TianJinlishen, Guoxuan Hi-Tech en ander spanne het basies die navorsing en ontwikkeling van 300 Wh/kg kragbatterye bereik. Daarbenewens is daar nog ‘n groot aantal eenhede wat verwante ontwikkelings- en navorsingswerk doen.

Die samestelling van buigsame verpakkingslitium-ioonbatterye sluit gewoonlik positiewe elektrodes, negatiewe elektrodes, skeiers, elektroliete en ander nodige bykomstighede in, soos tabs, bande en aluminiumplastiek. Volgens die behoeftes van die bespreking verdeel die skrywer van hierdie referaat die stowwe in die sagtepak-litium-ioonbattery in twee kategorieë: die kombinasie van die poolstuk-eenheid en die nie-energiebydraende materiaal. Die poolstukeenheid verwys na ‘n positiewe elektrode plus ‘n negatiewe elektrode, en al die positiewe elektrodes en Die negatiewe elektrode kan beskou word as ‘n kombinasie van poolstukeenhede wat uit verskeie poolstukeenhede bestaan; nie-bydraende energiestowwe verwys na alle ander stowwe behalwe die kombinasie van paalstukeenhede, soos diafragmas, elektroliete, paalnoppe, aluminiumplastiek, beskermende bande en afsluitings. band ens. Vir die gewone LiMO 2 (M = Co, Ni en Ni-Co-Mn, ens.)/koolstofstelsel Li-ioon batterye, bepaal die kombinasie van poolstuk eenhede die kapasiteit en energie van die battery.

Tans, om die doelwit van 300Wh/kg batterymassa-spesifieke energie te bereik, sluit die hoofmetodes in:

(1) Kies ‘n hoë-kapasiteit materiaal stelsel, die positiewe elektrode is gemaak van hoë nikkel ternêre, en die negatiewe elektrode is gemaak van silikon koolstof;

(2) Ontwerp hoëspanning-elektroliet om die ladingafsnyspanning te verbeter;

(3) Optimaliseer die formulering van positiewe en negatiewe elektrode suspensie en verhoog die proporsie aktiewe materiaal in die elektrode;

(4) Gebruik dunner koperfoelie en aluminiumfoelie om die proporsie stroomopvangers te verminder;

(5) Verhoog die laaghoeveelheid van die positiewe en negatiewe elektrodes, en verhoog die proporsie aktiewe materiale in die elektrodes;

(6) Beheer die hoeveelheid elektroliet, verminder die hoeveelheid elektroliet en verhoog die spesifieke energie van litiumioonbatterye;

(7) Optimaliseer die struktuur van die battery en verminder die verhouding van oortjies en verpakkingsmateriaal in die battery.

Onder die drie batteryvorme van silindriese, vierkantige harde dop en sagtepak-gelamineerde vel, het die sagtepakbattery die kenmerke van buigsame ontwerp, ligte gewig, lae interne weerstand, nie maklik om te ontplof nie, en baie siklusse, en die spesifieke energie prestasie van die battery is ook uitstaande. Daarom is die gelamineerde sagte-pak krag litium-ioon battery tans ‘n warm navorsingsonderwerp. In die modelontwerpproses van gelamineerde sagtepakkrag-litium-ioonbattery, kan die hoofveranderlikes in die volgende ses aspekte verdeel word. Die eerste drie kan beskou word as bepaal deur die vlak van die elektrochemiese sisteem en ontwerpreëls, en laasgenoemde drie is gewoonlik die modelontwerp. veranderlikes van belang.

(1) Positiewe en negatiewe elektrodemateriale en formulerings;

(2) Die verdigtingsdigtheid van positiewe en negatiewe elektrodes;

(3) Die verhouding van negatiewe elektrodekapasiteit (N) tot positiewe elektrodekapasiteit (P) (N/P);

(4) Die aantal poolstuk-eenhede (gelyk aan die aantal positiewe poolstukke);

(5) Positiewe elektrodebedekkingshoeveelheid (op grond van N/P-bepaling, bepaal eers die positiewe elektrodebedekkingshoeveelheid, en bepaal dan die negatiewe elektrodebedekkingshoeveelheid);

(6) Die enkelsydige area van ‘n enkele positiewe elektrode (bepaal deur die lengte en breedte van die positiewe elektrode, wanneer die lengte en breedte van die positiewe elektrode bepaal word, word die grootte van die negatiewe elektrode ook bepaal, en die grootte van die sel kan bepaal word).

Eerstens, volgens die literatuur [1], die invloed van die aantal poolstuk-eenhede, die hoeveelheid positiewe elektrodebedekking en die enkelsy-area van ‘n enkele stuk positiewe elektrode op die spesifieke energie en energiedigtheid van die battery word bespreek. Die spesifieke energie (ES) van die battery kan deur vergelyking (1) uitgedruk word.

prentjie

In formule (1): x is die aantal positiewe elektrodes in die battery; y is die laaghoeveelheid van die positiewe elektrode, kg/m2; z is die enkelsydige area van ‘n enkele positiewe elektrode, m2; x∈N*, y > 0, z > 0; e(y, z) is die energie wat ‘n poolstuk-eenheid kan bydra, Wh, die berekeningsformule word in formule (2) getoon.

prentjie

In formule (2): DAV is die gemiddelde ontladingsspanning, V; PC is die verhouding van die massa van die positiewe elektrode aktiewe materiaal tot die totale massa van die positiewe elektrode aktiewe materiaal plus geleidende middel en bindmiddel, %; SCC is die spesifieke kapasiteit van die positiewe elektrode aktiewe materiaal, Ah / kg; m(y, z) is die massa van ‘n paalstuk-eenheid, kg, en die berekeningsformule word in formule (3) getoon.

prentjie

In formule (3): KCT is die verhouding van die totale oppervlakte van die monolitiese positiewe elektrode (die som van die deklaagarea en die bladfoelie-area) tot die enkelsydige area van die monolitiese positiewe elektrode, en is groter as 1; TAL is die dikte van die aluminium stroomkollektor, m; ρAl is die digtheid van die aluminiumstroomkollektor, kg/m3; KA is die verhouding van die totale oppervlakte van elke negatiewe elektrode tot die enkelsydige area van ‘n enkele positiewe elektrode, en is groter as 1; TCu is die dikte van die koperstroomkollektor, m; ρCu is die koperstroomkollektor. Digtheid, kg/m3; N/P is die verhouding van negatiewe elektrodekapasiteit tot positiewe elektrodekapasiteit; PA is die verhouding van negatiewe elektrode aktiewe materiaal massa tot die totale massa van negatiewe elektrode aktiewe materiaal plus geleidende middel en bindmiddel, %; SCA is die verhouding van negatiewe elektrode aktiewe materiaal Kapasiteit, Ah/kg. M(x, y, z) is die massa van die nie-energie-bydraende stof, kg, die berekeningsformule word in formule (4) getoon.

prentjie

In formule (4): kAP is die verhouding van die aluminium-plastiek area tot die enkelsydige area van die enkele positiewe elektrode, en is groter as 1; SDAP is die oppervlaktedigtheid van die aluminium-plastiek, kg/m2; mTab ​​is die totale massa van die positiewe en negatiewe elektrodes, wat gesien kan word vanaf ‘n konstante; mTape is die totale massa van die band, wat as ‘n konstante beskou kan word; kS is die verhouding van die totale oppervlakte van die skeier tot die totale oppervlakte van die positiewe elektrodevel, en is groter as 1; SDS is die oppervlaktedigtheid van die skeier, kg/m2; kE is die massa van die elektroliet en die battery Die verhouding van die kapasiteit, die koëffisiënt is ‘n positiewe getal. Hiervolgens kan die gevolgtrekking gemaak word dat die toename van enige enkele faktor van x, y en z die spesifieke energie van die battery sal verhoog.

Om die betekenis van die invloed van die aantal poolstuk-eenhede, die laaghoeveelheid van die positiewe elektrode en die enkelsydige area van die enkele positiewe elektrode op die spesifieke energie en energiedigtheid van die battery te bestudeer, is ‘n elektrochemiese stelsel- en ontwerpreëls (dit wil sê om die elektrodemateriaal en formule, Kompaksiedigtheid en N/P, ens. te bepaal), en dan ortogonaal kombineer elke vlak van die drie faktore, soos die aantal poolstukeenhede, die hoeveelheid van positiewe elektrodebedekking, en die enkelsydige area van ‘n enkele stuk positiewe elektrode, om die elektrodemateriaal wat deur ‘n sekere groep bepaal is, te vergelyk en die reeksanalise is uitgevoer op die berekende spesifieke energie en energiedigtheid van die battery gebaseer op die formule, gekompakteerde digtheid en N/P. Die ortogonale ontwerp- en berekeningsresultate word in Tabel 1 getoon. Die ortogonale ontwerpresultate is ontleed deur gebruik te maak van die reeksmetode, en die resultate word in Figuur 1 getoon. Die spesifieke energie en energiedigtheid van die battery neem eentonig toe met die aantal poolstukeenhede , die hoeveelheid positiewe elektrodebedekking, en die enkelsydige area van ‘n enkelstuk positiewe elektrode. Onder die drie faktore van die aantal poolstuk-eenhede, die hoeveelheid positiewe elektrodebedekking en die enkelsydige area van ‘n enkele positiewe elektrode, het die hoeveelheid positiewe elektrodebedekking die belangrikste impak op die spesifieke energie van die battery; Onder die drie faktore van die enkelsydige area van, het die enkelsydige area van die monolitiese katode die belangrikste impak op die energiedigtheid van die battery.

prentjie

prentjie

Dit kan gesien word uit Figuur 1a dat die spesifieke energie van die battery eentonig toeneem met die aantal poolstuk-eenhede, die hoeveelheid katodebedekking en die enkelsydige area van die enkelstuk-katode, wat die korrektheid van die teoretiese analise in die vorige deel; die belangrikste faktor wat die spesifieke energie van die battery beïnvloed, is Positiewe laaghoeveelheid. Dit kan gesien word uit Figuur 1b dat die energiedigtheid van die battery eentonig toeneem met die aantal poolstuk-eenhede, die hoeveelheid positiewe elektrodebedekking en die enkelsydige area van ‘n enkele positiewe elektrode, wat ook die korrektheid verifieer van die vorige teoretiese analise; die belangrikste faktor wat die battery-energiedigtheid beïnvloed, is die enkelsydige area van die monolitiese positiewe elektrode. Volgens bogenoemde ontleding, om die spesifieke energie van die battery te verbeter, is dit die sleutel om die positiewe elektrodebedekking soveel as moontlik te verhoog. Nadat die aanvaarbare boonste limiet van die positiewe elektrodebedekkingshoeveelheid bepaal is, pas die oorblywende faktorvlakke aan om die kliënt se vereistes te bereik; Vir die energiedigtheid van die battery is dit die sleutel om die enkelsydige area van die monolitiese positiewe elektrode soveel as moontlik te vergroot. Nadat die aanvaarbare boonste limiet van die enkelsydige area van die monolitiese positiewe elektrode bepaal is, pas die oorblywende faktorvlakke aan om aan die kliënt se vereistes te voldoen.

Hiervolgens kan die gevolgtrekking gemaak word dat die spesifieke energie en energiedigtheid van die battery eentonig toeneem met die aantal poolstukeenhede, die hoeveelheid positiewe elektrodebedekking en die enkelsydige area van ‘n enkele positiewe elektrode. Onder die drie faktore van die aantal poolstuk-eenhede, die hoeveelheid positiewe elektrodebedekking en die enkelsydige area van ‘n enkele positiewe elektrode, is die impak van die hoeveelheid positiewe elektrodebedekking op die spesifieke energie van die battery die belangrikste; Onder die drie faktore van die enkelsydige area van, het die enkelsydige area van die monolitiese katode die belangrikste impak op die energiedigtheid van die battery.

Dan word, volgens die literatuur [2], bespreek hoe om die kwaliteit van die battery te minimaliseer wanneer slegs die kapasiteit van die battery benodig word, en die batterygrootte en ander werkverrigting-aanwysers nie onder die vasgestelde materiaalstelsel en verwerkingstegnologie vereis word nie. vlak. Die berekening van die batterykwaliteit met die aantal positiewe plate en die aspekverhouding van positiewe plate as onafhanklike veranderlikes word in formule (5) getoon.

prentjie

In formule (5) is M(x, y) die totale massa van die battery; x is die aantal positiewe plate in die battery; y is die aspekverhouding van die positiewe plate (die waarde daarvan is gelyk aan die breedte gedeel deur die lengte, soos getoon in Figuur 2); k1, k2, k3, k4, k5, k6, k7 is koëffisiënte, en hul waardes word bepaal deur 26 parameters wat verband hou met batterykapasiteit, materiaalstelsel en verwerkingstegnologievlak, sien Tabel 2. Nadat die parameters in Tabel 2 bepaal is , elke koëffisiënt Daar word dan bepaal dat die verband tussen die 26 parameters en k1, k2, k3, k4, k5, k6 en k7 baie eenvoudig is, maar die afleidingsproses is baie omslagtig. Deur die aankondiging (5) wiskundig af te lei, deur die aantal positiewe plate en die aspekverhouding van positiewe plate aan te pas, kan die minimum batterykwaliteit wat deur die modelontwerp bereik kan word, verkry word.

prentjie

Figuur 2 Skematiese diagram van die lengte en breedte van die gelamineerde battery

Tabel 2 Gelamineerde selontwerpparameters

prentjie

In Tabel 2 is die spesifieke waarde die werklike parameterwaarde van die battery met ‘n kapasiteit van 50.3Ah. Die relevante parameters bepaal dat k1, k2, k3, k4, k5, k6 en k7 onderskeidelik 0.041, 0.680, 0.619, 13.953, 8.261, 639.554, 921.609 is. , x is 21, y is 1.97006 (die breedte van die positiewe elektrode is 329 mln, en die lengte is 167 mm). Na optimalisering, wanneer die aantal positiewe elektrodes 51 is, is die batterykwaliteit die kleinste.