समूह मित्रों की आवश्यकताओं के अनुसार, लिथियम बैटरी त्वरित चार्जिंग की समझ के बारे में बात करें:

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बैटरी चार्ज करने की प्रक्रिया को स्पष्ट करने के लिए इस आरेख का उपयोग करें। भुज समय है और कोटि वोल्टेज है। लिथियम बैटरी के प्रारंभिक चार्जिंग चरण में, एक छोटी वर्तमान प्री-चार्ज प्रक्रिया होगी, अर्थात् सीसी प्री-चार्ज, जिसका उद्देश्य एनोड और कैथोड सामग्री को स्थिर करना है। उसके बाद, बैटरी के स्थिर होने के बाद, बैटरी को उच्च धारा, अर्थात् सीसी फास्ट चार्ज के साथ चार्ज करने के लिए समायोजित किया जा सकता है। अंत में, यह निरंतर वोल्टेज चार्जिंग मोड (सीवी) में प्रवेश करता है। लिथियम बैटरी के लिए, वोल्टेज 4.2V तक पहुंचने पर सिस्टम निरंतर वोल्टेज चार्जिंग मोड शुरू करता है, और चार्जिंग चालू धीरे-धीरे कम हो जाती है जब तक कि वोल्टेज एक निश्चित मान से कम होने पर चार्जिंग समाप्त न हो जाए।

पूरी प्रक्रिया के दौरान, अलग-अलग बैटरी के लिए अलग-अलग मानक चार्जिंग धाराएं होती हैं। उदाहरण के लिए, 3C उत्पादों के लिए, मानक चार्जिंग करंट आमतौर पर 0.1C-0.5C होता है, जबकि हाई-पावर पावर बैटरी के लिए, मानक चार्जिंग आमतौर पर 1C होती है। बैटरी की सुरक्षा के लिए लो चार्जिंग करंट को भी माना जाता है। तो, सामान्य समय में फास्ट चार्ज कहें, यह मानक चार्ज से कई गुना अधिक दस गुना अधिक इंगित करना है।

कुछ लोग कहते हैं कि लिथियम बैटरी चार्ज करना बियर डालना, तेज़ और बियर को तेज़ी से भरना है, लेकिन बहुत सारे फोम के साथ। यह धीमा है, यह धीमा है, लेकिन यह बहुत बीयर है, यह ठोस है। फास्ट चार्जिंग से न सिर्फ चार्जिंग टाइम की बचत होती है, बल्कि बैटरी को भी नुकसान पहुंचता है। बैटरी में ध्रुवीकरण की घटना के कारण, चार्ज और डिस्चार्ज चक्र में वृद्धि के साथ अधिकतम चार्जिंग करंट कम हो सकता है। जब निरंतर चार्जिंग और चार्जिंग करंट बड़ा होता है, तो इलेक्ट्रोड पर आयन सांद्रता बढ़ जाती है और ध्रुवीकरण तेज हो जाता है, और बैटरी टर्मिनल वोल्टेज सीधे रैखिक अनुपात में चार्ज / ऊर्जा के अनुरूप नहीं हो सकता है। साथ ही, उच्च वर्तमान चार्जिंग, आंतरिक प्रतिरोध में वृद्धि से जूल हीटिंग प्रभाव (क्यू = आई 2 आरटी) तेज हो जाएगा, जिससे साइड प्रतिक्रियाएं आती हैं, जैसे इलेक्ट्रोलाइट की प्रतिक्रिया अपघटन, गैस उत्पादन और समस्याओं की एक श्रृंखला, जोखिम कारक अचानक बढ़ता है, बैटरी सुरक्षा पर प्रभाव पड़ता है, गैर-शक्ति बैटरी का जीवन बहुत छोटा हो जाएगा।

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एनोड सामग्री

लिथियम बैटरी की तीव्र चार्जिंग प्रक्रिया एनोड सामग्री में ली + का तेजी से प्रवास और एम्बेडिंग है। कैथोड सामग्री का कण आकार बैटरी की विद्युत रासायनिक प्रक्रिया में प्रतिक्रिया समय और आयनों के प्रसार पथ को प्रभावित कर सकता है। अध्ययनों के अनुसार, सामग्री के दाने के आकार में कमी के साथ लिथियम आयनों का प्रसार गुणांक बढ़ता है। हालांकि, सामग्री कण आकार में कमी के साथ, लुगदी के उत्पादन में कणों का गंभीर ढेर होगा, जिसके परिणामस्वरूप असमान फैलाव होगा। इसी समय, नैनोपार्टिकल्स इलेक्ट्रोड शीट के संघनन घनत्व को कम कर देंगे, और चार्ज और डिस्चार्ज साइड रिएक्शन की प्रक्रिया में इलेक्ट्रोलाइट के साथ संपर्क क्षेत्र को बढ़ाएंगे, जिससे बैटरी का प्रदर्शन प्रभावित होगा।

अधिक विश्वसनीय तरीका कोटिंग द्वारा सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री को संशोधित करना है। उदाहरण के लिए, एलएफपी की चालकता स्वयं बहुत अच्छी नहीं है। कार्बन सामग्री या अन्य सामग्रियों के साथ एलएफपी की सतह को कोटिंग करने से इसकी चालकता में सुधार हो सकता है, जो बैटरी के त्वरित चार्जिंग प्रदर्शन में सुधार के लिए अनुकूल है।

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एनोड सामग्री

लिथियम बैटरी की फास्ट चार्जिंग का मतलब है कि लिथियम आयन जल्दी से बाहर आ सकते हैं और नकारात्मक इलेक्ट्रोड को “तैर” सकते हैं, जिसके लिए कैथोड सामग्री को तेजी से एम्बेड करने की क्षमता की आवश्यकता होती है। लिथियम बैटरी को तेजी से चार्ज करने के लिए उपयोग की जाने वाली एनोड सामग्री में कार्बन सामग्री, लिथियम टाइटेनेट और कुछ अन्य नई सामग्री शामिल हैं।

कार्बन सामग्री के लिए, लिथियम आयनों को पारंपरिक चार्जिंग की स्थिति में ग्रेफाइट में अधिमानतः अंतःस्थापित किया जाता है क्योंकि लिथियम एम्बेडिंग की क्षमता लिथियम वर्षा के समान होती है। हालांकि, फास्ट चार्जिंग या कम तापमान की स्थिति में, लिथियम आयन सतह पर अवक्षेपित हो सकते हैं और डेंड्राइट लिथियम बना सकते हैं। जब डेंड्राइट लिथियम ने SEI को पंक्चर किया, Li+ सेकेंडरी लॉस हुआ और बैटरी की क्षमता कम हो गई। जब लिथियम धातु एक निश्चित स्तर तक पहुंच जाती है, तो यह नकारात्मक इलेक्ट्रोड से डायाफ्राम तक बढ़ जाती है, जिससे बैटरी शॉर्ट सर्किट का खतरा होता है।

एलटीओ के लिए, यह “शून्य तनाव” ऑक्सीजन युक्त एनोड सामग्री से संबंधित है, जो बैटरी ऑपरेशन के दौरान एसईआई का उत्पादन नहीं करता है, और लिथियम आयन के साथ मजबूत बाध्यकारी क्षमता है, जो फास्ट चार्ज और रिलीज की आवश्यकताओं को पूरा कर सकता है। उसी समय, क्योंकि एसईआई का गठन नहीं किया जा सकता है, एनोड सामग्री सीधे इलेक्ट्रोलाइट से संपर्क करेगी, जो साइड प्रतिक्रियाओं की घटना को बढ़ावा देती है। एलटीओ बैटरी गैस उत्पादन की समस्या को हल नहीं किया जा सकता है, और केवल सतह संशोधन द्वारा ही कम किया जा सकता है।

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इलेक्ट्रोड तरल

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, तेजी से चार्ज करने की प्रक्रिया में, लिथियम आयन प्रवासन दर और इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण दर की असंगति के कारण, बैटरी का एक बड़ा ध्रुवीकरण होगा। तो बैटरी ध्रुवीकरण के कारण होने वाली नकारात्मक प्रतिक्रिया को कम करने के लिए, इलेक्ट्रोलाइट को विकसित करने के लिए निम्नलिखित तीन बिंदुओं की आवश्यकता होती है: 1, उच्च पृथक्करण इलेक्ट्रोलाइट नमक; 2, विलायक मिश्रित – कम चिपचिपापन; 3, इंटरफ़ेस नियंत्रण – कम झिल्ली प्रतिबाधा।

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उत्पादन तकनीक और तेजी से भरने के बीच संबंध

इससे पहले, तेजी से भरने की आवश्यकताओं और प्रभावों का विश्लेषण तीन प्रमुख सामग्रियों, जैसे सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री और इलेक्ट्रोड तरल से किया गया था। निम्नलिखित प्रक्रिया डिजाइन है जिसका अपेक्षाकृत बड़ा प्रभाव है। बैटरी उत्पादन के तकनीकी पैरामीटर बैटरी सक्रियण से पहले और बाद में बैटरी के प्रत्येक भाग में लिथियम आयनों के प्रवासन प्रतिरोध को सीधे प्रभावित करते हैं, इसलिए बैटरी तैयार करने के तकनीकी मानकों का लिथियम आयन बैटरी के प्रदर्शन पर एक महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है।

(1) घोल

घोल के गुणों के लिए, एक ओर, प्रवाहकीय एजेंट को समान रूप से फैलाना आवश्यक है। चूंकि प्रवाहकीय एजेंट सक्रिय पदार्थ के कणों के बीच समान रूप से वितरित किया जाता है, सक्रिय पदार्थ और सक्रिय पदार्थ और कलेक्टर तरल पदार्थ के बीच एक अधिक समान प्रवाहकीय नेटवर्क का गठन किया जा सकता है, जिसमें सूक्ष्म प्रवाह एकत्र करने का कार्य होता है, संपर्क प्रतिरोध को कम करता है, और इलेक्ट्रॉनों की गति दर में सुधार कर सकते हैं। दूसरी ओर प्रवाहकीय एजेंट के अति-फैलाव को रोकने के लिए है। चार्जिंग और डिस्चार्जिंग प्रक्रिया में, एनोड और कैथोड सामग्री की क्रिस्टल संरचना बदल जाएगी, जो प्रवाहकीय एजेंट के छीलने का कारण बन सकती है, बैटरी के आंतरिक प्रतिरोध को बढ़ा सकती है और प्रदर्शन को प्रभावित कर सकती है।

(2) अत्यधिक आंशिक घनत्व

सिद्धांत रूप में, गुणक बैटरी और उच्च क्षमता वाली बैटरी असंगत हैं। जब सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड का ध्रुवीकरण घनत्व कम होता है, तो लिथियम आयनों के प्रसार वेग को बढ़ाया जा सकता है, और आयन और इलेक्ट्रॉन प्रवासन प्रतिरोध को कम किया जा सकता है। सतह का घनत्व जितना कम होता है, इलेक्ट्रोड उतना ही पतला होता है, और लिथियम आयनों को चार्ज और डिस्चार्ज करने के निरंतर सम्मिलन और रिलीज के कारण इलेक्ट्रोड संरचना में परिवर्तन भी छोटा होता है। हालांकि, अगर सतह का घनत्व बहुत कम है, तो बैटरी का ऊर्जा घनत्व कम हो जाएगा और लागत बढ़ जाएगी। इसलिए, सतह घनत्व को व्यापक रूप से माना जाना चाहिए। निम्नलिखित आंकड़ा लिथियम कोबालेट बैटरी का एक उदाहरण है जो 6C पर चार्ज होता है और 1C पर डिस्चार्ज होता है।

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(3) ध्रुवीय टुकड़ा कोटिंग स्थिरता

इससे पहले, एक मित्र ने पूछा, क्या अत्यधिक आंशिक घनत्व असंगति का बैटरी पर प्रभाव पड़ेगा? वैसे, फास्ट चार्जिंग प्रदर्शन के लिए, मुख्य एनोड प्लेट की स्थिरता है। यदि नकारात्मक सतह घनत्व एक समान नहीं है, तो जीवित सामग्री की आंतरिक सरंध्रता लुढ़कने के बाद बहुत भिन्न होगी। सरंध्रता का अंतर आंतरिक वर्तमान वितरण के अंतर को जन्म देगा, जो बैटरी के गठन चरण में एसईआई के गठन और प्रदर्शन को प्रभावित करेगा, और अंततः बैटरी के तेज चार्जिंग प्रदर्शन को प्रभावित करेगा।

(4) पोल शीट का संघनन घनत्व

डंडे को संकुचित करने की आवश्यकता क्यों है? एक बैटरी की विशिष्ट ऊर्जा में सुधार करना है, दूसरा बैटरी के प्रदर्शन में सुधार करना है। इष्टतम संघनन घनत्व इलेक्ट्रोड सामग्री के साथ बदलता रहता है। संघनन घनत्व में वृद्धि के साथ, इलेक्ट्रोड शीट की सरंध्रता जितनी छोटी होती है, कणों के बीच संबंध उतना ही करीब होता है, और समान सतह घनत्व के तहत इलेक्ट्रोड शीट की मोटाई कम होती है, इसलिए लिथियम आयनों के प्रवास पथ को कम किया जा सकता है। जब संघनन घनत्व बहुत बड़ा होता है, तो इलेक्ट्रोलाइट का घुसपैठ प्रभाव अच्छा नहीं होता है, जो सामग्री संरचना और प्रवाहकीय एजेंट के वितरण को नष्ट कर सकता है, और बाद में घुमावदार समस्या होगी। इसी तरह, लिथियम कोबालेट बैटरी को 6C पर चार्ज किया जाता है और 1C पर डिस्चार्ज किया जाता है, और डिस्चार्ज विशिष्ट क्षमता पर संघनन घनत्व का प्रभाव निम्नानुसार दिखाया गया है:

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गठन उम्र बढ़ने और अन्य

कार्बन नेगेटिव बैटरी के लिए, गठन-उम्र बढ़ने लिथियम बैटरी की प्रमुख प्रक्रिया है, जो एसईआई की गुणवत्ता को प्रभावित करेगी। एसईआई की मोटाई एक समान नहीं है या संरचना अस्थिर है, जो बैटरी की त्वरित चार्जिंग क्षमता और चक्र जीवन को प्रभावित करेगी।

उपरोक्त कई महत्वपूर्ण कारकों के अलावा, सेल, चार्ज और डिस्चार्ज सिस्टम के उत्पादन का लिथियम बैटरी के प्रदर्शन पर बहुत प्रभाव पड़ेगा। सेवा समय के विस्तार के साथ, बैटरी चार्जिंग दर को मामूली रूप से कम किया जाना चाहिए, अन्यथा ध्रुवीकरण बढ़ जाएगा।

निष्कर्ष

लिथियम बैटरी के फास्ट चार्जिंग और डिस्चार्जिंग का सार यह है कि लिथियम आयनों को एनोड और कैथोड सामग्री के बीच तेजी से डी-एम्बेड किया जा सकता है। भौतिक गुण, प्रक्रिया डिजाइन और बैटरी के चार्जिंग और डिस्चार्जिंग सिस्टम सभी उच्च वर्तमान चार्जिंग के प्रदर्शन को प्रभावित करते हैं। एनोड और एनोड सामग्री की संरचनात्मक स्थिरता संरचनात्मक पतन के बिना तेजी से डेलिथियम प्रक्रिया के लिए अनुकूल है, उच्च वर्तमान चार्जिंग का सामना करने के लिए सामग्री प्रसार दर में लिथियम आयन तेज है। आयन प्रवासन गति और इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण दर के बीच बेमेल होने के कारण, चार्जिंग और डिस्चार्जिंग प्रक्रिया में ध्रुवीकरण होगा, इसलिए लिथियम धातु की वर्षा को रोकने और जीवन को प्रभावित करने की क्षमता को कम करने के लिए ध्रुवीकरण को कम किया जाना चाहिए।