TianJinlishen፣ Guoxuan Hi-Tech እና ሌሎች ቡድኖች በመሠረቱ የ300Wh/kg የሃይል ባትሪዎችን ምርምር እና ልማት አሳክተዋል። በተጨማሪም, ተያያዥ የልማት እና የምርምር ስራዎችን የሚያካሂዱ በርካታ ቁጥር ያላቸው ክፍሎች አሁንም አሉ.

ተለዋዋጭ ማሸጊያ የሊቲየም-አዮን ባትሪዎች ስብጥር አብዛኛውን ጊዜ አዎንታዊ ኤሌክትሮዶችን, አሉታዊ ኤሌክትሮዶችን, ሴፓራተሮችን, ኤሌክትሮላይቶችን እና ሌሎች አስፈላጊ ረዳት ቁሳቁሶችን እንደ ታብ, ቴፕ እና የአሉሚኒየም ፕላስቲኮችን ያጠቃልላል. እንደ ውይይቱ ፍላጎት, የዚህ ጽሑፍ ደራሲ ለስላሳ-ጥቅል ሊቲየም-አዮን ባትሪ ውስጥ ያሉትን ንጥረ ነገሮች በሁለት ምድቦች ይከፍላል-የፖል ቁራጭ ክፍል እና ኃይል-ያልሆነ ቁሳቁስ ጥምረት. ምሰሶው ቁራጭ አሃድ አዎንታዊ electrode ሲደመር አንድ አሉታዊ electrode, እና ሁሉም አዎንታዊ electrodes እና አሉታዊ electrode በርካታ ምሰሶ ቁራጭ ክፍሎች ያቀፈ ምሰሶ ቁራጭ አሃዶች ጥምር ሆኖ ሊቆጠር ይችላል; አስተዋጽዖ የሌላቸው የኢነርጂ ንጥረ ነገሮች እንደ ዲያፍራም ፣ ኤሌክትሮላይቶች ፣ ምሰሶዎች ፣ የአሉሚኒየም ፕላስቲኮች ፣ የመከላከያ ካሴቶች እና ማቋረጦች ካሉ የምሰሶ ቁራጭ ክፍሎች ጥምረት በስተቀር ሁሉንም ሌሎች ንጥረ ነገሮችን ያመለክታሉ ። ቴፕ ወዘተ ለጋራ LiMO 2 (M = Co, Ni እና Ni-Co-Mn, ወዘተ.) / የካርቦን ሲስተም የ Li-ion ባትሪዎች, የፖል ቁራጭ ክፍሎች ጥምረት የባትሪውን አቅም እና ጉልበት ይወስናል.

በአሁኑ ጊዜ የ 300Wh / ኪግ የባትሪ ብዛት ልዩ ኃይል ግቡን ለማሳካት ዋናዎቹ ዘዴዎች የሚከተሉትን ያካትታሉ:

(1) ከፍተኛ አቅም ያለው የቁሳቁስ ስርዓት ይምረጡ ፣ አወንታዊው ኤሌክትሮድ ከከፍተኛ ኒኬል ቴርነሪ ፣ እና አሉታዊ ኤሌክትሮጁ ከሲሊኮን ካርቦን የተሠራ ነው ።

(2) የመክፈያ መቆራረጥ ቮልቴጅን ለማሻሻል የከፍተኛ-ቮልቴጅ ኤሌክትሮይክ ዲዛይን ማድረግ;

(3) አወንታዊ እና አሉታዊ የኤሌክትሮዶች ፈሳሽ መፈጠርን ያሻሽሉ እና በኤሌክትሮል ውስጥ ያሉ ንቁ ንጥረ ነገሮችን መጠን ይጨምሩ;

(4) የአሁኑ ሰብሳቢዎችን መጠን ለመቀነስ ቀጭን የመዳብ ፎይል እና የአሉሚኒየም ፊሻ ይጠቀሙ;

(5) የአዎንታዊ እና አሉታዊ ኤሌክትሮዶች ሽፋን መጠን ይጨምሩ እና በኤሌክትሮዶች ውስጥ ያሉ ንቁ ንጥረ ነገሮችን መጠን ይጨምሩ።

(6) የኤሌክትሮላይትን መጠን ይቆጣጠሩ, የኤሌክትሮላይትን መጠን ይቀንሱ እና የሊቲየም-አዮን ባትሪዎችን ልዩ ኃይል ይጨምራሉ;

(7) የባትሪውን መዋቅር ያሻሽሉ እና በባትሪው ውስጥ ያሉትን የትሮች እና የማሸጊያ ቁሳቁሶችን መጠን ይቀንሱ።

ሲሊንደሪክ, ካሬ ጠንካራ ሼል እና ለስላሳ-ጥቅል ከተነባበረ ወረቀት ሦስት የባትሪ ቅጾች መካከል ለስላሳ-ጥቅል ባትሪ ተለዋዋጭ ንድፍ, ቀላል ክብደት, ዝቅተኛ ውስጣዊ የመቋቋም, በቀላሉ የሚፈነዳ አይደለም, እና ብዙ ዑደቶች, እና የተወሰነ ኃይል ባህሪያት አሉት. የባትሪው አፈጻጸምም የላቀ ነው። ስለዚህ የታሸገው ለስላሳ-ጥቅል ሃይል ሊቲየም-አዮን ባትሪ በአሁኑ ጊዜ ትኩስ የምርምር ርዕስ ነው። በተነባበረ ለስላሳ-ጥቅል ኃይል ሊቲየም-ion ባትሪ ሞዴል ንድፍ ሂደት ውስጥ, ዋና ተለዋዋጮች በሚከተሉት ስድስት ገጽታዎች ሊከፈል ይችላል. የመጀመሪያዎቹ ሦስቱ በኤሌክትሮኬሚካላዊ ስርዓት እና በንድፍ ደንቦች ደረጃ ሊወሰኑ ይችላሉ, እና የመጨረሻዎቹ ሦስቱ አብዛኛውን ጊዜ ሞዴል ንድፍ ናቸው. የፍላጎት ተለዋዋጮች.

(1) አወንታዊ እና አሉታዊ ኤሌክትሮዶች ቁሳቁሶች እና ቀመሮች;

(2) የአዎንታዊ እና አሉታዊ ኤሌክትሮዶች መጨናነቅ;

(3) የአሉታዊ ኤሌክትሮዶች አቅም (N) ወደ አወንታዊ ኤሌክትሮዶች አቅም (P) (N / P);

(4) የምሰሶ ቁራጭ ክፍሎች ብዛት (ከአዎንታዊ ምሰሶዎች ብዛት ጋር እኩል ነው);

(5) አዎንታዊ የኤሌክትሮል ሽፋን መጠን (በ N / P ውሣኔ መሠረት, በመጀመሪያ አወንታዊውን የኤሌክትሮል ሽፋን መጠን ይወስኑ እና ከዚያም አሉታዊውን የኤሌክትሮል ሽፋን መጠን ይወስኑ);

(6) የነጠላ-አወንታዊ ኤሌክትሮዶች ነጠላ-ጎን ቦታ (በአዎንታዊ ኤሌክትሮድ ርዝመት እና ስፋት የሚወሰነው ፣ የፖዘቲቭ ኤሌክትሮጁ ርዝመት እና ስፋት ሲወሰን ፣ የአሉታዊው ኤሌክትሮል መጠንም ይወሰናል ፣ እና የሴሉ መጠን ሊታወቅ ይችላል).

በመጀመሪያ ፣ በሥነ-ጽሑፍ [1] መሠረት ፣ የምሰሶ ቁራጭ አሃዶች ብዛት ፣ የአዎንታዊ ኤሌክትሮድስ ሽፋን መጠን እና የአንድ-ጎን ቦታ የአንድ ክፍል ፖዘቲቭ ኤሌክትሮድ በልዩ የኃይል እና የኢነርጂ ጥንካሬ ላይ ተጽዕኖ ያሳድራል። ባትሪ ተብራርቷል. የባትሪው የተወሰነ ኃይል (ኢኤስ) በቀመር (1) ሊገለጽ ይችላል።

ሥዕል

በቀመር (1): x በባትሪው ውስጥ የተካተቱት አዎንታዊ ኤሌክትሮዶች ቁጥር ነው; y የአዎንታዊ ኤሌክትሮድ ሽፋን መጠን, ኪ.ግ / m2; z የአንድ ነጠላ አወንታዊ ኤሌክትሮዶች ባለ አንድ ጎን አካባቢ, m2; x∈N*፣ y > 0፣ z > 0; e(y፣ z) የአንድ ምሰሶ ቁራጭ ክፍል የሚያበረክተው ሃይል ነው፣ Wh፣ የስሌቱ ቀመር በቀመር (2) ይታያል።

ሥዕል

በቀመር (2): DAV አማካይ የመልቀቂያ ቮልቴጅ ነው, V; ፒሲ የአዎንታዊ ኤሌክትሮዶች የጅምላ ንፅፅር ከጠቅላላው የጅምላ አወንታዊ ኤሌክትሮዶች ገቢር ቁሳቁስ ሲደመር ኮንዳክቲቭ ኤጀንት እና ጠራዥ,%; ኤስ.ሲ.ሲ የአዎንታዊ ኤሌክትሮል ገባሪ ቁሳቁስ ልዩ አቅም, አህ / ኪ.ግ; m (y, z) የአንድ ምሰሶ ቁራጭ ክፍል ክብደት ነው, ኪ.ግ, እና የስሌቱ ቀመር በቀመር (3) ውስጥ ይታያል.

ሥዕል

በቀመር (3) ውስጥ KCT የሞኖሊቲክ አወንታዊ ኤሌክትሮዶች አጠቃላይ ስፋት (የሽፋን ቦታ እና የታብ ፎይል አካባቢ ድምር) ወደ ነጠላ-ጎን አካባቢ ካለው የሞኖሊቲክ ፖዘቲቭ ኤሌክትሮድ ሬሾ ነው ፣ እና ከ 1 በላይ; ታል የአሉሚኒየም የአሁኑ ሰብሳቢ ውፍረት, m; ρAl የአሉሚኒየም የአሁኑ ሰብሳቢው ጥግግት ነው ፣ ኪግ / m3; KA የእያንዳንዱ አሉታዊ ኤሌክትሮዶች አጠቃላይ ስፋት ወደ ነጠላ-አወንታዊ ኤሌክትሮዶች አንድ-ጎን ስፋት ያለው ጥምርታ ነው እና ከ 1 በላይ ነው ። Tcu የመዳብ ወቅታዊ ሰብሳቢው ውፍረት, m; ρCu የመዳብ ጅረት ሰብሳቢ ነው። ጥግግት, ኪግ / m3; N / P የአሉታዊ ኤሌክትሮዶች አቅም እና የኤሌክትሮል አቅም ሬሾ ነው; PA አሉታዊ electrode ገባሪ ቁሳዊ የጅምላ ወደ ጠቅላላ የጅምላ አሉታዊ electrode ንቁ ቁሳዊ ሲደመር conductive ወኪል እና ጠራዥ,% ነው; ኤስ.ኤ.ኤ የአሉታዊ ኤሌክትሮዶች ገባሪ ቁስ አቅም፣ አህ/ኪግ ጥምርታ ነው። ኤም (x፣ y፣ z) ኃይል የማያዋጣው ንጥረ ነገር ብዛት፣ ኪ.ግ ነው፣ የስሌቱ ቀመር በቀመር (4) ውስጥ ይታያል።

ሥዕል

በቀመር (4): kAP የአሉሚኒየም-ፕላስቲክ አካባቢ ሬሾ ነው ነጠላ-ጎን አካባቢ ነጠላ አወንታዊ ኤሌክትሮዶች, እና ከ 1 ይበልጣል. ኤስዲኤፒ የአሉሚኒየም-ፕላስቲክ ስፋት, ኪ.ግ / m2; mTab የአዎንታዊ እና አሉታዊ ኤሌክትሮዶች አጠቃላይ ብዛት ነው ፣ እሱም ከቋሚው ሊታይ ይችላል ፣ mTape የቴፕ አጠቃላይ ክብደት ነው ፣ እሱም እንደ ቋሚ ተደርጎ ሊወሰድ ይችላል ። kS የመለያያው አጠቃላይ ስፋት ከጠቅላላው የአዎንታዊ ኤሌክትሮድ ሉህ ስፋት ጋር ሬሾ ሲሆን ከ 1 በላይ ነው። ኤስ.ዲ.ኤስ የመለኪያው አካባቢ ጥግግት, ኪ.ግ / m2; kE የኤሌክትሮላይት እና የባትሪው ብዛት ነው የአቅም ሬሾው, ቅንጅቱ አወንታዊ ቁጥር ነው. በዚህ መሠረት የማንኛውም ነጠላ የ x, y እና z መጨመር የባትሪውን የተወሰነ ኃይል ይጨምራል ብሎ መደምደም ይቻላል.

የምሰሶ ቁራጭ አሃዶች ብዛት ያለውን ተጽዕኖ አስፈላጊነት ለማጥናት እንዲቻል, የ አወንታዊ electrode ያለውን ሽፋን መጠን እና ነጠላ-ጎን አካባቢ ነጠላ አዎንታዊ electrode ባትሪውን የተወሰነ ኃይል እና የኃይል ጥግግት ላይ, አንድ electrochemical. ስርዓት እና ንድፍ ደንቦች (ይህም, electrode ቁሳዊ እና ቀመር ለመወሰን, Compaction density እና N / P, ወዘተ), እና ከዚያም orthogonally እንደ ምሰሶ ቁራጭ ዩኒቶች, መጠን እንደ ሦስቱ ምክንያቶች እያንዳንዱ ደረጃ ያዋህዳል. ፖዘቲቭ ኤሌክትሮድስ ሽፋን ፣ እና የአንድ ነጠላ የአዎንታዊ ኤሌክትሮድ ነጠላ-ጎን ቦታ ፣ በተወሰነ ቡድን የሚወሰኑትን ኤሌክትሮዶችን ለማነፃፀር እና የ Range ትንተና የተከናወነው በተሰላው የባትሪው የኃይል እና የኃይል ጥንካሬ ላይ በመመርኮዝ ነው ። ቀመር, የታመቀ ጥግግት እና N/P. የኦርቶጎን ዲዛይን እና ስሌት ውጤቶቹ በሰንጠረዥ 1 ውስጥ ይታያሉ። ፣ የአዎንታዊ ኤሌክትሮድስ ሽፋን መጠን እና የአንድ-ክፍል ፖዘቲቭ ኤሌክትሮድ ባለ አንድ ጎን አካባቢ። ከሶስቱ ምክንያቶች መካከል ምሰሶ ቁራጭ አሃዶች ብዛት, አዎንታዊ electrode ልባስ መጠን, እና ነጠላ-ጎን አካባቢ አንድ አዎንታዊ electrode, አዎንታዊ electrode ልባስ መጠን ያለውን የተወሰነ ኃይል ላይ በጣም ጉልህ ተጽዕኖ አለው. ባትሪ; ባለ አንድ-ጎን አካባቢ ከሦስቱ ምክንያቶች መካከል ፣ ባለ አንድ ጎን ያለው የሞኖሊቲክ ካቶድ አካባቢ በባትሪው የኃይል ጥንካሬ ላይ ከፍተኛ ተጽዕኖ ያሳድራል።

ሥዕል

ሥዕል

በስእል 1 ሀ ላይ ማየት የሚቻለው የባትሪው ልዩ ሃይል ከፖል ቁራጭ አሃዶች ብዛት ፣የካቶድ ሽፋን መጠን እና ባለአንድ-ጎን ስፋት ካቶድ ፣ይህም ትክክለኛነቱን ያረጋግጣል። በቀደመው ክፍል ውስጥ የንድፈ ሃሳባዊ ትንተና; የባትሪውን የተወሰነ ኃይል የሚጎዳው በጣም አስፈላጊው ነገር አዎንታዊ የሽፋን መጠን ነው። ከስእል 1 ለ ማየት የሚቻለው የባትሪው የኃይል ጥግግት በነጠላ ምሰሶዎች ብዛት፣ በአዎንታዊ ኤሌክትሮድስ ሽፋን መጠን እና ባለ አንድ ጎን ያለው የነጠላ ፖዘቲቭ ኤሌክትሮድ አካባቢ ሲሆን ይህም ትክክለኛውን ትክክለኛነት ያረጋግጣል። የቀደመው የቲዎሬቲክ ትንታኔ; የባትሪውን የኃይል ጥግግት የሚጎዳው በጣም አስፈላጊው ነገር ነጠላ-ጎን ያለው የሞኖሊቲክ አወንታዊ ኤሌክትሮዶች አካባቢ ነው። ከላይ ባለው ትንታኔ መሰረት የባትሪውን የተወሰነ ኃይል ለማሻሻል በተቻለ መጠን አወንታዊውን የኤሌክትሮል ሽፋን መጠን ለመጨመር ዋናው ነገር ነው. ተቀባይነት ያለውን የላይኛው የኤሌክትሮል ሽፋን መጠን ከወሰኑ በኋላ የደንበኞችን ፍላጎት ለማሳካት የቀሩትን ምክንያቶች ያስተካክሉ; ለባትሪው የኃይል ጥግግት በተቻለ መጠን የሞኖሊቲክ አወንታዊ ኤሌክትሮዶችን ነጠላ-ጎን ቦታን ለመጨመር ቁልፉ ነው። ነጠላ-ጎን ያለው የሞኖሊቲክ ፖዘቲቭ ኤሌክትሮድ ተቀባይነት ያለውን የላይኛው ወሰን ከወሰኑ በኋላ የደንበኞችን መስፈርቶች ለማሟላት የተቀሩትን ምክንያቶች ያስተካክሉ።

በዚህ መሠረት የባትሪው ልዩ የኃይል እና የኢነርጂ ጥግግት በፖል ቁርጥራጭ አሃዶች ፣ በአዎንታዊ ኤሌክትሮድስ ሽፋን መጠን እና የአንድ-አወንታዊ ኤሌክትሮድ ነጠላ-ጎን አካባቢ በ monotonically ይጨምራል ብሎ መደምደም ይቻላል። ከሶስቱ ምክንያቶች መካከል ምሰሶ ቁራጭ አሃዶች ቁጥር, አዎንታዊ electrode ልባስ መጠን, እና ነጠላ-ጎን አካባቢ አንድ አዎንታዊ electrode, አዎንታዊ electrode ልባስ መጠን ባትሪውን የተወሰነ ኃይል ላይ ተጽዕኖ ነው. በጣም አስፈላጊው; ባለ አንድ-ጎን አካባቢ ከሦስቱ ምክንያቶች መካከል ፣ ባለ አንድ ጎን ያለው የሞኖሊቲክ ካቶድ አካባቢ በባትሪው የኃይል ጥንካሬ ላይ ከፍተኛ ተጽዕኖ ያሳድራል።

ከዚያም በሥነ ጽሑፍ [2] ​​መሠረት የባትሪው አቅም ብቻ በሚያስፈልግበት ጊዜ የባትሪውን ጥራት እንዴት እንደሚቀንስ እና የባትሪው መጠን እና ሌሎች የአፈፃፀም አመልካቾች በተወሰነው የቁሳቁስ አሠራር እና ማቀነባበሪያ ቴክኖሎጂ ውስጥ አያስፈልግም. ደረጃ. የባትሪውን ጥራት በአዎንታዊ ሳህኖች ብዛት እና የአዎንታዊ ሳህኖች ምጥጥነ ገጽታ እንደ ገለልተኛ ተለዋዋጮች በቀመር (5) ውስጥ ይታያል።

ሥዕል

በቀመር (5)፣ ኤም (x፣ y) የባትሪው አጠቃላይ ብዛት ነው። x በባትሪው ውስጥ ያሉት የአዎንታዊ ሰሌዳዎች ብዛት; y የአዎንታዊ ሰሌዳዎች ምጥጥነ ገጽታ ነው (እሴቱ በስእል 2 እንደሚታየው በርዝመቱ ከተከፋፈለው ስፋት ጋር እኩል ነው); k1, k2, k3, k4, k5, k6, k7 ውህዶች ናቸው, እና እሴታቸው የሚወሰነው ከባትሪ አቅም, የቁሳቁስ አሠራር እና የቴክኖሎጂ ደረጃ ጋር በተያያዙ 26 መለኪያዎች ነው, ሠንጠረዥ 2 ይመልከቱ. በሰንጠረዥ 2 ውስጥ ያሉት መለኪያዎች ከተወሰኑ በኋላ , እያንዳንዱ ኮፊሸን ከዚያም በ 26 መለኪያዎች እና k1, k2, k3, k4, k5, k6 እና k7 መካከል ያለው ግንኙነት በጣም ቀላል እንደሆነ ይወሰናል, ነገር ግን የመነሻው ሂደት በጣም አስቸጋሪ ነው. ማስታወቂያውን (5) በሂሳብ በማውጣት፣ የአዎንታዊ ሰሌዳዎች ብዛት እና የአዎንታዊ ሰሌዳዎች ምጥጥነ ገጽታ በማስተካከል በአምሳያው ዲዛይን ሊገኝ የሚችለውን አነስተኛ የባትሪ ጥራት ማግኘት ይቻላል።

ሥዕል

ምስል 2 የተለጠፈ ባትሪ ርዝመት እና ስፋት ያለው ንድፍ ንድፍ

ሠንጠረዥ 2 የታሸገ ሕዋስ ንድፍ መለኪያዎች

ሥዕል

በሰንጠረዥ 2 ውስጥ, የተወሰነው እሴት 50.3Ah አቅም ያለው የባትሪው ትክክለኛ መለኪያ እሴት ነው. አግባብነት ያላቸው መለኪያዎች k1, k2, k3, k4, k5, k6 እና k7 0.041, 0.680, 0.619, 13.953, 8.261, 639.554, 921.609 በቅደም ተከተል ይወስናሉ. , x 21 ነው, y 1.97006 ነው (የአዎንታዊው ኤሌክትሮል ስፋት 329 ml, እና ርዝመቱ 167 ሚሜ ነው). ከማመቻቸት በኋላ, የአዎንታዊ ኤሌክትሮዶች ቁጥር 51 ሲሆን, የባትሪው ጥራት በጣም ትንሽ ነው.