A csoportos barátok igényei szerint beszéljen a lítium akkumulátor gyorstöltésének megértésével:

A kép

Használja ezt a diagramot az akkumulátor töltési folyamatának szemléltetésére. Az abszcissza az idő, az ordináta pedig a feszültség. A lítium akkumulátor kezdeti töltési szakaszában egy kis áramú előtöltési folyamat lesz, nevezetesen a CC előtöltés, amelynek célja az anód és a katód anyagok stabilizálása. Ezt követően az akkumulátort be lehet állítani nagy áramerősségű töltésre, nevezetesen CC Fast Charge-re, miután az akkumulátor stabilizálódott. Végül állandó feszültségű töltési módba (CV) lép. Lítium akkumulátor esetén a rendszer állandó feszültségű töltési üzemmódba kapcsol, amikor a feszültség eléri a 4.2 V-ot, és a töltőáram fokozatosan csökken, amíg a töltés befejeződik, amikor a feszültség egy bizonyos értéknél alacsonyabb.

Az egész folyamat során különböző szabványos töltőáramok vannak a különböző akkumulátorokhoz. Például a 3C termékek esetében a szabványos töltési áram általában 0.1 C-0.5 C, míg a nagy teljesítményű akkumulátorok esetében a szabványos töltés általában 1 C. Az alacsony töltőáramot az akkumulátor biztonsága szempontjából is figyelembe veszik. Tehát mondjuk hétköznapi időkben a gyorstöltésnél a normál töltési áram többszörösére kell mutatni, tízszeresére.

Some people say that charging lithium batteries is like pouring beer, fast and filling beer fast, but with a lot of foam. It’s slow, it’s slow, but it’s a lot of beer, it’s solid. Fast charging not only saves charging time, but also damages the battery itself. Due to the polarization phenomenon in the battery, the maximum charging current it can accept will decrease with the increase of the charge and discharge cycle. When the continuous charging and the charging current is large, the ion concentration at the electrode increases and the polarization intensifies, and the battery terminal voltage cannot directly correspond to the charge/energy in a linear proportion. At the same time, high current charging, the increase of internal resistance will lead to intensified Joule heating effect (Q=I2Rt), bringing side reactions, such as the reaction decomposition of electrolyte, gas production and a series of problems, the risk factor increases suddenly, has an impact on battery safety, the life of non-power battery will be greatly shortened.

01

The anode material

The rapid charging process of lithium battery is the rapid migration and embedding of Li+ in the anode material. The particle size of the cathode material can affect the response time and diffusion path of ions in the electrochemical process of the battery. According to studies, the diffusion coefficient of lithium ions increases with the decrease of the grain size of the material. However, with the decrease of material particle size, there will be serious agglomeration of particles in the production of pulping, resulting in uneven dispersion. At the same time, nanoparticles will reduce the compaction density of the electrode sheet, and increase the contact area with the electrolyte in the process of charge and discharge side reaction, affecting the performance of the battery.

A megbízhatóbb módszer a pozitív elektróda anyagának módosítása bevonattal. Például magának az LFP-nek a vezetőképessége nem túl jó. Az LFP felületének szén- vagy más anyaggal való bevonása javíthatja vezetőképességét, ami elősegíti az akkumulátor gyors töltési teljesítményének javítását.

02

Anód anyagok

Fast charging of lithium battery means that lithium ions can quickly come out and “swim” to the negative electrode, which requires the cathode material to have the ability of fast embedding lithium. The anode materials used for rapid charge of lithium battery include carbon material, lithium titanate and some other new materials.

A szénanyagok esetében a lítium-ionokat előnyösen a grafitba ágyazzák be hagyományos töltés mellett, mivel a lítium beágyazódásának lehetősége hasonló a lítium kicsapódásához. Gyors töltés vagy alacsony hőmérséklet esetén azonban a lítium-ionok kicsapódhatnak a felületen, és dendrit-lítiumot képezhetnek. Amikor a dendrit lítium átszúrta a SEI-t, Li+ másodlagos veszteség keletkezett, és az akkumulátor kapacitása csökkent. Amikor a lítium fém elér egy bizonyos szintet, a negatív elektródától a membránig nő, ami az akkumulátor rövidzárlatának veszélyét okozza.

Ami az LTO-t illeti, a „zero strain” oxigéntartalmú anód anyaghoz tartozik, amely akkumulátoros működés közben nem produkál SEI-t, és lítium-ionnal erősebb kötőképességgel rendelkezik, amely képes megfelelni a gyors töltés és kioldás követelményeinek. Ugyanakkor, mivel SEI nem képződik, az anód anyaga közvetlenül érintkezik az elektrolittal, ami elősegíti a mellékreakciók előfordulását. Az LTO akkumulátoros gáztermelés problémája nem megoldható, csak felületmódosítással lehet enyhíteni.

03

Elektróda folyadék

Amint fentebb említettük, a gyors töltés folyamatában a lítium-ion migrációs sebesség és az elektronátviteli sebesség inkonzisztenciája miatt az akkumulátor nagy polarizációval rendelkezik. Tehát az akkumulátor polarizációja által okozott negatív reakció minimalizálása érdekében az alábbi három pontra van szükség az elektrolit fejlesztéséhez: 1, nagy disszociációjú elektrolit só; 2, oldószer kompozit – alacsonyabb viszkozitású; 3, interfész vezérlés – alacsonyabb membránimpedancia.

04

A gyártási technológia és a gyors töltés kapcsolata

Before, the requirements and influences of fast filling were analyzed from three key materials, such as positive and negative electrode materials and electrode liquid. The following is the process design that has a relatively large impact. The technological parameters of battery production directly affect the migration resistance of lithium ions in each part of the battery before and after battery activation, so the technological parameters of battery preparation have an important influence on the performance of lithium ion battery.

(1) iszap

A hígtrágya tulajdonságaihoz egyrészt szükséges a vezetőképes szer egyenletes eloszlása. Mivel a vezetőszer egyenletesen oszlik el a hatóanyag részecskéi között, egyenletesebb vezető hálózat alakulhat ki a hatóanyag és a hatóanyag, valamint a kollektorfolyadék között, melynek feladata a mikroáram gyűjtése, az érintkezési ellenállás csökkentése, és javíthatja az elektronok mozgási sebességét. Másrészt meg kell akadályozni a vezetőképes szer túlzott szétszóródását. A töltési és kisütési folyamat során az anód és a katód anyagok kristályszerkezete megváltozik, ami a vezetőanyag leválását, növelheti az akkumulátor belső ellenállását és befolyásolhatja a teljesítményt.

(2) Rendkívüli részsűrűség

Elméletileg a multiplikátor akkumulátorok és a nagy kapacitású akkumulátorok nem kompatibilisek. Ha a pozitív és negatív elektródák polarizációs sűrűsége alacsony, a lítium-ionok diffúziós sebessége növelhető, az ion- és elektronmigrációs ellenállás csökkenthető. Minél kisebb a felületi sűrűség, annál vékonyabb az elektróda, és kisebb az elektróda szerkezetének változása is, amelyet a töltésben és a kisülésben lévő lítiumionok folyamatos behelyezése és felszabadulása okoz. Ha azonban a felületi sűrűség túl alacsony, az akkumulátor energiasűrűsége csökken, és a költségek nőnek. Ezért a felületi sűrűséget átfogóan kell mérlegelni. A következő ábra egy példa a lítium-kobalát akkumulátor 6 C-on történő töltésére és 1 C-os kisütésére.

A kép

(3) Poláris darab bevonat konzisztenciája

Korábban egy barátom megkérdezte, hogy a rendkívül részleges sűrűség inkonzisztencia hatással lesz az akkumulátorra? Itt egyébként a gyors töltési teljesítményhez a fő az anódlemez konzisztenciája. Ha a negatív felületi sűrűség nem egyenletes, az élő anyag belső porozitása hengerlés után nagymértékben változik. A porozitás különbsége a belső árameloszlás különbségéhez vezet, ami befolyásolja a SEI kialakulását és teljesítményét az akkumulátor kialakulásának szakaszában, és végső soron befolyásolja az akkumulátor gyors töltési teljesítményét.

(4) Compaction density of pole sheet

Miért kell az oszlopokat tömöríteni? Az egyik az akkumulátor fajlagos energiájának javítása, a másik az akkumulátor teljesítményének javítása. Az optimális tömörítési sűrűség az elektróda anyagától függően változik. A tömörítési sűrűség növekedésével minél kisebb az elektródalemez porozitása, annál szorosabb a kapcsolat a részecskék között, és minél kisebb az elektródalemez vastagsága azonos felületi sűrűség mellett, így a lítium-ionok migrációs útja csökkenthető. Ha a tömörítési sűrűség túl nagy, az elektrolit beszivárgó hatása nem jó, ami tönkreteheti az anyag szerkezetét és a vezetőképes anyag eloszlását, és a későbbi tekercselési probléma lép fel. Hasonlóképpen, a lítium-kobalát akkumulátort 6 °C-on töltik és 1 °C-on kisütik, és a tömörítési sűrűség hatása a kisülési fajlagos kapacitásra a következőképpen látható:

A kép

05

A formáció öregedése és mások

A szén-negatív akkumulátor esetében a képződés – öregedés a lítium akkumulátor kulcsfolyamata, amely befolyásolja a SEI minőségét. A SEI vastagsága nem egyenletes, vagy a szerkezet instabil, ami befolyásolja az akkumulátor gyors töltési kapacitását és élettartamát.

In addition to the above several important factors, the production of cell, charge and discharge system will have a great impact on the performance of lithium battery. With the extension of service time, the battery charging rate should be moderately reduced, otherwise the polarization will be aggravated.

következtetés

A lítium akkumulátorok gyorstöltésének és kisütésének lényege, hogy a lítium-ionok gyorsan beágyazhatók az anód és a katód anyagok közé. Az anyagok tulajdonságai, a folyamattervezés, valamint az akkumulátorok töltési és kisütési rendszere egyaránt befolyásolja a nagyáramú töltés teljesítményét. Az anód és az anódanyagok szerkezeti stabilitása elősegíti a gyors delithium folyamatot anélkül, hogy szerkezeti összeomlást okozna, a lítium ionok az anyag diffúziós sebessége gyorsabb, hogy ellenálljon a nagy áramterhelésnek. Az ionvándorlási sebesség és az elektronátviteli sebesség közötti eltérés miatt polarizáció lép fel a töltési és kisütési folyamatban, ezért a polarizációt minimálisra kell csökkenteni, hogy megakadályozzuk a lítium fém kiválását és csökkentsük az élettartamot befolyásoló képességet.