Li gorî hewcedariyên hevalên komê, li ser têgihiştina barkirina bilez a bateriya lîtiumê biaxivin:

Wêne

Vê diagramê bikar bînin da ku pêvajoya barkirina batterê nîşan bide. Abscissa dem e û ordinate voltaj e. Di qonaxa şarjkirina destpêkê ya battera lîtiumê de, dê pêvajoyek pêş-barkirina heyî ya piçûk hebe, ango CC-ya pêşîn, ku armanc dike ku materyalên anode û katodê aram bike. Dûv re, piştî ku baterî stabîl be, pîlê dikare were guheztin ku bi heyama bilind, ango CC Fast Charge. Di dawiyê de, ew dikeve moda barkirina voltaja domdar (CV). Ji bo battera lîtiumê, pergal dema ku voltaja digihîje 4.2V dest bi moda barkirina voltaja domdar dike, û dema ku voltaja ji nirxek diyarkirî kêmtir dibe, heya ku barkirin bi dawî dibe.

Di tevahiya pêvajoyê de, ji bo bataryayên cihêreng herikên barkirinê yên standard ên cihêreng hene. Mînakî, ji bo hilberên 3C, rêjeya barkirinê ya standard bi gelemperî 0.1C-0.5C ye, dema ku ji bo bataryayên hêza hêza bilind, barkirina standard bi gelemperî 1C ye. Hêza barkirinê ya kêm jî ji bo ewlehiya pîlê tê hesibandin. Ji ber vê yekê, bêje di demên asayî de barkirina bilez, ew e ku meriv bi dehan carî ji nûveya barkirinê ya standard çend caran bilindtir nîşan bide.

Hin kes dibêjin ku barkirina bataryayên lîtiumê mîna rijandina bîrayê ye, bi lez û bi lez tijîkirina bîrê ye, lê bi pir kef. Hêdî ye, hêdî ye, lê pir bibîr e, hişk e. Barkirina bilez ne tenê dema barkirinê xilas dike, di heman demê de zirarê dide pîlê bixwe jî. Ji ber diyardeya polarîzasyonê ya di pîlê de, herika barkirinê ya herî zêde ku ew dikare qebûl bike dê bi zêdebûna çerxa barkirin û dakêşanê re kêm bibe. Dema ku barkirina domdar û tîrêjê barkirinê mezin e, giraniya îyonê li elektrodê zêde dibe û polarîzasyon xurt dibe, û voltaja termînalê ya batterê rasterast nikare bi barkêş / enerjiyê re bi rêjeyek rêzik re têkildar be. Di heman demê de, barkirina niha ya bilind, zêdebûna berxwedana hundurîn dê bibe sedema bihêzbûna bandora germkirinê ya Joule (Q=I2Rt), reaksiyonên alîgir, wek hilweşandina reaksiyonê ya elektrolîtê, hilberîna gazê û rêzek pirsgirêkan, faktora xetereyê. ji nişka ve zêde dibe, bandorek li ser ewlehiya pîlê dike, jiyana batarya ne-hêz dê pir kurt bibe.

01

Materyalên anode

Pêvajoya barkirina bilez a battera lîtiumê koça bilez û bicîkirina Li + di materyalê anode de ye. Mezinahiya parçikê ya materyalê katodê dikare bandorê li dema bersivê û riya belavbûna îyonan di pêvajoya elektrokîmyayî ya pîlê de bike. Li gorî lêkolînan, rêjeya belavbûna îyonên lîtiumê bi kêmbûna gewherê materyalê re zêde dibe. Lêbelê, bi kêmbûna mezinahiya perçeyên materyalê re, dê di hilberîna pulpê de tevliheviyek ciddî ya perçeyan çêbibe, ku di encamê de belavbûna neyeksan dibe. Di heman demê de, nanoparçe dê tîrêjê berhevkirina pelê elektrodê kêm bike, û qada pêwendiya bi elektrolîtê re di pêvajoya berteka alîgir û dakêşanê de zêde bike, bandorê li performansa pîlê bike.

Rêbaza pêbawertir ev e ku meriv materyalê elektrodê erênî bi xêzkirinê biguhezîne. Mînakî, rêgirtina LFP bixwe ne pir baş e. Vekirina rûyê LFP-ê bi materyalê karbonê an materyalên din re dikare guheztina wê baştir bike, ku ji bo baştirkirina performansa barkirina bilez a pîlê alîkar e.

02

Materyalên anode

Barkirina bilez a battera lîtiumê tê vê wateyê ku îyonên lîtiumê zû dikarin derkevin derve û “mele” berbi elektroda neyînî ve biçe, ku hewce dike ku materyalê katodê xwedan şiyana lîtiumê ya bilez be. Materyalên anodê yên ku ji bo barkirina bilez a battera lîtiumê têne bikar anîn materyalê karbonê, lîtium titanate û hin materyalên din ên nû hene.

Ji bo materyalên karbonê, îyonên lîtiumê bi tercîhî di bin şertê barkirina kevneşopî de di nav grafît de têne bicîh kirin ji ber ku potansiyela vegirtina lîtiumê dişibihe ya barîna lîtiumê. Lêbelê, di bin şerta barkirina bilez an germahiya nizm de, dibe ku îyonên lîtiumê li ser rûyê erdê biherike û lîtiumê dendrit çêbike. Dema ku dendrit lîtium SEI qut kir, windabûna duyemîn Li + çêbû û kapasîteya batterê kêm bû. Dema ku metala lîtium digihîje astek diyarkirî, ew ê ji elektroda neyînî berbi diafragmê ve mezin bibe, û dibe sedema xetera çerxa kurt a pîlê.

Wekî ku ji bo LTO, ew ji materyalê anodê ya oksîjenê ya “sifir” e, ku di dema xebata pîlê de SEI-ê çênake, û bi îyona lîtiumê re xwedan şiyana girêdana bihêztir e, ku dikare hewcedariyên barkirina bilez û berdanê bicîh bîne. Di heman demê de, ji ber ku SEI nikare çêbibe, materyalê anodê rasterast bi elektrolîtê re têkilî daynin, ku pêşkeftina reaksiyonên alî çêdike. Pirsgirêka hilberîna gaza batarya LTO nayê çareser kirin, û tenê bi guheztina rûkalê dikare were kêm kirin.

03

şilava elektrodê

Wekî ku li jor behs kir, di pêvajoya barkirina bilez de, ji ber nerazîbûna rêjeya koçberiya îyona lîtium û rêjeya veguheztina elektronê, dê pîlê xwedan polarîzasyonek mezin be. Ji ber vê yekê ji bo kêmkirina reaksiyona neyînî ya ku ji hêla polarîzasyona batterê ve hatî çêkirin, sê xalên jêrîn hewce ne ku elektrolîtê pêşve bibin: 1, xwêya elektrolîtê ya veqetandî ya bilind; 2, pêkhatî ya solvent – vîskozîteya kêmtir; 3, Kontrola navberê – impedansa membranê ya jêrîn.

04

Têkiliya di navbera teknolojiya hilberînê û dagirtina bilez de

Berê, hewcedarî û bandorên dagirtina bilez ji sê materyalên sereke, wekî materyalên elektrodê erênî û neyînî û şilava elektrodê hate analîz kirin. Ya jêrîn sêwirana pêvajoyê ye ku bandorek berbiçav heye. Parametreyên teknolojîk ên hilberîna batterê rasterast bandorê li berxwedana koçberiya îyonên lîtiumê li her perçeyek pîlê dike berî û piştî çalakkirina batterê, ji ber vê yekê parametreyên teknolojîk ên amadekirina batterê bandorek girîng li ser performansa battera ion lîtium heye.

(1) slurry

Ji bo taybetmendiyên slurry, ji aliyekî ve, pêdivî ye ku meriv kargêrê rêkûpêk bi rengek wekhev were belav kirin. Ji ber ku kargêrê veguhêz bi rengek wekhev di nav perçeyên maddeya çalak de tê belav kirin, di navbera maddeya çalak û maddeya çalak û şilava kolektorê de torgilokek veguhêztir a yekgirtî dikare were çêkirin, ku fonksiyona berhevkirina herikîna mîkro heye, berxwedana têkiliyê kêm dike. û dikare rêjeya tevgera elektronan baştir bike. Ji aliyek din ve ew e ku pêşî li belavbûna zêde ya ajansê rêgir bigire. Di pêvajoya barkirin û dakêşandinê de, dê strukturên krîstal ên materyalên anode û katodê biguhezin, ku dibe ku bibe sedema qutbûna kargêrê guhêrbar, berxwedana navxweyî ya pîlê zêde bike, û bandorê li performansê bike.

(2) Dendika pir qismî

Di teoriyê de, bataryayên pirjimar û bataryayên bi kapasîteya bilind li hev nayên. Dema ku dendika polarîzasyona elektrodên erênî û neyînî kêm be, leza belavbûna îyonên lîtiumê dikare were zêdekirin, û berxwedana koçberiya ion û elektron dikare were kêm kirin. Tîrêjiya rûkê her ku kêm be, elektrod ew qas ziravtir dibe, û guheztina strukturên elektrodê ku ji ber ketina domdar û berdana îyonên lîtiumê di barkirin û dakêşanê de çêdibe jî piçûktir e. Lêbelê, heke tîrêjiya rûkalê pir kêm be, dê dendika enerjiyê ya pîlê kêm bibe û lêçûn dê zêde bibe. Ji ber vê yekê, dendika rûberê divê bi berfirehî were hesibandin. Nimûneya jêrîn mînakek bataryaya kobalat a lîtiumê ye ku di 6C de bar dike û di 1C de vediqetîne.

Wêne

(3) Pêkhatina pêlêkirina perçeya polar

Berê, hevalek pirsî, gelo dê nerazîbûna dendika pir qismî bandorek li ser pîlê bike? Li vir bi awayê, ji bo performansa barkirina bilez, ya sereke domdariya plakaya anode ye. Ger tîrêjiya rûbera neyînî ne yekreng be, poroziya hundurîn a materyalê zindî dê piştî gêrkirinê pir cûda bibe. Cûdahiya porozîteyê dê bibe sedema cûdahiya belavkirina niha ya navxweyî, ku dê bandorê li avabûn û performansa SEI-ê di qonaxa damezrandina pîlê de bike, û di dawiyê de bandorê li performansa barkirina bilez a pîlê bike.

(4) Tîrêjiya berhevkirina pelê polê

Çima pêdivî ye ku stûn bêne berhev kirin? Yek jê başkirina enerjiya taybetî ya pîlê ye, ya din çêtirkirina performansa pîlê ye. Tîrêjiya berhevkirina çêtirîn bi materyalê elektrodê re diguhere. Bi zêdebûna tîrêjiya berhevkirinê re, her ku poroziya pelê elektrodê piçûktir bibe, ew qas pêwendiya di navbera perçeyan de nêzîktir dibe, û qalindahiya pelê elektrodê di binê heman dendika rûkê de piçûktir dibe, ji ber vê yekê riya koçberiya îyonên lîtium dikare were kêm kirin. Gava ku dendika berhevkirinê pir mezin be, bandora têketina elektrolîtê ne baş e, ku dibe ku strukturên materyal û belavkirina kargêrê guhêrbar hilweşîne, û dê pirsgirêka pêlêdana paşîn çêbibe. Bi vî rengî, battera kobalatê ya lîtium di 6C de tê barkirin û di 1C de tê dakêşandin, û bandora dendika berhevkirinê li ser kapasîteya taybetî ya dakêşanê wiha tê xuyang kirin:

Wêne

05

Damezrandina pîrbûn û yên din

Ji bo battera neyînî ya karbonê, damezrandin – pîrbûn pêvajoya sereke ya pîlê lîtiumê ye, ku dê bandorê li kalîteya SEI bike. Kûrahiya SEI ne yekreng e an struktur ne aram e, ku dê bandorê li kapasîteya barkirina bilez û jiyana çerxa pîlê bike.

Digel van çend faktorên girîng ên jorîn, hilberîna hucre, barkirin û pergala dakêşanê dê bandorek mezin li ser performansa battera lîtiumê bike. Bi dirêjkirina dema karûbarê re, divê rêjeya barkirina batterê bi nermî were kêm kirin, wekî din dê polarîzasyon xirab bibe.

xelasî

Esasê barkirin û daxistina bilez a bataryayên lîtiumê ev e ku îyonên lîtiumê dikarin bi lez di navbera materyalên anode û katodê de werin veqetandin. Taybetmendiyên maddî, sêwirana pêvajoyê û pergala barkirin û dakêşana bataryayên hemî bandorê li performansa barkirina heyama bilind dikin. Stabiliyeta avahî ya materyalên anode û anodê ji pêvajoya bilez a delithium re bêyî ku bibe sedema hilweşîna avahîsaziyê arîkar e, îyonên lîtiumê di rêjeya belavbûna materyalê de zûtir e, da ku li ber barkirina niha ya bilind bisekinin. Ji ber nerazîbûna di navbera leza koçberiya ion û rêjeya veguheztina elektronê de, polarîzasyon dê di pêvajoya barkirin û dakêşandinê de çêbibe, ji ber vê yekê divê polarîzasyon kêm bibe da ku pêşî li barîna metala lîtiumê bigire û kapasîteya bandorkirina jiyanê kêm bike.