Tá TianJinlishen, Guoxuan Hi-Tech agus foirne eile tar éis taighde agus forbairt cadhnraí cumhachta 300 Wh/kg a bhaint amach go bunúsach. Ina theannta sin, tá líon mór aonad fós i mbun oibre forbartha agus taighde gaolmhar.

Áirítear le comhdhéanamh cadhnraí litiam-ian pacáistithe solúbtha de ghnáth leictreoidí dearfacha, leictreoidí diúltacha, deighilteoirí, electrolytes, agus ábhair chúnta eile is gá, mar shampla cluaisíní, téipeanna, agus plaistigh alúmanaim. De réir riachtanais an phlé, déanann údar an pháipéir seo na substaintí sa cheallraí litiam-ian pacáiste bog a roinnt ina dhá chatagóir: an teaglaim den aonad píosa cuaille agus an t-ábhar neamh-fhuinnimh. Tagraíonn an t-aonad píosa cuaille do leictreoid dhearfach móide leictreoid diúltach, agus is féidir na leictreoidí dearfacha go léir agus an leictreoid diúltach a mheas mar mheascán d’aonaid píosa cuaille comhdhéanta de roinnt aonad píosa cuaille; tagraíonn substaintí fuinnimh neamh-ranníocacha do gach substaint eile ach amháin an teaglaim d’aonaid phíosa cuaille, mar shampla diaphragms, electrolytes, lugs cuaille, plaistigh alúmanaim, téipeanna cosanta agus foircinn. téip etc. Maidir le cadhnraí Li-ian an chórais choitianta LiMO 2 (M = Co, Ni agus Ni-Co-Mn, etc.)/córas carbóin, socraíonn an meascán d’aonaid phíosa cuaille cumas agus fuinneamh na ceallraí.

Faoi láthair, chun an sprioc de 300Wh/kg d’fhuinneamh mais ceallraí sonrach a bhaint amach, áirítear ar na príomh-mhodhanna:

(1) Roghnaigh córas ábhar ard-acmhainn, tá an leictreoid dhearfach déanta as nicil ard ternary, agus tá an leictreoid diúltach déanta as carbóin sileacain;

(2) Leictrilít ardvoltais a dhearadh chun an voltas scoite muirir a fheabhsú;

(3) Foirmiú sciodair leictreoid dhearfach agus diúltach a bharrfheabhsú agus an cion ábhar gníomhach san leictreoid a mhéadú;

(4) Úsáid scragall copair níos tanaí agus scragall alúmanaim chun cion na mbailitheoirí reatha a laghdú;

(5) Méadú ar mhéid sciath na leictreoidí dearfacha agus diúltacha, agus méadú ar chomhréir na n-ábhar gníomhacha sna leictreoidí;

(6) Rialú a dhéanamh ar an méid leictrilít, an méid leictrilít a laghdú agus fuinneamh sonrach cadhnraí litiam-ian a mhéadú;

(7) Optamaigh struchtúr na ceallraí agus laghdaigh cion na gcluaisíní agus na n-ábhar pacáistithe sa cheallraí.

I measc na dtrí fhoirm ceallraí de bhileog lannaithe sorcóireach, crua cearnach agus bog-pacáiste, tá tréithe dearadh solúbtha ag an gceallraí bog-phacáiste, meáchan éadrom, friotaíocht inmheánach íseal, nach bhfuil sé éasca le pléascadh, agus go leor timthriallta, agus an fuinneamh sonrach. tá feidhmíocht na ceallraí den scoth freisin. Dá bhrí sin, is ábhar taighde te é an ceallraí litiam-ian cumhachta pacáiste bog lannaithe faoi láthair. Sa phróiseas dearadh múnla de cheallraí litiam-ian cumhachta pacáiste bog lannaithe, is féidir na príomh-athróga a roinnt sna sé ghné seo a leanas. Is féidir na chéad trí cinn a mheas de réir leibhéal an chórais leictriceimiceach agus na rialacha dearadh, agus is gnách gurb iad na trí cinn deiridh an dearadh múnla. athróga spéise.

(1) Ábhair agus foirmlithe leictreoid dhearfacha agus diúltacha;

(2) dlús dhlúthú leictreoidí dearfacha agus diúltacha;

(3) An cóimheas idir an toilleadh leictreoid diúltach (N) agus an toilleadh leictreoid dheimhneach (P) (N/P);

(4) Líon na n-aonad píosa cuaille (comhionann le líon na bpíosaí cuaille dearfacha);

(5) Méid sciath leictreoid dhearfach (ar bhonn chinneadh N/P, déan an méid sciath leictreoid dhearfach a chinneadh ar dtús, agus ansin an méid sciath leictreoid diúltach a chinneadh);

(6) An limistéar aon-thaobh de leictreoid dhearfach amháin (arna chinneadh ag fad agus leithead an leictreoid dhearfach, nuair a chinntear fad agus leithead an leictreoid dhearfach, déantar méid an leictreoid dhiúltach a chinneadh freisin, agus is féidir méid na cille a chinneadh).

Gcéad dul síos, de réir na litríochta [1], tionchar a imirt ar líon na n-aonad píosa cuaille, an méid sciath leictreoid dhearfach agus an limistéar aon-thaobh de phíosa aonair leictreoid dhearfach ar shaintréithe fuinnimh agus dlús fuinnimh an. pléitear ceallraí. Is féidir fuinneamh sonrach (ES) na ceallraí a chur in iúl trí chothromóid (1).

pictiúr

I bhfoirmle (1): is é x líon na leictreoidí deimhneacha atá sa cheallraí; Is é y méid brataithe an leictreoid dheimhneach, kg/m2; Is é z an limistéar aon-thaobh de leictreoid dhearfach amháin, m2; x∈N*, y > 0, z > 0; Is é e(y, z) an fuinneamh is féidir le aonad píosa cuaille a chur leis, Wh, taispeántar an fhoirmle ríofa i bhfoirmle (2).

pictiúr

I bhfoirmle (2): Is é DAV an meánvoltas urscaoilte, V; Is é PC an cóimheas idir mais an ábhair ghníomhach leictreoid dhearfach agus mais iomlán an ábhair ghníomhach leictreoid dhearfach móide gníomhaire seoltaí agus ceanglóra, %; Is é SCC cumas sonrach an ábhair ghníomhach leictreoid dhearfach, Ah / kg; Is é m(y, z) mais aonad píosa cuaille, kg, agus taispeántar an fhoirmle ríofa i bhfoirmle (3).

pictiúr

I bhfoirmle (3): is é KCT an cóimheas idir limistéar iomlán an leictreoid dhearfach monolithic (suim an limistéir sciath agus an limistéar scragall cluaisín) go dtí limistéar aon-thaobh an leictreoid dhearfach monolithic, agus is é níos mó ná 1; Is é TAL tiús an bhailitheora reatha alúmanaim, m; Is é ρAl dlús an bhailitheora srutha alúmanaim, kg/m3; Is é KA an cóimheas idir limistéar iomlán gach leictreoid diúltach go dtí an limistéar aon-thaobh de leictreoid dhearfach amháin, agus tá sé níos mó ná 1; Is é TCu tiús an bhailitheora reatha copair, m; Is é ρCu an bailitheoir srutha copair. Dlús, kg/m3; Is é N/P an cóimheas idir an toilleadh leictreoid diúltach agus an toilleadh leictreoid dhearfach; Is é PA an cóimheas idir mais ábhar gníomhach leictreoid diúltach agus mais iomlán ábhar gníomhach leictreoid diúltach móide gníomhaire seoltaí agus ceanglóra, %; Is é SCA an cóimheas idir ábhar gníomhach leictreoid diúltach Acmhainneacht, Ah/kg. Is é M(x, y, z) mais na substainte neamh-fhuinnimh, kg, taispeántar an fhoirmle ríofa i bhfoirmle (4).

pictiúr

I bhfoirmle (4): is é kAP an cóimheas idir an limistéar alúmanam-plaisteach go dtí an limistéar aon-thaobh den leictreoid dhearfach aonair, agus tá sé níos mó ná 1; Is é SDAP dlús achair an phlaisteach alúmanaim, kg/m2; Is é mTab ​​mais iomlán na leictreoidí deimhneacha agus diúltacha, is féidir a fheiceáil ó tairiseach; Is é mTape mais iomlán na téipe, ar féidir a mheas mar tairiseach; Is é kS an cóimheas idir limistéar iomlán an deighilteoir go dtí limistéar iomlán an bhileog leictreoid dhearfach, agus tá sé níos mó ná 1; Is é SDS dlús achair an deighilteoir, kg/m2; Is é kE mais an leictrilít agus na ceallraí An cóimheas idir an toilleadh, is é an comhéifeacht uimhir dheimhneach. De réir seo, is féidir a thabhairt i gcrích go méadóidh méadú aon fhachtóir amháin de x, y agus z fuinneamh sonrach na ceallraí.

D’fhonn staidéar a dhéanamh ar an tábhacht a bhaineann le tionchar a imirt ar líon na n-aonad píosa cuaille, méid sciath an leictreoid dhearfach agus limistéar aon-thaobh an leictreoid dhearfach aonair ar fhuinneamh sonrach agus dlús fuinnimh na ceallraí, leictriceimiceach. rialacha an chórais agus an dearadh (is é sin, an t-ábhar agus an fhoirmle leictreoid a chinneadh, dlús dlúth agus N/P, etc.), agus ansin gach leibhéal de na trí fhachtóir a chomhcheangal go orthogonally, mar shampla líon na n-aonad píosa cuaille, an méid sciath leictreoid dhearfach, agus an limistéar aon-thaobh de phíosa leictreoid dhearfach amháin, chun an t-ábhar leictreoid a chinnfidh grúpa áirithe a chur i gcomparáid agus rinneadh an anailís Raon ar fhuinneamh sonrach ríofa agus dlús fuinnimh na ceallraí bunaithe ar an foirmle, dlús dlúthaithe agus N/P. Taispeántar na torthaí dearadh agus ríomh orthogonal i dTábla 1. Rinneadh anailís ar na torthaí dearadh orthogonal ag baint úsáide as an modh raon, agus léirítear na torthaí i bhFíor 1. Méadaíonn fuinneamh sonrach agus dlús fuinnimh na ceallraí go monotonically le líon na n-aonad píosa cuaille , an méid sciath leictreoid dhearfach, agus an limistéar aon-thaobh de leictreoid dhearfach aon-phíosa. I measc na dtrí fhachtóir a bhaineann le líon na n-aonad píosa cuaille, an méid sciath leictreoid dhearfach, agus an limistéar aon-thaobh de leictreoid dhearfach amháin, tá an tionchar is suntasaí ag an méid sciath leictreoid dhearfach ar fhuinneamh sonrach an. ceallra ; I measc na dtrí fhachtóir a bhaineann le limistéar aon-thaobh, tá an tionchar is suntasaí ar dhlús fuinnimh na ceallraí ag limistéar aon-thaobh an chatóid monolithic.

pictiúr

pictiúr

Is féidir a fheiceáil ó Fhíor 1a go n-ardóidh fuinneamh sonrach na ceallraí go monotonically le líon na n-aonad píosa cuaille, an méid sciath catóide, agus limistéar aon-thaobh an chatóid aon-phíosa, rud a fhíoraíonn ceartacht na. an anailís theoiriciúil sa chuid roimhe seo; is é an fachtóir is suntasaí a dhéanann difear d’fhuinneamh sonrach na ceallraí Méid sciath dearfach. Is féidir a fheiceáil ó Fíor 1b go n-ardóidh dlús fuinnimh na ceallraí go monotonically le líon na n-aonad píosa cuaille, an méid sciath leictreoid dhearfach, agus an limistéar aon-thaobh de leictreoid dhearfach amháin, rud a fhíoraíonn an cruinneas freisin. den anailís theoiriciúil roimhe seo; is é an fachtóir is suntasaí a dhéanann difear do dhlús fuinnimh na ceallraí an limistéar aon-thaobh den leictreoid dhearfach monolithic. De réir na hanailíse thuas, d’fhonn fuinneamh sonrach na ceallraí a fheabhsú, is é an eochair an méid sciath leictreoid dhearfach a mhéadú a oiread agus is féidir. Tar éis an teorainn uachtarach inghlactha den mhéid sciath leictreoid dhearfach a chinneadh, déan na leibhéil fachtóir atá fágtha a choigeartú chun riachtanais an chustaiméara a bhaint amach; Maidir le dlús fuinnimh na ceallraí, is é an eochair chun limistéar aon-thaobh an leictreoid dhearfach monolithic a mhéadú a oiread agus is féidir. Tar éis an teorainn uachtarach inghlactha d’achar aon-thaobh an leictreoid dhearfach monolithic a chinneadh, déan na leibhéil fachtóir atá fágtha a choigeartú chun freastal ar riachtanais an chustaiméara.

De réir seo, is féidir a thabhairt i gcrích go n-ardóidh fuinneamh sonrach agus dlús fuinnimh na ceallraí go monotonically le líon na n-aonad píosa cuaille, an méid sciath leictreoid dhearfach, agus an limistéar aon-thaobh de leictreoid dhearfach amháin. I measc na dtrí fhachtóir a bhaineann le líon na n-aonad píosa cuaille, an méid sciath leictreoid dhearfach, agus an limistéar aon-thaobh de leictreoid dhearfach amháin, is é an tionchar a bhíonn ag méid sciath leictreoid dhearfach ar fhuinneamh sonrach na ceallraí. an ceann is suntasaí; I measc na dtrí fhachtóir a bhaineann le limistéar aon-thaobh, tá an tionchar is suntasaí ar dhlús fuinnimh na ceallraí ag limistéar aon-thaobh an chatóid monolithic.

Ansin, de réir na litríochta [2], pléitear conas cáilíocht na ceallraí a íoslaghdú nuair nach gá ach cumas na ceallraí, agus nach bhfuil méid na ceallraí agus táscairí feidhmíochta eile ag teastáil faoin gcóras ábhair chinnte agus teicneolaíocht próiseála. leibhéal. Léirítear i bhfoirmle (5) ríomh chaighdeán na ceallraí le líon na plátaí dearfacha agus an cóimheas gné de phlátaí dearfacha mar athróga neamhspleácha.

pictiúr

I bhfoirmle (5), is é M(x, y) mais iomlán na ceallraí; Is é x líon na plátaí dearfacha sa cheallraí; Is é y an cóimheas gné de na plátaí dearfacha (tá a luach comhionann leis an leithead roinnte ar an fad, mar a thaispeántar i bhFíor 2); Is comhéifeachtaí iad k1, k2, k3, k4, k5, k6, k7, agus déantar a luachanna a chinneadh ag 26 paraiméadair a bhaineann le cumas ceallraí, córas ábhair agus leibhéal teicneolaíochta próiseála, féach Tábla 2. Tar éis na paraiméadair i dTábla 2 a chinneadh , gach comhéifeacht Cinntear ansin go bhfuil an gaol idir na 26 paraiméadair agus k1, k2, k3, k4, k5, k6, agus k7 an-simplí, ach tá an próiseas díorthaithe an-chumbersome. Trí fhógra a dhíorthú go matamaiticiúil (5), trí líon na bplátaí dearfacha agus an cóimheas gné de phlátaí dearfacha a choigeartú, is féidir an t-íosmhéid cáilíochta ceallraí is féidir a bhaint amach de réir dearadh an mhúnla.

pictiúr

Fíor 2 Léaráid scéimreach de fhad agus leithead na ceallraí lannaithe

Tábla 2 Paraiméadair dearadh cille lannaithe

pictiúr

I dTábla 2, is é an luach sonrach ná luach paraiméadar iarbhír na ceallraí le cumas 50.3Ah. Cinneann na paraiméadair ábhartha gurb iad k1, k2, k3, k4, k5, k6, agus k7 ná 0.041, 0.680, 0.619, 13.953, 8.261, 639.554, 921.609 faoi seach. , is é x 21, is é y 1.97006 (is é leithead an leictreoid dhearfach 329 mln, agus is é 167 mm an fad). Tar éis leas iomlán a bhaint, nuair a bhíonn líon na n-leictreoid dhearfach 51, is é an caighdeán ceallraí an ceann is lú.