Ffactorau sy'n dylanwadu ar allu gwefru cyflym batris ion lithiwm
Mae gan bob batri lithiwm werth cyfredol codi tâl gorau posibl o dan wahanol baramedrau cyflwr a pharamedrau amgylcheddol. Yna, o safbwynt strwythur batri, beth yw'r ffactorau sy'n effeithio ar y gwerth codi tâl gorau posibl hwn.
Y broses ficrosgopig o godi tâl
Lithium batteries are known as "rocking chair" batteries, in which charged ions move between positive and negative electrodes to transfer charges to power external circuits or charge from an external power source. In the specific charging process, the external voltage is applied to the two poles of the battery, and the lithium ions are deintercalated from the positive electrode material and enter the electrolyte. At the same time, excess electrons are generated through the positive electrode current collector and move to the negative electrode through the external circuit; lithium ions are in the electrolyte. It moves from the positive electrode to the negative electrode, and passes through the separator to the negative electrode; the SEI film passing through the surface of the negative electrode is embedded in the graphite layered structure of the negative electrode and combines with electrons.
Bydd strwythur y batri, boed yn electrocemegol neu'n gorfforol, sy'n effeithio ar y trosglwyddiad tâl trwy gydol y llawdriniaeth ïonig ac electronig yn cael effaith ar y perfformiad codi tâl cyflym.
Codi tâl cyflym, gofynion ar gyfer pob rhan o'r batri
Ar gyfer batris, os ydych chi am wella perfformiad pŵer, mae angen i chi weithio'n galed ym mhob agwedd ar y batri yn ei gyfanrwydd, gan gynnwys electrodau positif, electrodau negyddol, electrolytau, diafframau, a dyluniad strwythurol.
electrod positif
Mewn gwirionedd, gellir defnyddio bron pob math o ddeunyddiau catod i wneud batris sy'n gwefru'n gyflym. Mae'r prif berfformiadau y mae angen eu gwarantu yn cynnwys dargludiant (lleihau ymwrthedd mewnol), trylediad (cineteg adwaith gwarant), bywyd (dim angen egluro), diogelwch (dim angen Esboniad), perfformiad prosesu priodol (ni ddylai'r arwynebedd arwyneb penodol fod rhy fawr i leihau adweithiau ochr a gwasanaethu diogelwch).
Wrth gwrs, gall y problemau i'w datrys ar gyfer pob deunydd penodol fod yn wahanol, ond gall ein deunyddiau catod cyffredin fodloni'r gofynion hyn trwy gyfres o optimeiddio, ond mae gwahanol ddeunyddiau hefyd yn wahanol:
A. Efallai y bydd ffosffad haearn lithiwm yn canolbwyntio mwy ar ddatrys problemau dargludedd trydanol a thymheredd isel. Cotio carbon, nano{0}}ization cymedrol (sylwch ei fod yn gymedrol, yn bendant nid yw'r rhesymeg syml o finach yn well), a ffurfiant dargludyddion ïonig ar wyneb gronynnau yw'r strategaethau mwyaf nodweddiadol.
B. Mae dargludedd trydanol y deunydd teiran ei hun yn gymharol dda, ond mae ei adweithedd yn rhy uchel, felly anaml mae'r deunydd teiran yn nano maint (nid yw nano-cemegol yn wrthwenwyn ar gyfer gwella perfformiad materol, yn enwedig ym maes batris. Weithiau mae llawer o effeithiau andwyol), a rhoddir mwy o sylw i ddiogelwch ac ataliad o adweithiau ochr (gyda electrolyt), wedi'r cyfan, un o bwyntiau allweddol y deunyddiau teiran presennol yw diogelwch, ac mae'r damweiniau diogelwch batri aml diweddar hefyd yn hyn o beth. cyflwyno gofynion uwch.
C. Mae manganad lithiwm yn talu mwy o sylw i fywyd. Ar hyn o bryd, mae yna lawer o fatris cyfresi lithiwm manganad sy'n gwefru'n gyflym ar y farchnad.
electrod negyddol
Pan fydd batri ïon lithiwm yn cael ei wefru, mae lithiwm yn mudo i'r electrod negatif. Bydd y potensial uchel a ddaw yn sgil y cerrynt uchel o godi tâl cyflym yn achosi i'r potensial electrod negyddol fod yn fwy negyddol. Ar yr adeg hon, bydd pwysau'r electrod negyddol i dderbyn lithiwm yn gyflym yn cynyddu, a bydd y duedd i gynhyrchu dendritau lithiwm yn cynyddu. Felly, mae'n rhaid i'r electrod negyddol nid yn unig fodloni'r gofynion trylediad lithiwm yn ystod codi tâl cyflym Felly, prif anhawster technegol celloedd codi tâl cyflym mewn gwirionedd yw mewnosod ïonau lithiwm yn yr electrod negyddol.
A. Ar hyn o bryd, mae'r deunydd electrod negyddol amlycaf yn y farchnad yn dal i fod yn graffit (sy'n cyfrif am tua 90 y cant o gyfran y farchnad). Nid oes unrhyw reswm sylfaenol arall - rhad, ac mae perfformiad prosesu cynhwysfawr a dwysedd ynni graffit yn gymharol dda, ac mae'r diffygion yn gymharol fach. . Wrth gwrs, mae gan yr electrod negyddol graffit broblemau hefyd. Mae ei wyneb yn sensitif i'r electrolyte, ac mae gan adwaith intercalation lithiwm gyfeiriadedd cryf. Felly, yn bennaf mae'n angenrheidiol i berfformio triniaeth wyneb graffit i wella ei sefydlogrwydd strwythurol a hyrwyddo trylediad ïonau lithiwm ar y swbstrad. cyfeiriad.
B. Mae deunyddiau carbon caled a charbon meddal hefyd wedi datblygu llawer yn y blynyddoedd diwethaf: mae gan ddeunyddiau carbon caled botensial intercalation lithiwm uchel, ac mae micropores yn y deunydd, felly mae cineteg yr adwaith yn dda; tra bod gan ddeunyddiau carbon meddal gydnaws da ag electrolytau, MCMB Mae'r deunydd hefyd yn gynrychioliadol iawn, ond mae effeithlonrwydd deunyddiau carbon caled a meddal yn gyffredinol isel ac mae'r gost yn uchel (ac nid yw'n obeithiol iawn o safbwynt diwydiannol i fod yn mor rhad â graffit), felly mae'r defnydd presennol yn llawer llai na graffit, ac fe'i defnyddir yn fwy mewn rhai arbennig ar y batri.
C. Beth am titanate lithiwm? I'w roi yn syml: mae manteision titanate lithiwm yn ddwysedd pŵer uchel a diogelwch, ac mae'r anfanteision hefyd yn amlwg, mae'r dwysedd ynni yn isel iawn, ac mae'r gost a gyfrifir gan Wh yn uchel iawn. Felly, mae safbwynt batri titanate lithiwm yn dechnoleg ddefnyddiol gyda manteision ar rai achlysuron, ond nid yw'n addas ar gyfer sawl achlysur gyda gofynion uchel ar gost ac ystod mordeithio.
D. Silicon anode material is an important development direction. Panasonic's new 18650 battery has begun the commercial process of such materials. However, how to achieve a balance between the performance pursued by nanotechnology and the general micron-scale requirements of the battery industry for materials is still a challenging task.
diaffram
Ar gyfer batris pŵer, mae gweithrediad cyfredol uchel yn darparu gofynion uwch ar gyfer eu diogelwch a'u bywyd. Mae technoleg cotio gwahanydd yn anochel. Mae gwahanyddion â chaenen ceramig yn cael eu gwthio i ffwrdd yn gyflym oherwydd eu diogelwch uchel a'r gallu i ddefnyddio amhureddau yn yr electrolyte, yn enwedig ar gyfer gwella diogelwch batris teiran.
Y brif system a ddefnyddir ar hyn o bryd ar gyfer diafframau ceramig yw gorchuddio wyneb diafframau traddodiadol â gronynnau alwmina. Dull cymharol newydd yw gorchuddio ffibrau electrolyt solet ar y diaffram. Mae gan ddiafframau o'r fath wrthwynebiad mewnol is a gwell cefnogaeth fecanyddol i'r diaffram. Ardderchog, ac mae ganddo dueddiad is i rwystro'r mandyllau diaffram yn ystod gwasanaeth.
Mae gan y diaffram gorchuddio sefydlogrwydd da. Hyd yn oed os yw'r tymheredd yn gymharol uchel, nid yw'n hawdd crebachu a dadffurfio i achosi cylched byr. Mae gan Jiangsu Qingtao Energy Company, sy'n cael ei gefnogi'n dechnegol gan grŵp ymchwil Academydd Nan Cewen, Ysgol Deunyddiau, Prifysgol Tsinghua, rai cynhyrchion cynrychioliadol yn hyn o beth. Gwaith.
Electrolyt
Mae gan yr electrolyte ddylanwad mawr ar berfformiad batris ïon lithiwm sy'n gwefru'n gyflym. Er mwyn sicrhau sefydlogrwydd a diogelwch y batri o dan wefru cyflym a cherrynt uchel, rhaid i'r electrolyte fodloni'r nodweddion canlynol: A) ni ellir ei ddadelfennu, B) rhaid i'r dargludedd fod yn uchel, a C) mae'n anadweithiol i'r positif a negyddol deunyddiau, ac ni allant adweithio na hydoddi.
Os yw'r gofynion hyn i'w bodloni, yr allwedd yw defnyddio ychwanegion ac electrolytau swyddogaethol. Er enghraifft, mae diogelwch batris aildrydanadwy cyflym teiran yn cael ei effeithio'n fawr ganddo, a rhaid ychwanegu ychwanegion amrywiol ar gyfer ymwrthedd tymheredd uchel, gwrth-fflam a gor-godi tâl arno, er mwyn gwella ei ddiogelwch i ryw raddau. . Mae'n rhaid gwella'r broblem hirsefydlog o batris titanate lithiwm, gwastadedd tymheredd uchel, hefyd gan electrolyt swyddogaethol tymheredd uchel.
dylunio strwythur batri
Mae strategaeth optimeiddio nodweddiadol yn pentyrru VS dirwyn i ben. Mae electrodau'r batri pentyrru yn gyfwerth â pherthynas gyfochrog, ac mae'r math dirwyn yn cyfateb i gysylltiad cyfres. Felly, mae gwrthiant mewnol y cyntaf yn llawer llai, ac mae'n fwy addas ar gyfer math o bŵer. achlysur.
Yn ogystal, gallwch hefyd weithio'n galed ar nifer y tabiau i ddatrys problemau ymwrthedd mewnol a disipation gwres. Yn ogystal, mae defnyddio deunyddiau electrod dargludedd uchel, defnyddio mwy o gyfryngau dargludol, a gorchuddio electrodau teneuach hefyd yn strategaethau posibl.
I gloi, bydd y ffactorau sy'n effeithio ar y symudiad tâl y tu mewn i'r batri a chyfradd y tyllau electrod rhyng-gysylltiedig yn effeithio ar allu codi tâl cyflym batris lithiwm.
Dyfodol technoleg codi tâl cyflym
P'un a yw technoleg codi tâl cyflym cerbydau trydan yn gyfeiriad hanesyddol neu'n fflach yn y sosban, mewn gwirionedd, mae yna wahanol farn a dim casgliad. Fel ateb amgen i bryder amrediad, fe'i hystyrir ar lwyfan gyda dwysedd ynni batri a chost cerbyd cyffredinol.
Energy density and fast charging performance, in the same battery, can be said to be incompatible in two directions, and cannot have both. The pursuit of battery energy density is currently the mainstream. When the energy density is high enough, a car has enough power to avoid the so-called "mileage anxiety", and the demand for battery rate charging performance will be reduced; at the same time, if the power is large, if the battery cost per kWh is not low enough, then whether it can be used Ding Kemao's purchase of electricity that is "not anxious" requires consumers to make a choice. Thinking about it this way, fast charging has the value of existence. Another angle is the cost of fast charging facilities, which is of course part of the cost of promoting electrification in the whole society.
P'un a ellir hyrwyddo'r dechnoleg codi tâl cyflym ar raddfa fawr, pwy sy'n datblygu'n gyflymach mewn dwysedd ynni a thechnoleg codi tâl cyflym, a pha un o'r ddwy dechnoleg sy'n lleihau costau, efallai y bydd yn chwarae rhan bendant yn ei ddyfodol.
