Jakie czynniki wpływają na ładowanie akumulatora?

Baterie litowe nazywane są bateriami typu "bujany fotel". Ładowane jony poruszają się między elektrodami dodatnimi i ujemnymi w celu zrealizowania transferu ładunku, dostarczenia energii do obwodów zewnętrznych lub ładowania z zewnętrznych źródeł energii.
Podczas określonego procesu ładowania napięcie zewnętrzne jest doprowadzane do dwóch biegunów baterii, jony litu są usuwane z materiału dodatniej elektrody, wchodzą do elektrolitu, a jednocześnie generowane są nadwyżki elektronów, aby przejść przez kolektor prądu dodatniego i przejść na elektrodę ujemną przez obwód zewnętrzny; jony litu znajdują się w elektrolicie. Elektroda dodatnia przesuwa się w kierunku elektrody ujemnej i przechodzi przez separator, aby dotrzeć do elektrody ujemnej; folia SEI przechodząca przez powierzchnię elektrody ujemnej jest osadzona w strukturze warstwowej o ujemnym graficie i jest połączona z elektronem.
Podczas całej operacji jonowej i elektronowej struktura baterii, która wpływa na transfer ładunku, elektrochemiczny lub fizyczny, będzie miała wpływ na szybkie ładowanie.
Szybkie wymagania ładowania dla różnych części baterii
Jeśli chcesz poprawić wydajność baterii, musisz ciężko pracować we wszystkich aspektach baterii, w tym elektrody dodatniej, elektrody ujemnej, elektrolitu, membrany i konstrukcji konstrukcyjnej.

elektroda dodatnia
W rzeczywistości prawie wszystkie rodzaje materiałów katodowych można wykorzystać do produkcji akumulatorów do szybkiego napełniania. Najważniejsze parametry, które należy zagwarantować, to konduktywność (redukcja rezystancji wewnętrznej), dyfuzja (gwarantowana kinetyka reakcji), długowieczność (brak potrzeby wyjaśniania) i bezpieczeństwo (niewymagane). Wyjaśnij), właściwa wydajność przetwarzania (powierzchnia właściwa nie może być zbyt duża, zmniejszyć reakcje uboczne, dla służb bezpieczeństwa).
Oczywiście, problemy do rozwiązania dla każdego konkretnego materiału mogą się różnić, ale nasze wspólne materiały katodowe można zoptymalizować za pomocą szeregu optymalizacji, ale różne materiały są również różne:
A. Fosforan litu może być bardziej skoncentrowany na rozwiązywaniu problemów przewodnictwa i niskiej temperatury. Powłoka węglowa, umiarkowana nanokrystalizacja (zauważ, że jest umiarkowana, zdecydowanie nie tak drobna, jak prosta logika), najbardziej typową strategią jest tworzenie przewodników jonowych na powierzchni cząstek.
B, materiał trójskładnikowy sam w sobie ma dobrą przewodność, ale jego reaktywność jest zbyt wysoka, więc materiał trójskładnikowy ma niewiele pracy z nanokrystalizacją (nanokrystalizacja nie jest antidotum na polepszenie wydajności materiału hutniczego, zwłaszcza w dziedzinie akumulatorów. czasem wiele reakcji w systemie, więcej uwagi poświęca się działaniom niepożądanym związanym z bezpieczeństwem i hamowaniem (i elektrolitem) Przecież głównym celem materiałów trójskładnikowych jest bezpieczeństwo, ostatnie wypadki związane z bezpieczeństwem baterii są częste.
C, manganian litu jest ważniejszy dla życia, na rynku jest dużo szybkich akumulatorów litowo-manganowych.
elektroda ujemna
Gdy bateria litowo-jonowa jest naładowana, lit migruje na elektrodę ujemną. Zbyt wysoki potencjał spowodowany szybkim ładunkiem i wysokim prądem spowoduje, że potencjał ujemnej elektrody będzie bardziej ujemny. W tym czasie ciśnienie elektrody ujemnej szybko przyjmującej lit będzie większe, a tendencja do generowania dendrytów litu będzie większa. Dlatego elektroda ujemna musi nie tylko zaspokoić dyfuzję litu podczas szybkiego ładowania. Wymagania kinetyczne, ale także w celu rozwiązania problemów związanych z bezpieczeństwem spowodowanych zwiększoną tendencją do tworzenia dendrytów litu, tak więc główną trudnością techniczną szybkiego ładowania rdzenia jest włożenie jonów litu do elektrody ujemnej.
A. Obecnie dominującym materiałem anodowym na rynku jest nadal grafit (odpowiadający około 90% udziału w rynku), przyczyna źródłowa nie jest żadna - tania, a wszechstronność przetwarzania i gęstość energetyczna grafitu są doskonałe, oraz Wady są stosunkowo niewielkie. . Oczywiście, anody grafitowe również mają problemy. Powierzchnia jest wrażliwa na elektrolity, a reakcja interkalacji litu ma silną kierunkowość. Dlatego konieczne jest przede wszystkim ciężko pracować, aby przeprowadzić obróbkę powierzchni grafitu, poprawić jego stabilność strukturalną i promować dyfuzję jonów litu na podłożu. kierunek.
B. Twarde węgle i miękkie materiały węglowe rozwinęły się również w ostatnich latach: materiały z twardego węgla mają wysoki potencjał insercji litu, mikropory w materiałach i dobrą kinetykę reakcji; i miękkie materiały węglowe mają dobrą kompatybilność z elektrolitami, MCMB Materiały są również bardzo reprezentatywne, ale twarde i miękkie materiały węglowe mają ogólnie niską wydajność i wysokie koszty (i Wyobraź sobie, że grafit jest tak tani, jak mam nadzieję, z przemysłowego punktu widzenia). widok), więc ilość jest znacznie mniejsza niż grafitu, a więcej w niektórych specjalnościach. Na baterii.
C, a co z tytanianem litu? Mówiąc krótko: tytanian litu ma zalety wysokiej gęstości mocy, bezpieczniejszych i oczywistych wad. Gęstość energii jest bardzo niska, a koszt obliczeń jest wysoki w zależności od Wh. Dlatego też, punkt widzenia baterii tytanianu litu jest użyteczną technologią, która jest korzystna w pewnych sytuacjach, ale nie jest odpowiednia na wiele okazji, gdy koszt i zasięg lotu są wysokie.
D, materiał anody krzemowej jest ważnym kierunkiem rozwoju, nowa bateria 18650 Panasonic rozpoczęła komercyjny proces dla takich materiałów. Ale jak osiągnąć równowagę między dążeniem do osiągnięć w dziedzinie nanotechnologii a wymogami dotyczącymi materiałów w skali mikro w skali mikro dla materiałów, wciąż jest wyzwaniem.

Membrana
W przypadku akumulatorów mocy praca wysokoprądowa zapewnia wyższe wymagania dotyczące bezpieczeństwa i długowieczności. Technologia powlekania przeponowego jest nierozłączna. Ceramiczne membrany powlekane są szybko odpychane z powodu ich wysokiego bezpieczeństwa i zdolności do pochłaniania zanieczyszczeń w elektrolicie. Zwłaszcza dla bezpieczeństwa trójskładnikowych baterii, efekt bezpieczeństwa jest szczególnie znaczący.
Głównym układem stosowanym obecnie w ceramicznych przeponach jest pokrywanie cząstek tlenku glinu na powierzchni konwencjonalnych przepon. Stosunkowo nowe podejście polega na powlekaniu stałych włókien elektrolitu na membranie. Takie membrany mają mniejszą rezystancję wewnętrzną i mechaniczne wsparcie membrany. Znakomicie i ma mniejszą tendencję do blokowania otworu przepony podczas pracy.
Po powlekaniu separator ma dobrą stabilność. Nawet jeśli temperatura jest stosunkowo wysoka, nie jest łatwo skurczyć się i odkształcić, powodując zwarcie. Jiangsu Qingtao Energy Co., Ltd., wsparcie techniczne Academic Researche School of Materials Uniwersytetu Tsinghua, ma pewne reprezentatywne aspekty w tym zakresie. Praca, przepona jest pokazana poniżej.
Elektrolit
Elektrolit ma duży wpływ na działanie szybko ładowanej baterii litowo-jonowej. Aby zapewnić stabilność i bezpieczeństwo akumulatora przy szybkim ładowaniu i wysokim prądzie, elektrolit powinien spełniać następujące warunki: A) nie może być rozłożony, B) przewodność jest wysoka, C) jest obojętna dla materiałów dodatnich i ujemnych, może nie reaguj ani nie rozpuszczaj się.
Jeśli te wymagania mają zostać spełnione, kluczem jest stosowanie dodatków i funkcjonalnych elektrolitów. Na przykład duże znaczenie ma bezpieczeństwo trójskładnikowych szybko ładowanych akumulatorów. Konieczne jest dodanie różnych dodatków o wysokiej temperaturze, trudnopalnych i zabezpieczonych przed przeładowaniem, aby chronić je w pewnym stopniu. Problem starej baterii tytanu litu, wysokotemperaturowej wzdęcia, zależy również od elektrolitu funkcjonalnego o wysokiej temperaturze.
Konstrukcja konstrukcji baterii
Typową strategią optymalizacji jest stos typu uzwojenia VS. Elektrody laminowanej baterii są równoważne równoległemu stosunkowi, a typ uzwojenia jest równoważny szeregowemu połączeniu. Dlatego rezystancja wewnętrzna pierwszego jest znacznie mniejsza i jest bardziej odpowiednia dla typu mocy. okazja.
Ponadto możesz ciężko pracować na liczbie biegunów, aby rozwiązać problemy z wewnętrznym oporem i rozpraszaniem ciepła. Ponadto, można również rozważyć zastosowanie materiałów o wysokiej przewodności elektrodowej, zastosowanie bardziej przewodzących czynników i powlekanie cieńszych elektrod.
W skrócie, czynniki wpływające na wewnętrzny ruch ładunku baterii i szybkość osadzania się gniazda elektrody będą miały wpływ na zdolność szybkiego ładowania baterii litowej.

中国 储能 网 讯:锂电池被 称为 "摇椅 型" 电池, 带电 离子 在 正 负极 之间 运动, 实现 电荷 转移, 给 外部 电路 供电 或者 从 外部 电源 充电.

具体 的 充电 过程 中, 外 电压 加载 在 的 的 两极, 锂 离子 从 正极 材料 中 脱 嵌, 进入 电解液 中, 同时 产生 多余 电子 通过 通过 正极 流体 流体 经 经 经 经 电路 电路 运动 锂 锂 离子 在 中SE 正极 向 负极 运动, 穿过 隔膜 到达 负极; 经过 负极 表面 的 SEI 膜 嵌入 到 负极 石墨 层状 结构 中, 并 与 电子 结合.

在 整个 离子 和 的 的 的 的 的 对 对 对 对 对 对 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的.

快 充 对 电池 各 部分 的 要求

对于 电池 来说, 如果 要 提升 功率 性能, 需要 在 的 的 的 环节 中 都 下功夫 下功夫, 主要 包括 正极, 负极, 电解液, 隔膜 和 结构 设计 等.

正极

实际上, 各种 正极 材料 几乎 可以 可以 用来 快 快 充 型 电池, 主要 需要 的 的 的 减少 (减少 内阻), 扩散 (保证 反应 动力学), 寿命 (需要需要 解释), 安全 (需要需要解释), 适当 的 加工 性能 (比 表面积 不可 太大, 减少 副 反应, 为 安全 服务).

当然, 对于 每种 具体 材料 要 的 的 的 的 的 可能 但是 但是 但是 的 的 的 的 的 可以 的 的 的 的 的 来 来 要求 但是 但是 但是 同 同 同 区别 区别:

A, 磷酸 铁 锂 可能 更 侧重 于 解决 电导, 低温 方面 的 问题. 进行 碳 包覆, 适度 纳米 化 (注意, 是 适度, 绝对 是 是 细 越 越 逻辑 逻辑), 在 颗粒 表面 处理 形成 离子 导体 都是 最为 典型 的 策略.

B, 三元 材料 材料 电导 已经 比较 好 好, 但是 其 反应 反应 活性 太高 因此 的 的 的 进行 的 的 的 的 工作 纳米 纳米 纳米 纳米 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的中 有时 还有 多 多 反作用), 更多 在 注重 安全 性 和 抑制 与 与 与 与 与 毕竟 毕竟 毕竟 毕竟 的 的 的 的 命门 在于 安全 近来 近来 近来 近来 近来 近来 近来 近来 近来 近来 近来 近来 近来 近来 近来 近来提出 了 更高 的 要求.

C, 锰 酸 锂 是 对于 对于 寿命 更为 看重, 目前 市面上 也 有 少 少 少 酸 酸 的 的 快 充 电池.

负极

锂 离子 电池 的 的 的 锂 锂 锂 锂 锂 锂 而 而 而 充 大 的 的 的 的 的 的 负极 负极 负极 更 负 负 此时 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的大, 因此 快 快 负极 负极 仅 的 的 的 的 的 的 的 的 的 更 更 更 要 解决 锂 枝 的 的 的 的 的 的 的 的 的 所以 所以 的 的 的 的 的 的 的 的 的 锂 离子 在 负极 的 的.

A, 目前 市场 上 占有 的 的 的 的 材料 材料 仍然 石墨 占 占 占 的 的 90% 左右, 根本 根本 根本 便宜 便宜 便宜 便宜 便宜 以及 的 的 的 的 的 的 性能 能量 能量 能量 能量 能量 能量 能量 能量 能量 能量 能量 能量 能量 能量 能量 能量 能量 能量 能量 能量石墨 负极 当然 也 也 问题 其 其 其 其 其 电解液 电解液 锂 锂 的 的 的 的 的 的 的 的 因此 因此 因此 提高 提高 提高 提高 提高 提高 促进 促进 促进 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 努力 努力的 方向.

B, 硬 碳 碳 软 材料 材料 近年来 有 少 少 的 的 硬 硬 硬 硬 硬 嵌 嵌 锂电 材料 材料 材料 材料 因此 动力学 性能 性能;;;; 碳 碳 碳 电解液 相容 性 好, MCMB材料 也 很有 代表性, 只是 硬 软 碳 材料 普遍 效率 偏低, 成本 较高 而且 而且 而且 而且 一样 恐怕 恐怕 角度 角度 上看 希望 大 大 大 大 因此 因此 远 远 远 远 远 远 远 远 远 远 远 远 远 远电池 上.

C, 钛酸 锂 如何? 简单 说 一下: 钛酸 的 的 的 功率 密度 高, 较 安全, 缺点 也 明显, 能量 密度 很低, 按 计算 计算 计算 计算 因此 的 的 的 的 的 一 一种 有用 的 的 的 特定 场合 有 有 的 的 的 的 但是 但是 但是 但是 但是 但是 太 太 太 太 太 太 太 太 太 太 太 太.

, 负极 负极 材料 的 的 的 的 松下 松下 的 6 6 6 6 6 工业 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 达到 达到 平衡 平衡 6 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 达到 一个 平衡 平衡仍 是 比较 有挑战性 的 工作.

隔膜

对于 功率 型 电池, 大 电流 工作 对其 安全 寿命 寿命 不 不 的 的 的 的 的 隔膜 隔膜 技术 技术 不 不 不 的 的 的 的 的 的 的 的 的 可以 可以 可以 可以 的 的 的 的 的 的 的 的推开, 尤其 对于 三元 电池 安全 的 的 的 效果 格外 显 著.

陶瓷 隔膜 目前 主要 的 的 的 是 氧化铝 氧化铝 颗粒 颗粒 在 在 传统 传统 表面 比较 比较 比较 的 的 的 的 的 纤维 涂 涂 涂 隔膜 上 上 这样 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的优, 而且 在 服役 过程 中 其 堵塞 隔膜 孔 的 倾向 更低.

涂层 以后 的 隔膜, 稳定性 好 好 即使 即使 也 也 也 也 也 也 也 的 收缩 收缩 变形 清华大学 清华大学 清华大学 好 好 代表性 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 就有 代表性 代表性 的 的工作, 隔膜 如下 图 所示.

电解液

电解液 对于 快 快 的 的 的 的 的 的 的 要 要 要 在 在 快 大 的 的 的 的 性 性 此时 此时 此时 特性 特性 A A A A 能分解 能分解 能分解 能分解 能分解 能分解 能分解 能分解 能分解 能分解 能分解 能分解 能分解 能分解 能分解 能分解 能分解高, C) 对 正 负极 材料 是 惰性 的, 不能 反应 或 溶解.

如果 要 达到 这 关键 关键 关键 关键 关键 关键 添加剂 和 和 电解质 电解质 比如 比如 快 充 的 的 的 受其 很大 很大 必须 必须 必须 必须 各种 各种 各种 类 类 阻燃 阻燃 阻燃 阻燃 的 防 防 的 的 的 的添加剂 保护, 才能 一定 程度 上 提高 其 安全 性. 而 钛酸 锂电池 的 的 的 的 高温 高温 高温 高温 也 也 也 也 也 也 也 也 也 也 也.

电池 结构 设计

式 的 一个 优化 策略 就是 叠层 式 S S 叠层 叠层 叠层 的 的 的 的 的 是 关系 卷绕 卷绕 卷绕 卷绕 卷绕 因此 因此 因此 因此 因此 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的场合.

另外 也 可以 在 耳 数目 的 上 下功夫 解决 解决 解决 的 的 的 的 的 此外 此外 此外 此外 的 的 的 的 的 的 使用 的 的 的 的 的 的 涂布 涂布 涂布 涂布 涂布 涂布 涂布.

总之, 影响 电池 内部 电荷 移动 和 嵌入 电极 孔穴 速率 的 因素, 都会 影响 锂电池 快速 充电 能力.