolito en la membrana.Estas membranas tienen menor resistencia interna y el efecto de soporte mecánico de las fibras en la membrana es más Excelente, y su tendencia a bloquear el orificio del diafragma durante el servicio es menor.
Después de recubrir la membrana, buena estabilidad, incluso si la temperatura es relativamente alta, no encogimiento fácilmente causar un cortocircuito, las compañías energéticas documento de política de Tsinghua University School of Materials Fuerza de Tarea del Sur académico soporte técnico de Jiangsu Qing Tao en este sentido hay algunos representativa Trabajo, diafragma como se muestra a continuación.
Electrolito
Electrolitos para la carga rápida a alta estabilidad de carga rápida y seguridad rendimiento de impacto actual de la batería de iones de litio para asegurar que la batería es grande, la solución electrolítica en este tiempo para cumplir con las siguientes características: a) no se puede descomponer, B) a la conductividad eléctrica Alto, C) es inerte para los materiales positivos y negativos y no puede reaccionar o disolverse.
Si desea cumplir estos requisitos, la clave es usar aditivos y electrolitos funcionales, por ejemplo, la seguridad de las baterías ternarias de carga rápida se ve muy afectada por ellos. Se deben agregar varios tipos resistentes a altas temperaturas, retardantes de llama y anti-sobrecargas. La protección aditiva puede mejorar la seguridad del electrolito hasta cierto punto. El problema de la vieja batería de titanato de litio, la flatulencia a altas temperaturas, también depende del electrolito funcional de alta temperatura.
Diseño de estructura de la batería
Una estrategia de optimización típica es el tipo de devanado VS. Los electrodos de la batería laminada son equivalentes a una relación paralela, y el tipo de devanado es equivalente a una conexión en serie. Por lo tanto, la resistencia interna del primero es mucho menor y más adecuada para el tipo de potencia. Ocasión
Además, puede trabajar duro en la cantidad de polos para resolver la resistencia interna y los problemas de disipación de calor. Además, el uso de materiales de electrodo de alta conductividad, el uso de agentes más conductivos, el recubrimiento de electrodos más delgados también se consideran estrategias.
En resumen, los factores que afectan el movimiento de la carga interna de la batería y la velocidad de incrustación de la cavidad del electrodo afectarán la capacidad de carga rápida de la batería de litio.
Visión general de la ruta de la tecnología de carga rápida de los principales fabricantes
Era de Ningde
Para el electrodo positivo, era Ningde en el desarrollo de la tecnología 'Super Red electrónico', tal que el fosfato de litio-hierro que tiene una conductividad de electrones excelente; superficie del electrodo de grafito negativo, utilizando una modificación 'anillos iónicos rápidos' tecnología, el grafito se modifica tanto súper carga rápida y alta en característica densidad de energía, cuando los rápidos exceso de carga negativa subproductos ya no se produce, tiene una capacidad 4-5c carga rápida para lograr rechargeyour rápido 10-15 minutos, y para asegurar la densidad de energía de los de arriba a nivel de sistema 70Wh / kg, para alcanzar 10.000 Ciclo de vida.
En términos de gestión térmica, su sistema de gestión térmica reconoce plenamente el "rango de carga saludable" de los sistemas químicos fijos a diferentes temperaturas y SOC, ampliando en gran medida la temperatura de funcionamiento de las baterías de litio.
Waterma
Wo Tema recientemente no es muy bueno, sólo en la tecnología utilizada en el tamaño de partícula menor de fosfato de hierro ÓPTIMO litio, litio fosfato de hierro existente en el mercado de tamaño de partícula entre 300 ~ 600 nm, pero sólo ÓPTIMO 100 ~ 300 nm de fosfato de litio-hierro, de modo que los iones de litio han migrado velocidad más rápida, una tasa mayor de corriente puede ser cargada y descargada exterior de la batería en el sistema, con el fin de reforzar la seguridad y el sistema de sistema de gestión de diseño térmico.
el poder de micro-macro
Early energía micro-macro seleccionada para soportar carga rápida de alta corriente, titanato de litio que tiene una estructura de espinela + un material de electrodo negativo compuesto de carbono poroso hecho; amenazas para evitar alta potencia corriente de carga rápida a la seguridad de la batería provocado por la energía micro-macro unión solución electrolítica incombustible, alta porosidad y la tecnología de membrana de alta permeabilidad STL inteligente tecnología de fluido de control térmico, para proteger la seguridad de una batería en el logro de carga rápida de la batería.
2017, que dio a conocer una nueva generación de batería de alta densidad de energía, de alta capacidad y alta potencia material de cátodo de manganato de litio, la densidad de energía del monómero 170wh / kg, 15 minutos para conseguir un llenado rápido, tanto la orientación de los temas de la vida y de seguridad.
Zhuhai Yinlong
Electrodo negativo de titanato de litio, amplio rango de temperatura de funcionamiento y gran tasa de carga y descarga es conocido, la solución técnica específica, no hay información clara. En la exposición, hablando con el personal, se dice que su carga rápida puede alcanzar 10C, la esperanza de vida de 20,000 veces.
El futuro de la tecnología de carga rápida
La tecnología de carga rápida de vehículos eléctricos es la dirección histórica o la visión del pasado. De hecho, hay muchas opiniones diferentes. Como alternativa a la resolución de la ansiedad de kilometraje, se considera en una plataforma con densidad de energía de la batería y el costo total del vehículo.
La densidad de energía y el rendimiento de carga rápida, en la misma batería, puede decirse que son incompatibles en ambas direcciones, no pueden ser ambas. La búsqueda de la densidad de energía de la batería es actualmente la corriente principal. Cuando la densidad de energía es lo suficientemente alta, una carga de automóvil Lo suficientemente grande como para evitar la llamada "ansiedad de kilometraje", la demanda de rendimiento de carga de la batería se reducirá, al mismo tiempo, la potencia es grande, si el costo de la batería no es lo suficientemente bajo, entonces si desea comprar lo suficiente para "no preocuparse" Electricidad, los consumidores deben tomar decisiones, por lo que piensan, la carga rápida tiene el valor de la existencia. Otro punto es el costo de las instalaciones de carga rápida, que es, por supuesto, parte del costo de impulsar a toda la sociedad.
Ya sea que se pueda promover la tecnología de carga rápida en un área extensa, la densidad de energía y la tecnología de carga rápida que se desarrolla rápidamente, las dos tecnologías que reducen el costo pueden jugar un papel decisivo en su futuro.
