Ang TianJinlishen, Guoxuan Hi-Tech ug uban pang mga team batakan nga nakab-ot ang panukiduki ug pagpalambo sa 300 Wh/kg power batteries. Dugang pa, aduna pa’y daghang mga yunit nga nagpatuman sa mga may kalabutan nga pag-uswag ug panukiduki nga trabaho.

Ang komposisyon sa flexible packaging lithium-ion nga mga baterya kasagaran naglakip sa positibo nga mga electrodes, negatibo nga mga electrodes, separator, electrolytes, ug uban pang gikinahanglan nga auxiliary nga mga materyales, sama sa mga tab, tape, ug aluminum plastics. Sumala sa mga panginahanglan sa diskusyon, ang tagsulat niini nga papel nagbahin sa mga substansiya sa soft-pack lithium-ion nga baterya ngadto sa duha ka mga kategoriya: ang kombinasyon sa pole piece unit ug ang non-energy-contributing nga materyal. Ang pole piece unit nagtumong sa usa ka positibo nga electrode plus usa ka negatibo nga electrode, ug ang tanan nga mga positibo nga electrodes ug Ang negatibo nga electrode mahimong giisip nga usa ka kombinasyon sa pole piece units nga gilangkuban sa pipila ka mga pole piece units; non-contributing energy substances nagtumong sa tanang ubang substance gawas sa kombinasyon sa pole piece units, sama sa diaphragms, electrolytes, pole lugs, aluminum plastics, protective tapes ug terminations. tape ug uban pa Para sa komon nga LiMO 2 (M = Co, Ni ug Ni-Co-Mn, ug uban pa)/carbon system Li-ion batteries, ang kombinasyon sa mga pole piece units nagtino sa kapasidad ug kusog sa baterya.

Sa pagkakaron, aron makab-ot ang tumong sa 300Wh/kg sa battery mass specific energy, ang mga nag-unang pamaagi naglakip sa:

(1) Pagpili usa ka taas nga kapasidad nga materyal nga sistema, ang positibo nga electrode gihimo sa taas nga nickel ternary, ug ang negatibo nga electrode gihimo sa silicon carbon;

(2) Pagdesinyo sa taas nga boltahe nga electrolyte aron mapauswag ang boltahe sa pagputol sa bayad;

(3) Pag-optimize sa pagporma sa positibo ug negatibo nga electrode slurry ug pagdugang sa proporsyon sa aktibo nga materyal sa electrode;

(4) Gamita ang mas nipis nga copper foil ug aluminum foil aron makunhuran ang proporsiyon sa kasamtangang mga kolektor;

(5) Dugangi ang taklap nga gidaghanon sa mga positibo ug negatibo nga electrodes, ug sa pagdugang sa gidaghanon sa mga aktibo nga mga materyales sa electrodes;

(6) Pagkontrol sa gidaghanon sa electrolyte, pagpakunhod sa gidaghanon sa electrolyte ug pagdugang sa piho nga kusog sa lithium-ion nga mga baterya;

(7) I-optimize ang istruktura sa baterya ug pakunhuran ang proporsyon sa mga tab ug mga materyales sa pagputos sa baterya.

Lakip sa tulo ka mga porma sa baterya nga cylindrical, square hard shell ug soft-pack laminated sheet, ang soft-pack nga baterya adunay mga kinaiya sa flexible nga disenyo, gaan nga gibug-aton, ubos nga internal nga pagsukol, dili sayon ​​​​nga mobuto, ug daghang mga siklo, ug ang piho nga enerhiya ang performance sa baterya talagsaon usab. Busa, ang laminated soft-pack power lithium-ion nga baterya usa ka mainit nga hilisgutan sa panukiduki sa pagkakaron. Sa proseso sa pagdesinyo sa modelo sa laminated soft-pack power lithium-ion nga baterya, ang mga nag-unang variable mahimong bahinon sa mosunod nga unom ka aspeto. Ang una nga tulo mahimong isipon nga matino pinaagi sa lebel sa sistema sa electrochemical ug mga lagda sa disenyo, ug ang ulahi nga tulo kasagaran ang disenyo sa modelo. mga variable sa interes.

(1) Positibo ug negatibo nga mga materyales ug pormulasyon sa elektrod;

(2) Ang compaction density sa positibo ug negatibo nga mga electrodes;

(3) Ang ratio sa negatibo nga kapasidad sa electrode (N) ngadto sa positibo nga kapasidad sa electrode (P) (N / P);

(4) Ang gidaghanon sa mga piraso sa poste nga mga yunit (parehas sa gidaghanon sa positibo nga mga piraso sa poste);

(5) Positibo nga electrode taklap nga kantidad (sa basehan sa N/P determinasyon, una sa pagtino sa positibo nga electrode taklap nga kantidad, ug unya sa pagtino sa negatibo nga electrode sapaw kantidad);

(6) Ang single-sided nga lugar sa usa ka positibo nga electrode (gitino sa gitas-on ug gilapdon sa positibo nga electrode, kung ang gitas-on ug gilapdon sa positibo nga electrode gitino, ang gidak-on sa negatibo nga electrode gitino usab, ug ang gidak-on sa selula mahimong matino).

Una, sumala sa literatura [1], ang impluwensya sa gidaghanon sa mga yunit sa poste nga piraso, ang gidaghanon sa positibo nga electrode coating ug ang single-side area sa usa ka piraso sa positibo nga electrode sa piho nga enerhiya ug kusog sa enerhiya sa battery ang gihisgutan. Ang piho nga enerhiya (ES) sa baterya mahimong ipahayag pinaagi sa equation (1).

hulagway

Sa pormula (1): x mao ang gidaghanon sa mga positibo nga electrodes nga anaa sa baterya; y mao ang taklap nga kantidad sa positibo nga electrode, kg/m2; z mao ang single-sided nga lugar sa usa ka positibo nga electrode, m2; x∈N*, y > 0, z > 0; e(y, z) mao ang kusog nga matampo sa usa ka pole piece unit, Wh, ang pormula sa kalkulasyon gipakita sa pormula (2).

hulagway

Sa pormula (2): Ang DAV mao ang kasagaran nga boltahe sa pagdiskarga, V; Ang PC mao ang ratio sa masa sa positibo nga electrode aktibo nga materyal sa kinatibuk-ang masa sa positibo nga electrode aktibo nga materyal plus conductive ahente ug binder,%; SCC mao ang piho nga kapasidad sa positibo nga electrode aktibo nga materyal, Ah / kg; Ang m(y, z) mao ang masa sa usa ka pole piece unit, kg, ug ang pormula sa kalkulasyon gipakita sa pormula (3).

hulagway

Sa pormula (3): Ang KCT mao ang ratio sa kinatibuk-ang dapit sa monolithic positive electrode (ang sumada sa coating area ug sa tab foil area) ngadto sa single-sided area sa monolithic positive electrode, ug mao labaw pa sa 1; Ang TAl mao ang gibag-on sa aluminum current collector, m; Ang ρAl mao ang densidad sa aluminum current collector, kg/m3; KA mao ang ratio sa kinatibuk-ang dapit sa matag negatibo nga electrode ngadto sa single-sided nga dapit sa usa ka positibo nga electrode, ug labaw pa kay sa 1; Ang TCu mao ang gibag-on sa copper current collector, m; Ang ρCu mao ang copper current collector. Densidad, kg/m3; N/P mao ang ratio sa negatibo nga electrode kapasidad sa positibo nga electrode kapasidad; Ang PA mao ang ratio sa negatibo nga electrode aktibo nga materyal nga masa ngadto sa kinatibuk-ang masa sa negatibo nga electrode aktibo nga materyal plus conductive ahente ug binder,%; SCA mao ang ratio sa negatibo nga electrode aktibo nga materyal Kapasidad, Ah/kg. Ang M(x, y, z) mao ang masa sa non-energy-contributing substance, kg, ang pormula sa pagkalkula gipakita sa pormula (4)

hulagway

Sa pormula (4): kAP mao ang ratio sa aluminum-plastic nga dapit ngadto sa single-sided nga dapit sa usa ka positibo nga electrode, ug labaw pa kay sa 1; Ang SDAP mao ang area density sa aluminum-plastic, kg/m2; Ang mTab ​​mao ang kinatibuk-ang masa sa positibo ug negatibo nga mga electrodes, nga makita gikan sa usa ka kanunay; Ang mTape mao ang kinatibuk-ang masa sa tape, nga mahimong isipon nga usa ka kanunay; kS mao ang ratio sa kinatibuk-ang dapit sa separator sa kinatibuk-ang dapit sa positibo nga electrode sheet, ug labaw pa kay sa 1; Ang SDS mao ang area density sa separator, kg/m2; Ang kE mao ang masa sa electrolyte ug ang baterya Ang ratio sa kapasidad, ang coefficient usa ka positibo nga numero. Sumala niini, mahimo’g makahinapos nga ang pagtaas sa bisan unsang usa ka hinungdan sa x, y ug z makadugang sa piho nga kusog sa baterya.

Aron matun-an ang kamahinungdanon sa impluwensya sa gidaghanon sa mga yunit sa poste, ang kantidad sa coating sa positibo nga electrode ug ang single-sided nga lugar sa usa ka positibo nga electrode sa piho nga enerhiya ug density sa enerhiya sa baterya, usa ka electrochemical. sistema ug mga lagda sa disenyo (nga mao, sa pagtino sa electrode materyal ug pormula, Compaction Densidad ug N/P, ug uban pa), ug unya orthogonally combine sa matag lebel sa tulo ka mga butang, sama sa gidaghanon sa mga poste piraso yunit, ang kantidad sa positibo nga electrode coating, ug ang single-sided area sa usa ka piraso sa positibo nga electrode, aron itandi ang electrode material nga gitino sa usa ka grupo ug ang Range analysis gihimo sa kalkulado nga piho nga enerhiya ug energy density sa baterya base sa pormula, compacted density ug N/P. Ang orthogonal nga disenyo ug mga resulta sa kalkulasyon gipakita sa Talaan 1. Ang orthogonal nga mga resulta sa disenyo gisusi gamit ang range nga pamaagi, ug ang mga resulta gipakita sa Figure 1. Ang piho nga enerhiya ug enerhiya nga densidad sa baterya nagdugang monotonically sa gidaghanon sa mga yunit sa poste. , ang kantidad sa positibo nga electrode coating, ug ang single-sided nga lugar sa usa ka piraso nga positibo nga electrode. Taliwala sa tulo ka mga hinungdan sa gidaghanon sa mga yunit sa poste, ang gidaghanon sa positibo nga electrode coating, ug ang single-sided area sa usa ka positibo nga electrode, ang gidaghanon sa positibo nga electrode coating adunay labing mahinungdanon nga epekto sa piho nga enerhiya sa baterya; Lakip sa tulo ka mga hinungdan sa single-sided nga lugar sa, ang single-sided nga lugar sa monolithic cathode adunay labing hinungdanon nga epekto sa density sa enerhiya sa baterya.

hulagway

hulagway

Makita gikan sa Figure 1a nga ang espesipikong kusog sa baterya nagdugang monotonically sa gidaghanon sa mga yunit sa poste, ang gidaghanon sa cathode coating, ug ang single-sided area sa single-piece cathode, nga nagpamatuod sa pagkahusto sa ang teoretikal nga pagtuki sa miaging bahin; ang labing hinungdanon nga hinungdan nga nakaapekto sa piho nga kusog sa baterya mao ang Positibo nga kantidad sa coating. Makita gikan sa Figure 1b nga ang densidad sa enerhiya sa baterya nagdugang monotonically sa gidaghanon sa mga yunit sa poste, ang gidaghanon sa positibo nga electrode coating, ug ang single-sided nga lugar sa usa ka positibo nga electrode, nga nagpamatuod usab sa pagkahusto. sa miaging theoretical analysis; ang labing hinungdanon nga hinungdan nga nakaapekto sa density sa enerhiya sa baterya mao ang usa ka kilid nga lugar sa monolithic positibo nga electrode. Sumala sa pag-analisar sa ibabaw, aron mapauswag ang piho nga kusog sa baterya, kini ang yawe aron madugangan ang positibo nga kantidad sa electrode coating kutob sa mahimo. Human matino ang madawat nga taas nga limitasyon sa positibo nga electrode coating nga kantidad, i-adjust ang nahabilin nga lebel sa hinungdan aron makab-ot ang mga kinahanglanon sa kustomer; Alang sa densidad sa enerhiya sa baterya, kini ang yawe aron madugangan ang usa ka kilid nga lugar sa monolithic positive electrode kutob sa mahimo. Human matino ang madawat nga taas nga limitasyon sa single-sided area sa monolithic positive electrode, i-adjust ang nahabilin nga lebel sa factor aron matubag ang mga kinahanglanon sa kustomer.

Sumala niini, mahimong makahinapos nga ang espesipikong enerhiya ug kusog nga densidad sa baterya monotonically nga pagtaas sa gidaghanon sa mga yunit sa poste, ang gidaghanon sa positibo nga electrode coating, ug ang single-sided nga lugar sa usa ka positibo nga electrode. Lakip sa tulo ka mga hinungdan sa gidaghanon sa mga yunit sa poste, ang gidaghanon sa positibo nga electrode coating, ug ang single-sided area sa usa ka positibo nga electrode, ang epekto sa gidaghanon sa positibo nga electrode coating sa piho nga enerhiya sa baterya mao ang ang labing mahinungdanon; Lakip sa tulo ka mga hinungdan sa single-sided nga lugar sa, ang single-sided nga lugar sa monolithic cathode adunay labing hinungdanon nga epekto sa density sa enerhiya sa baterya.

Dayon, sumala sa literatura [2], gihisgutan kung unsaon pagpamenos ang kalidad sa baterya kung gikinahanglan lamang ang kapasidad sa baterya, ug ang gidak-on sa baterya ug uban pang mga indikasyon sa pasundayag wala gikinahanglan ubos sa determinado nga sistema sa materyal ug teknolohiya sa pagproseso. lebel. Ang kalkulasyon sa kalidad sa baterya nga adunay gidaghanon sa positibo nga mga palid ug ang aspeto nga ratio sa mga positibo nga mga palid ingon nga independente nga mga variable gipakita sa pormula (5).

hulagway

Sa pormula (5), ang M(x, y) mao ang kinatibuk-ang masa sa baterya; x mao ang gidaghanon sa positibo nga mga plato sa baterya; y ang aspect ratio sa positibo nga mga palid (ang bili niini katumbas sa gilapdon nga gibahin sa gitas-on, sama sa gipakita sa Figure 2); Ang k1, k2, k3, k4, k5, k6, k7 mga coefficient, ug ang ilang mga kantidad gitino sa 26 nga mga parameter nga may kalabutan sa kapasidad sa baterya, sistema sa materyal ug lebel sa teknolohiya sa pagproseso, tan-awa ang Table 2. Human matino ang mga parameter sa Table 2 , matag coefficient Gitino dayon nga ang relasyon tali sa 26 nga mga parametro ug k1, k2, k3, k4, k5, k6, ug k7 yano ra kaayo, apan ang proseso sa pagmugna lisud kaayo. Pinaagi sa matematika nga pagkuha sa pahibalo (5), pinaagi sa pag-adjust sa gidaghanon sa positibo nga mga plato ug sa aspeto nga ratio sa positibo nga mga plato, ang minimum nga kalidad sa baterya nga makab-ot pinaagi sa disenyo sa modelo mahimong makuha.

hulagway

Figure 2 Schematic diagram sa gitas-on ug gilapdon sa laminated nga baterya

Talaan 2 Laminated cell design parameters

hulagway

Sa Talaan 2, ang piho nga kantidad mao ang aktuwal nga parameter nga kantidad sa baterya nga adunay kapasidad nga 50.3Ah. Ang may kalabutan nga mga parameter nagtino nga ang k1, k2, k3, k4, k5, k6, ug k7 mao ang 0.041, 0.680, 0.619, 13.953, 8.261, 639.554, 921.609 matag usa. , x mao ang 21, y mao ang 1.97006 (ang gilapdon sa positibo nga electrode mao ang 329 mln, ug ang gitas-on mao ang 167 mm). Human sa pag-optimize, kung ang gidaghanon sa positibo nga electrode mao ang 51, ang kalidad sa baterya mao ang pinakagamay.