Volgens die vereistes van groepvriende, praat oor die begrip van vinnige laai van litiumbatterye:

Die prentjie

Gebruik hierdie diagram om die proses van batterylaai te illustreer. Die abskis is tyd en die ordinaat is spanning. By die aanvanklike laaistadium van litiumbatterye sal daar ‘n klein stroomvoorlaaiproses wees, naamlik CC-voorlaai, wat daarop gemik is om die anode- en katodemateriale te stabiliseer. Daarna kan die battery verstel word om met hoë stroom te laai, naamlik CC Fast Charge, nadat die battery stabiel is. Uiteindelik gaan dit in die konstante spanning-laaimodus (CV). Vir litiumbatterye begin die stelsel konstante spanning laaimodus wanneer die spanning 4.2V bereik, en die laaistroom neem geleidelik af totdat die laai eindig wanneer die spanning laer is as ‘n sekere waarde.

Gedurende die hele proses is daar verskillende standaard laaistrome vir verskillende batterye. Byvoorbeeld, vir 3C-produkte is die standaardlaaistroom oor die algemeen 0.1C-0.5C, terwyl vir hoëkragkragbatterye die standaardlaai gewoonlik 1C is. Die lae laaistroom word ook oorweeg vir die veiligheid van die battery. So, sê op gewone tye vinnige laai, dit is om te wys na ‘n paar keer hoër as standaard laai stroom tot tien kere.

Sommige mense sê dat die laai van litiumbatterye is soos om bier te skink, vinnig en vinnig bier vol te maak, maar met baie skuim. Dit is stadig, dit is stadig, maar dit is baie bier, dit is solied. Vinnige laai spaar nie net laaityd nie, maar beskadig ook die battery self. As gevolg van die polarisasie-verskynsel in die battery, sal die maksimum laaistroom wat dit kan aanvaar verminder met die toename van die laai- en ontladingsiklus. Wanneer die aaneenlopende laai en die laaistroom groot is, neem die ioonkonsentrasie by die elektrode toe en die polarisasie versterk, en die batteryterminaalspanning kan nie direk met die lading/energie in ‘n lineêre verhouding ooreenstem nie. Terselfdertyd sal hoë stroomlaai, die toename van interne weerstand lei tot versterkte Joule-verhittingseffek (Q=I2Rt), wat newe-reaksies bring, soos die reaksie-ontbinding van elektroliet, gasproduksie en ‘n reeks probleme, die risikofaktor skielik toeneem, ‘n impak op batteryveiligheid het, sal die lewe van nie-kragbattery aansienlik verkort word.

01

Die anode materiaal

Die vinnige laaiproses van litiumbatterye is die vinnige migrasie en inbedding van Li+ in die anodemateriaal. Die partikelgrootte van die katodemateriaal kan die reaksietyd en diffusiepad van ione in die elektrochemiese proses van die battery beïnvloed. Volgens studies neem die diffusiekoëffisiënt van litiumione toe met die afname in die korrelgrootte van die materiaal. Met die afname in materiaaldeeltjiegrootte sal daar egter ernstige agglomerasie van deeltjies in die produksie van verpulping wees, wat lei tot ongelyke verspreiding. Terselfdertyd sal nanopartikels die verdigtingsdigtheid van die elektrodeplaat verminder en die kontakarea met die elektroliet vergroot in die proses van lading en ontlading newe-reaksie, wat die werkverrigting van die battery beïnvloed.

Die meer betroubare metode is om die positiewe elektrodemateriaal te verander deur te bedek. Byvoorbeeld, die geleidingsvermoë van LFP self is nie baie goed nie. Deur die oppervlak van LFP met koolstofmateriaal of ander materiale te bedek, kan dit die geleidingsvermoë verbeter, wat bevorderlik is om die vinnige laaiprestasie van die battery te verbeter.

02

Anode materiaal

Vinnige laai van litiumbattery beteken dat litiumione vinnig kan uitkom en na die negatiewe elektrode kan “swem”, wat vereis dat die katodemateriaal die vermoë het om litium vinnig in te bed. Die anodemateriaal wat gebruik word vir die vinnige laai van litiumbatterye sluit koolstofmateriaal, litiumtitanaat en ‘n paar ander nuwe materiale in.

Vir koolstofmateriale word litiumione verkieslik in grafiet ingebed onder die toestand van konvensionele laai omdat die potensiaal van litiuminbedding soortgelyk is aan dié van litiumneerslag. Onder die toestand van vinnige laai of lae temperatuur kan litiumione egter op die oppervlak presipiteer en dendrietlitium vorm. Toe dendriet-litium SEI deurboor het, is Li+ sekondêre verlies veroorsaak en batterykapasiteit is verminder. Wanneer die litiummetaal ‘n sekere vlak bereik, sal dit van die negatiewe elektrode na die diafragma groei, wat die risiko van batterykortsluiting veroorsaak.

Wat LTO betref, behoort dit tot die “zero-strain” suurstofbevattende anodemateriaal, wat nie SEI tydens batterybedryf produseer nie, en het sterker bindingsvermoë met litiumioon, wat aan die vereistes van vinnige laai en vrystelling kan voldoen. Terselfdertyd, omdat SEI nie gevorm kan word nie, sal die anode materiaal direk kontak maak met die elektroliet, wat die voorkoms van newe-reaksies bevorder. Die probleem van LTO-batterygasopwekking kan nie opgelos word nie, en kan slegs verlig word deur oppervlakwysiging.

03

Elektrode vloeistof

Soos hierbo genoem, in die proses van vinnige laai, as gevolg van die teenstrydigheid van litiumioonmigrasietempo en elektronoordragtempo, sal die battery ‘n groot polarisasie hê. Dus om die negatiewe reaksie wat deur batterypolarisasie veroorsaak word te minimaliseer, is die volgende drie punte nodig om die elektroliet te ontwikkel: 1, hoë dissosiasie elektroliet sout; 2, oplosmiddel saamgestelde – laer viskositeit; 3, koppelvlakbeheer – laer membraanimpedansie.

04

Die verhouding tussen produksietegnologie en vinnige vulling

Voorheen is die vereistes en invloede van vinnige vulling ontleed uit drie sleutelmateriale, soos positiewe en negatiewe elektrodemateriale en elektrodevloeistof. Die volgende is die prosesontwerp wat ‘n relatief groot impak het. Die tegnologiese parameters van batteryproduksie beïnvloed direk die migrasieweerstand van litiumione in elke deel van die battery voor en na batteryaktivering, so die tegnologiese parameters van batteryvoorbereiding het ‘n belangrike invloed op die werkverrigting van litiumioonbatterye.

(1) slurry

Vir die eienskappe van flodder, aan die een kant, is dit nodig om die geleidende middel eweredig versprei te hou. Omdat die geleidende middel eweredig tussen die deeltjies van die aktiewe stof versprei is, kan ‘n meer eenvormige geleidende netwerk tussen die aktiewe stof en die aktiewe stof en die versamelvloeistof gevorm word, wat die funksie het om mikrostroom te versamel, wat die kontakweerstand verminder, en kan die bewegingstempo van elektrone verbeter. Aan die ander kant is om die oorverspreiding van geleidende middel te voorkom. In die laai- en ontlaaiproses sal die kristalstruktuur van anode- en katodemateriale verander, wat die afskilfering van geleidende middel kan veroorsaak, die interne weerstand van die battery kan verhoog en die werkverrigting kan beïnvloed.

(2) Uiters gedeeltelike digtheid

In teorie is vermenigvuldigerbatterye en hoëkapasiteitbatterye onversoenbaar. Wanneer die polarisasiedigtheid van die positiewe en negatiewe elektrodes laag is, kan die diffusiesnelheid van litiumione verhoog word, en die ioon- en elektronmigrasieweerstand kan verminder word. Hoe laer die oppervlakdigtheid is, hoe dunner is die elektrode, en die verandering van die elektrodestruktuur wat veroorsaak word deur die voortdurende invoeging en vrystelling van litiumione in lading en ontlading is ook kleiner. As die oppervlakdigtheid egter te laag is, sal die energiedigtheid van die battery verminder word en die koste sal toeneem. Daarom moet die oppervlakdigtheid omvattend oorweeg word. Die volgende figuur is ‘n voorbeeld van litiumkobalaatbattery wat by 6C laai en by 1C ontlaai.

Die prentjie

(3) Polar stuk coating konsekwentheid

Voorheen, het ‘n vriend gevra, sal uiters gedeeltelike digtheid inkonsekwentheid ‘n impak op die battery hê? Hier terloops, vir vinnige laaiprestasie, is die belangrikste die konsekwentheid van die anodeplaat. As die negatiewe oppervlakdigtheid nie eenvormig is nie, sal die interne porositeit van die lewende materiaal baie verskil na rol. Die verskil in porositeit sal lei tot die verskil in interne stroomverspreiding, wat die vorming en werkverrigting van SEI in die vormingstadium van die battery sal beïnvloed, en uiteindelik die vinnige laaiprestasie van die battery beïnvloed.

(4) Verdichtingsdigtheid van paalplaat

Hoekom moet pale gekompakteer word? Die een is om die spesifieke energie van die battery te verbeter, die ander is om die prestasie van die battery te verbeter. Die optimale verdigtingsdigtheid wissel met die elektrodemateriaal. Met die toename in verdigtingsdigtheid, hoe kleiner die porositeit van elektrodeplaat, hoe nader is die verbinding tussen deeltjies, en hoe kleiner is die dikte van elektrodeplaat onder dieselfde oppervlakdigtheid, sodat die migrasiepad van Litiumione verminder kan word. Wanneer die verdigtingsdigtheid te groot is, is die infiltrasie-effek van elektroliet nie goed nie, wat die materiaalstruktuur en die verspreiding van geleidende middel kan vernietig, en die latere wikkelprobleem sal voorkom. Net so word litiumkobalaatbattery teen 6C gelaai en teen 1C ontlaai, en die invloed van verdigtingsdigtheid op ontladingspesifieke kapasiteit word soos volg getoon:

Die prentjie

05

Vorming veroudering en ander

Vir koolstofnegatiewe batterye is vorming – veroudering die sleutelproses van litiumbatterye, wat die kwaliteit van SEI sal beïnvloed. Die dikte van SEI is nie eenvormig nie of die struktuur is onstabiel, wat die vinnige laaikapasiteit en sikluslewe van die battery sal beïnvloed.

Benewens bogenoemde verskeie belangrike faktore, sal die vervaardiging van sel, laai en ontladingstelsel ‘n groot impak hê op die werkverrigting van litiumbatterye. Met die verlenging van dienstyd moet die batterylaaitempo matig verminder word, anders sal die polarisasie vererger word.

gevolgtrekking

Die essensie van vinnige laai en ontlaai van litiumbatterye is dat litiumione vinnig tussen anode- en katodemateriale ontbind kan word. Die materiaaleienskappe, prosesontwerp en laai- en ontlaaistelsel van batterye beïnvloed almal die werkverrigting van hoëstroomlaai. Die strukturele stabiliteit van anode en anode materiaal is bevorderlik vir die vinnige delithium proses sonder om strukturele ineenstorting te veroorsaak, litiumione in die materiaal diffusie tempo is vinniger, ten einde hoë stroom laai te weerstaan. As gevolg van die wanverhouding tussen ioonmigrasiespoed en elektronoordragtempo, sal polarisasie in die laai- en ontladingsproses plaasvind, dus moet polarisasie tot die minimum beperk word om die neerslag van litiummetaal te voorkom en die kapasiteit om die lewe te beïnvloed, te verminder.