Համաձայն խմբի ընկերների պահանջների, խոսեք լիթիումի մարտկոցի արագ լիցքավորման մասին.

Պատկերն

Օգտագործեք այս գծապատկերը՝ մարտկոցի լիցքավորման գործընթացը պատկերացնելու համար: Աբսցիսան ժամանակն է, իսկ օրդինատը՝ լարումը։ Լիթիումի մարտկոցի լիցքավորման սկզբնական փուլում կլինի փոքր ընթացիկ նախալիցքավորման գործընթաց, այն է՝ CC նախնական լիցքավորումը, որի նպատակն է կայունացնել անոդը և կաթոդը: Դրանից հետո մարտկոցի կայունացումից հետո մարտկոցը կարող է կարգավորվել լիցքավորման բարձր հոսանքով, մասնավորապես՝ CC Fast Charge: Ի վերջո, այն մտնում է մշտական ​​լարման լիցքավորման ռեժիմ (CV): Լիթիումի մարտկոցի համար համակարգը սկսում է մշտական ​​լարման լիցքավորման ռեժիմը, երբ լարումը հասնում է 4.2 Վ-ի, և լիցքավորման հոսանքն աստիճանաբար նվազում է մինչև լիցքավորման ավարտը, երբ լարումը որոշակի արժեքից ցածր է:

Ողջ գործընթացի ընթացքում կան տարբեր ստանդարտ լիցքավորման հոսանքներ տարբեր մարտկոցների համար: Օրինակ, 3C արտադրանքների համար ստանդարտ լիցքավորման հոսանքը սովորաբար կազմում է 0.1C-0.5C, մինչդեռ բարձր էներգիայի մարտկոցների համար ստանդարտ լիցքավորումը սովորաբար 1C է: Լիցքավորման ցածր հոսանքը նույնպես հաշվի է առնվում մարտկոցի անվտանգության համար: Այսպիսով, ասենք սովորական ժամանակ արագ լիցքավորման ժամանակ, դա նշանակում է մի քանի անգամ ավելի բարձր լիցքավորման հոսանք, քան ստանդարտ լիցքավորման հոսանքը տասնյակ անգամ:

Ոմանք ասում են, որ լիթիումային մարտկոցները լիցքավորելը նման է գարեջուր լցնելուն, արագ և արագ լցնել գարեջուրը, բայց շատ փրփուրով: Դանդաղ է, դանդաղ է, բայց շատ գարեջուր է, պինդ է։ Արագ լիցքավորումը ոչ միայն խնայում է լիցքավորման ժամանակը, այլև վնասում է հենց մարտկոցը: Մարտկոցում բևեռացման երևույթի պատճառով լիցքավորման առավելագույն հոսանքը, որը այն կարող է ընդունել, կնվազի լիցքավորման և լիցքաթափման ցիկլի ավելացման հետ: Երբ շարունակական լիցքավորումը և լիցքավորման հոսանքը մեծ են, էլեկտրոդում իոնների կոնցենտրացիան մեծանում է, և բևեռացումը ուժեղանում է, և մարտկոցի տերմինալի լարումը չի կարող ուղղակիորեն համապատասխանել լիցքին/էներգիայի գծային համամասնությամբ: Միևնույն ժամանակ, բարձր հոսանքի լիցքավորումը, ներքին դիմադրության բարձրացումը կհանգեցնի ջուլի տաքացման էֆեկտի ուժեղացմանը (Q=I2Rt), առաջացնելով կողմնակի ռեակցիաներ, ինչպիսիք են էլեկտրոլիտի ռեակցիայի քայքայումը, գազի արտադրությունը և մի շարք խնդիրներ, ռիսկի գործոն։ հանկարծակի մեծանում է, ազդում է մարտկոցի անվտանգության վրա, ոչ սնուցող մարտկոցի կյանքը զգալիորեն կնվազի:

01

Անոդ նյութը

Լիթիումի մարտկոցի արագ լիցքավորման գործընթացը Li+-ի արագ միգրացիան և ներկառուցումն է անոդային նյութի մեջ: Կաթոդի նյութի մասնիկների չափը կարող է ազդել մարտկոցի էլեկտրաքիմիական գործընթացում իոնների արձագանքման ժամանակի և դիֆուզիայի ուղու վրա: Ըստ ուսումնասիրությունների՝ լիթիումի իոնների դիֆուզիոն գործակիցը մեծանում է նյութի հատիկավորության նվազման հետ։ Այնուամենայնիվ, նյութի մասնիկների չափի նվազմամբ, կեղևի արտադրության մեջ տեղի կունենա մասնիկների լուրջ ագլոմերացիա, ինչը կհանգեցնի անհավասար ցրման: Միևնույն ժամանակ, նանոմասնիկները կնվազեցնեն էլեկտրոդի թերթիկի սեղմման խտությունը և կբարձրացնեն էլեկտրոլիտի հետ շփման տարածքը լիցքավորման և լիցքաթափման կողմնակի ռեակցիայի գործընթացում՝ ազդելով մարտկոցի աշխատանքի վրա:

Առավել հուսալի մեթոդը դրական էլեկտրոդի նյութը ծածկույթով փոփոխելն է: Օրինակ, LFP-ի հաղորդունակությունը ինքնին այնքան էլ լավ չէ: LFP-ի մակերեսը ածխածնային նյութով կամ այլ նյութերով ծածկելը կարող է բարելավել դրա հաղորդունակությունը, ինչը նպաստում է մարտկոցի արագ լիցքավորման արդյունավետության բարելավմանը:

02

Անոդային նյութեր

Լիթիումի մարտկոցի արագ լիցքավորումը նշանակում է, որ լիթիումի իոնները կարող են արագ դուրս գալ և «լողալ» դեպի բացասական էլեկտրոդ, ինչը պահանջում է, որ կաթոդի նյութը ունենա լիթիումի արագ ներկառուցման կարողություն։ Լիթիումի մարտկոցի արագ լիցքավորման համար օգտագործվող անոդային նյութերը ներառում են ածխածնային նյութ, լիթիումի տիտանատ և որոշ այլ նոր նյութեր:

Ածխածնային նյութերի դեպքում լիթիումի իոնները գերադասելիորեն տեղադրվում են գրաֆիտի մեջ՝ պայմանական լիցքավորման պայմաններում, քանի որ լիթիումի ներկառուցման ներուժը նման է լիթիումի տեղումների ներուժին: Այնուամենայնիվ, արագ լիցքավորման կամ ցածր ջերմաստիճանի պայմաններում լիթիումի իոնները կարող են նստել մակերեսի վրա և ձևավորել դենդրիտի լիթիում։ Երբ դենդրիտ լիթիումը ծակեց SEI-ը, առաջացավ Li+-ի երկրորդական կորուստ և մարտկոցի հզորությունը նվազեց: Երբ լիթիումի մետաղը հասնում է որոշակի մակարդակի, այն կաճի բացասական էլեկտրոդից մինչև դիֆրագմա՝ առաջացնելով մարտկոցի կարճ միացման վտանգ:

Ինչ վերաբերում է LTO-ին, ապա այն պատկանում է «զրոյական լարվածության» թթվածին պարունակող անոդ նյութին, որը մարտկոցի շահագործման ընթացքում չի արտադրում SEI և ունի ավելի ուժեղ կապակցման ունակություն լիթիումի իոնի հետ, որը կարող է բավարարել արագ լիցքավորման և արձակման պահանջները: Միևնույն ժամանակ, քանի որ SEI-ը չի կարող ձևավորվել, անոդի նյութը ուղղակիորեն կկապվի էլեկտրոլիտի հետ, ինչը նպաստում է կողմնակի ռեակցիաների առաջացմանը: LTO մարտկոցների գազի արտադրության խնդիրը չի կարող լուծվել, և այն կարող է մեղմվել միայն մակերեսի փոփոխությամբ:

03

Էլեկտրոդային հեղուկ

Ինչպես նշվեց վերևում, արագ լիցքավորման գործընթացում, լիթիումի իոնների միգրացիայի արագության և էլեկտրոնների փոխանցման արագության անհամապատասխանության պատճառով, մարտկոցը կունենա մեծ բևեռացում: Այսպիսով, մարտկոցի բևեռացման հետևանքով առաջացած բացասական ռեակցիան նվազագույնի հասցնելու համար էլեկտրոլիտը մշակելու համար անհրաժեշտ են հետևյալ երեք կետերը. 1, լուծիչ կոմպոզիտ – ավելի ցածր մածուցիկություն; 2, ինտերֆեյսի կառավարում – ցածր թաղանթային դիմադրություն:

04

Արտադրության տեխնոլոգիայի և արագ լցոնման միջև կապը

Նախկինում արագ լիցքավորման պահանջներն ու ազդեցությունները վերլուծվել են երեք հիմնական նյութերից, ինչպիսիք են դրական և բացասական էլեկտրոդային նյութերը և էլեկտրոդային հեղուկը: Հետևյալը գործընթացի ձևավորումն է, որն ունի համեմատաբար մեծ ազդեցություն: Մարտկոցի արտադրության տեխնոլոգիական պարամետրերը ուղղակիորեն ազդում են մարտկոցի յուրաքանչյուր մասում լիթիումի իոնների միգրացիոն դիմադրության վրա մարտկոցի ակտիվացումից առաջ և հետո, ուստի մարտկոցի պատրաստման տեխնոլոգիական պարամետրերը կարևոր ազդեցություն ունեն լիթիումի իոնային մարտկոցի աշխատանքի վրա:

(1) փոշի

Լոլիկի հատկությունների համար, մի կողմից, անհրաժեշտ է պահպանել հաղորդիչ նյութը հավասարապես ցրված: Քանի որ հաղորդիչ նյութը հավասարաչափ բաշխված է ակտիվ նյութի մասնիկների միջև, ակտիվ նյութի և ակտիվ նյութի և կոլեկտորային հեղուկի միջև կարող է ձևավորվել ավելի միասնական հաղորդիչ ցանց, որն ունի միկրո հոսանք հավաքելու, շփման դիմադրությունը նվազեցնելու գործառույթ: և կարող է բարելավել էլեկտրոնների շարժման արագությունը: Մյուս կողմից՝ հաղորդիչ նյութի չափից ավելի ցրումը կանխելն է: Լիցքավորման և լիցքաթափման գործընթացում անոդի և կաթոդի նյութերի բյուրեղային կառուցվածքը կփոխվի, ինչը կարող է առաջացնել հաղորդիչ նյութի կեղևը, բարձրացնել մարտկոցի ներքին դիմադրությունը և ազդել աշխատանքի վրա:

(2) Չափազանց մասնակի խտություն

Տեսականորեն, բազմապատկիչ մարտկոցները և մեծ հզորությամբ մարտկոցները անհամատեղելի են: Երբ դրական և բացասական էլեկտրոդների բևեռացման խտությունը ցածր է, լիթիումի իոնների դիֆուզիոն արագությունը կարող է մեծանալ, իսկ իոնների և էլեկտրոնների միգրացիայի դիմադրությունը կարող է կրճատվել: Որքան ցածր է մակերևույթի խտությունը, այնքան ավելի բարակ է էլեկտրոդը, և էլեկտրոդի կառուցվածքի փոփոխությունը, որն առաջանում է լիթիումի իոնների լիցքավորման և լիցքաթափման շարունակական ներդրման և ազատման հետևանքով, նույնպես ավելի փոքր է: Այնուամենայնիվ, եթե մակերեսի խտությունը շատ ցածր է, մարտկոցի էներգիայի խտությունը կնվազի, իսկ արժեքը կաճի: Հետեւաբար, մակերեսային խտությունը պետք է համակողմանիորեն դիտարկել: Հետևյալ նկարը լիթիումի կոբալատի մարտկոցի օրինակ է, որը լիցքավորվում է 6C ջերմաստիճանում և լիցքաթափվում 1C ջերմաստիճանում:

Պատկերն

(3) Բևեռային կտոր ծածկույթի հետևողականությունը

Նախկինում ընկերը հարցրեց, արդյոք ծայրահեղ մասնակի խտության անհամապատասխանությունը ազդեցություն կունենա մարտկոցի վրա: Այստեղ, ի դեպ, արագ լիցքավորման կատարման համար հիմնականը անոդային ափսեի հետևողականությունն է: Եթե ​​բացասական մակերեսի խտությունը միատեսակ չէ, կենդանի նյութի ներքին ծակոտկենությունը մեծապես կտարբերվի գլորումից հետո: Ծակոտկենության տարբերությունը կհանգեցնի ներքին հոսանքի բաշխման տարբերությանը, որը կազդի SEI-ի ձևավորման և կատարման վրա մարտկոցի ձևավորման փուլում և, ի վերջո, կազդի մարտկոցի արագ լիցքավորման աշխատանքի վրա:

(4) բևեռային թերթիկի սեղմման խտությունը

Ինչու՞ է պետք սյուները սեղմել: Մեկը մարտկոցի հատուկ էներգիան բարելավելն է, մյուսը՝ մարտկոցի աշխատանքը բարելավելը: Կծկման օպտիմալ խտությունը տատանվում է էլեկտրոդի նյութից կախված: Կծկման խտության աճով, որքան փոքր է էլեկտրոդի թերթիկի ծակոտկենությունը, այնքան ավելի սերտ է կապը մասնիկների միջև, և այնքան փոքր է էլեկտրոդի թերթիկի հաստությունը նույն մակերեսի խտության տակ, ուստի Լիթիումի իոնների միգրացիոն ուղին կարող է կրճատվել: Երբ խտացման խտությունը չափազանց մեծ է, էլեկտրոլիտի ներթափանցման ազդեցությունը լավ չէ, ինչը կարող է ոչնչացնել նյութի կառուցվածքը և հաղորդիչ նյութի բաշխումը, և հետագայում ոլորման խնդիր կառաջանա: Նմանապես, լիթիումի կոբալատ մարտկոցը լիցքավորվում է 6C և լիցքաթափվում 1C ջերմաստիճանում, իսկ խտացման խտության ազդեցությունը լիցքաթափման հատուկ հզորության վրա ցուցադրվում է հետևյալ կերպ.

Պատկերն

05

Ձևավորման ծերացումը և այլն

Ածխածնային բացասական մարտկոցի համար ձևավորումը՝ ծերացումը լիթիումային մարտկոցի առանցքային գործընթացն է, որը կազդի SEI-ի որակի վրա: SEI-ի հաստությունը միատեսակ չէ կամ կառուցվածքը անկայուն է, ինչը կազդի մարտկոցի արագ լիցքավորման հզորության և ցիկլի կյանքի վրա:

Բացի վերը նշված մի քանի կարևոր գործոններից, բջջային, լիցքավորման և լիցքաթափման համակարգի արտադրությունը մեծ ազդեցություն կունենա լիթիումի մարտկոցի աշխատանքի վրա: Սպասարկման ժամկետի երկարացմամբ մարտկոցի լիցքավորման արագությունը պետք է չափավոր կրճատվի, հակառակ դեպքում բևեռացումը կսրվի:

ամփոփում

Լիթիումի մարտկոցների արագ լիցքավորման և լիցքաթափման էությունը կայանում է նրանում, որ լիթիումի իոնները կարող են արագորեն ներկառուցվել անոդի և կաթոդի նյութերի միջև: Նյութի հատկությունները, գործընթացի ձևավորումը և մարտկոցների լիցքավորման և լիցքավորման համակարգը ազդում են բարձր հոսանքի լիցքավորման աշխատանքի վրա: Անոդի և անոդի նյութերի կառուցվածքային կայունությունը նպաստում է դելիթիումի արագ գործընթացին՝ առանց կառուցվածքային փլուզման պատճառելու, նյութի դիֆուզիոն արագությամբ լիթիումի իոններն ավելի արագ են՝ բարձր հոսանքի լիցքավորմանը դիմակայելու համար: Իոնների միգրացիայի արագության և էլեկտրոնների փոխանցման արագության անհամապատասխանության պատճառով լիցքավորման և լիցքաթափման գործընթացում բևեռացումը տեղի կունենա, ուստի բևեռացումը պետք է նվազագույնի հասցվի՝ կանխելու լիթիումի մետաղի տեղումները և նվազեցնելու կյանքի վրա ազդելու հնարավորությունը: