In base alle esigenze degli amici del gruppo, parlare della comprensione della ricarica rapida della batteria al litio:

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Utilizzare questo diagramma per illustrare il processo di ricarica della batteria. L’ascissa è il tempo e l’ordinata è la tensione. Nella fase di carica iniziale della batteria al litio, ci sarà un piccolo processo di precarica corrente, vale a dire la precarica CC, che mira a stabilizzare i materiali dell’anodo e del catodo. Successivamente, la batteria può essere regolata su Carica con corrente elevata, ovvero CC Fast Charge, dopo che la batteria è stabile. Infine, entra nella modalità di carica a tensione costante (CV). Per la batteria al litio, il sistema avvia la modalità di carica a tensione costante quando la tensione raggiunge i 4.2 V e la corrente di carica diminuisce gradualmente fino a quando la carica termina quando la tensione è inferiore a un certo valore.

Durante l’intero processo, esistono diverse correnti di carica standard per batterie diverse. Ad esempio, per i prodotti 3C, la corrente di carica standard è generalmente 0.1C-0.5C, mentre per le batterie ad alta potenza, la carica standard è generalmente 1C. Anche la bassa corrente di carica è considerata per la sicurezza della batteria. Quindi, diciamo in tempi normali, la ricarica rapida, è indicare una corrente di carica diverse volte superiore a quella standard fino a decine di volte.

Alcune persone dicono che caricare le batterie al litio è come versare birra, velocemente e riempire velocemente la birra, ma con molta schiuma. È lento, è lento, ma è un sacco di birra, è solido. La ricarica rapida non solo consente di risparmiare tempo di ricarica, ma danneggia anche la batteria stessa. A causa del fenomeno di polarizzazione della batteria, la corrente di carica massima che può accettare diminuirà all’aumentare del ciclo di carica e scarica. Quando la carica continua e la corrente di carica sono grandi, la concentrazione di ioni all’elettrodo aumenta e la polarizzazione si intensifica e la tensione ai terminali della batteria non può corrispondere direttamente alla carica/energia in una proporzione lineare. Allo stesso tempo, la carica ad alta corrente, l’aumento della resistenza interna porterà ad un intensificato effetto di riscaldamento Joule (Q=I2Rt), portando reazioni collaterali, come la reazione di decomposizione dell’elettrolita, la produzione di gas e una serie di problemi, il fattore di rischio aumenta improvvisamente, ha un impatto sulla sicurezza della batteria, la durata della batteria non alimentata sarà notevolmente ridotta.

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Il materiale dell’anodo

Il processo di ricarica rapida della batteria al litio è la migrazione rapida e l’incorporamento di Li+ nel materiale dell’anodo. La dimensione delle particelle del materiale del catodo può influenzare il tempo di risposta e il percorso di diffusione degli ioni nel processo elettrochimico della batteria. Secondo gli studi, il coefficiente di diffusione degli ioni di litio aumenta con la diminuzione della granulometria del materiale. Tuttavia, con la diminuzione della dimensione delle particelle del materiale, si verificherà una grave agglomerazione di particelle nella produzione di pasta, con conseguente dispersione non uniforme. Allo stesso tempo, le nanoparticelle ridurranno la densità di compattazione del foglio dell’elettrodo e aumenteranno l’area di contatto con l’elettrolita nel processo di reazione laterale di carica e scarica, influenzando le prestazioni della batteria.

Il metodo più affidabile consiste nel modificare il materiale dell’elettrodo positivo mediante rivestimento. Ad esempio, la conduttività della stessa LFP non è molto buona. Rivestire la superficie di LFP con materiale in carbonio o altri materiali può migliorarne la conduttività, il che contribuisce a migliorare le prestazioni di ricarica rapida della batteria.

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Materiali anodici

La ricarica rapida della batteria al litio significa che gli ioni di litio possono uscire rapidamente e “nuotare” verso l’elettrodo negativo, il che richiede che il materiale del catodo abbia la capacità di incorporare rapidamente il litio. I materiali dell’anodo utilizzati per la ricarica rapida della batteria al litio includono materiale in carbonio, titanato di litio e alcuni altri nuovi materiali.

Per i materiali in carbonio, gli ioni di litio sono preferibilmente incorporati nella grafite nelle condizioni di carica convenzionale perché il potenziale dell’incorporamento del litio è simile a quello della precipitazione del litio. Tuttavia, in condizioni di carica rapida o bassa temperatura, gli ioni di litio possono precipitare sulla superficie e formare litio dendrite. Quando il litio dendrite ha perforato il SEI, è stata causata una perdita secondaria di Li+ e la capacità della batteria è stata ridotta. Quando il litio metallico raggiunge un certo livello, crescerà dall’elettrodo negativo al diaframma, causando il rischio di cortocircuito della batteria.

Per quanto riguarda LTO, appartiene al materiale anodico contenente ossigeno “a sforzo zero”, che non produce SEI durante il funzionamento a batteria e ha una capacità di legame più forte con gli ioni di litio, che può soddisfare i requisiti di carica e rilascio rapidi. Allo stesso tempo, poiché non è possibile formare SEI, il materiale dell’anodo entrerà direttamente in contatto con l’elettrolita, il che favorisce il verificarsi di reazioni collaterali. Il problema della generazione di gas della batteria LTO non può essere risolto e può essere alleviato solo modificando la superficie.

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Liquido dell’elettrodo

Come accennato in precedenza, nel processo di ricarica rapida, a causa dell’incoerenza della velocità di migrazione degli ioni di litio e della velocità di trasferimento degli elettroni, la batteria avrà una grande polarizzazione. Quindi, per ridurre al minimo la reazione negativa causata dalla polarizzazione della batteria, sono necessari i seguenti tre punti per sviluppare l’elettrolita: 1, sale elettrolitico ad alta dissociazione; 2, composito a solvente – viscosità inferiore; 3, controllo interfaccia – impedenza di membrana inferiore.

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Il rapporto tra tecnologia di produzione e riempimento veloce

In precedenza, i requisiti e le influenze del riempimento rapido venivano analizzati da tre materiali chiave, come i materiali per elettrodi positivi e negativi e il liquido per elettrodi. Quello che segue è il design del processo che ha un impatto relativamente grande. I parametri tecnologici della produzione della batteria influenzano direttamente la resistenza alla migrazione degli ioni di litio in ciascuna parte della batteria prima e dopo l’attivazione della batteria, quindi i parametri tecnologici della preparazione della batteria hanno un’influenza importante sulle prestazioni della batteria agli ioni di litio.

(1) liquame

Per le proprietà dell’impasto liquido, da un lato, è necessario mantenere l’agente conduttivo uniformemente disperso. Poiché l’agente conduttivo è distribuito uniformemente tra le particelle della sostanza attiva, si può formare una rete conduttiva più uniforme tra la sostanza attiva e la sostanza attiva e il fluido collettore, che ha la funzione di raccogliere micro correnti, riducendo la resistenza di contatto, e può migliorare la velocità di movimento degli elettroni. D’altra parte è quello di prevenire la dispersione eccessiva di agente conduttivo. Durante il processo di carica e scarica, la struttura cristallina dei materiali dell’anodo e del catodo cambierà, il che potrebbe causare il distacco dell’agente conduttivo, aumentare la resistenza interna della batteria e influire sulle prestazioni.

(2) Densità estremamente parziale

In teoria, le batterie moltiplicatrici e le batterie ad alta capacità sono incompatibili. Quando la densità di polarizzazione degli elettrodi positivo e negativo è bassa, la velocità di diffusione degli ioni di litio può essere aumentata e la resistenza alla migrazione di ioni ed elettroni può essere ridotta. Più bassa è la densità superficiale, più sottile è l’elettrodo e anche il cambiamento della struttura dell’elettrodo causato dall’inserimento e dal rilascio continui di ioni di litio in carica e scarica è minore. Tuttavia, se la densità superficiale è troppo bassa, la densità energetica della batteria sarà ridotta e il costo aumenterà. Pertanto, la densità superficiale dovrebbe essere considerata in modo completo. La figura seguente è un esempio di batteria al litio cobalto che si carica a 6°C e si scarica a 1°C.

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(3) Consistenza del rivestimento del pezzo polare

Prima, ha chiesto un amico, l’incoerenza di densità estremamente parziale avrà un impatto sulla batteria? Qui tra l’altro, per prestazioni di ricarica rapida, l’essenziale è la consistenza della piastra dell’anodo. Se la densità superficiale negativa non è uniforme, la porosità interna del materiale vivente varierà notevolmente dopo la laminazione. La differenza di porosità porterà alla differenza di distribuzione della corrente interna, che influenzerà la formazione e le prestazioni di SEI nella fase di formazione della batteria e, in definitiva, influenzerà le prestazioni di ricarica rapida della batteria.

(4) Densità di compattazione del foglio del palo

Perché i pali devono essere compattati? Uno è migliorare l’energia specifica della batteria, l’altro è migliorare le prestazioni della batteria. La densità di compattazione ottimale varia con il materiale dell’elettrodo. Con l’aumento della densità di compattazione, minore è la porosità del foglio dell’elettrodo, più stretta è la connessione tra le particelle e minore è lo spessore del foglio dell’elettrodo con la stessa densità superficiale, quindi il percorso di migrazione degli ioni di litio può essere ridotto. Quando la densità di compattazione è troppo grande, l’effetto di infiltrazione dell’elettrolita non è buono, il che può distruggere la struttura del materiale e la distribuzione dell’agente conduttivo e si verificherà il successivo problema di avvolgimento. Allo stesso modo, la batteria al cobalto di litio viene caricata a 6°C e scaricata a 1°C e l’influenza della densità di compattazione sulla capacità specifica di scarica è mostrata come segue:

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Formazione invecchiamento e altri

Per la batteria negativa al carbonio, la formazione – invecchiamento è il processo chiave della batteria al litio, che influirà sulla qualità del SEI. Lo spessore di SEI non è uniforme o la struttura è instabile, il che influirà sulla capacità di ricarica rapida e sulla durata del ciclo della batteria.

Oltre ai suddetti diversi fattori importanti, la produzione di celle, il sistema di carica e scarica avrà un grande impatto sulle prestazioni della batteria al litio. Con l’estensione del tempo di servizio, la velocità di carica della batteria dovrebbe essere moderatamente ridotta, altrimenti la polarizzazione sarà aggravata.

conclusione

L’essenza della carica e scarica rapida delle batterie al litio è che gli ioni di litio possono essere rapidamente disinglobati tra i materiali dell’anodo e del catodo. Le proprietà del materiale, la progettazione del processo e il sistema di carica e scarica delle batterie influiscono tutti sulle prestazioni della carica ad alta corrente. La stabilità strutturale dei materiali dell’anodo e dell’anodo favorisce il rapido processo del delitio senza causare il collasso strutturale, gli ioni di litio nella velocità di diffusione del materiale sono più veloci, al fine di resistere alla carica ad alta corrente. A causa della mancata corrispondenza tra la velocità di migrazione ionica e la velocità di trasferimento degli elettroni, la polarizzazione si verificherà nel processo di carica e scarica, quindi la polarizzazione dovrebbe essere ridotta al minimo per prevenire la precipitazione del metallo di litio e ridurre la capacità di influenzare la vita.