Laut den Ufuerderunge vun de Grupp Frënn, schwätzt iwwer d’Verstoe vu Lithium Batterie Schnellladung:

D’Bild

Benotzt dëst Diagramm fir de Prozess vun der Batterieladung ze illustréieren. D’Abscissa ass Zäit an d’Ordinate ass Spannung. Op der éischter Opluedstatioun vun der Lithium Batterie gëtt et e klengen aktuellen Pre-Ladeprozess, nämlech CC Pre-Lade, deen d’Anode- an d’Kathodematerial ze stabiliséieren zielt. Duerno kann d’Batterie ugepasst ginn op Charge mat héije Stroum, nämlech CC Fast Charge, nodeems d’Batterie stabil ass. Endlech geet et an de konstante Spannungsopluedmodus (CV). Fir Lithium Batterie, fänkt de System konstante Volt Opluedstatiounen Modus wann d’Spannung erreecht 4.2V, an der Opluedstatiounen aktuell reduzéiert graduell bis d’Opluedstatiounen Enn wann d’Spannung manner wéi e bestëmmte Wäert ass.

Wärend dem ganze Prozess ginn et verschidde Standard-Ladestroum fir verschidde Batterien. Zum Beispill, fir 3C Produkter ass de Standard Ladestroum allgemeng 0.1C-0.5C, wärend fir High-Power Power Batterien d’Standard Opluedstatioun allgemeng 1C ass. Den nidderegen Ladestroum gëtt och fir d’Sécherheet vun der Batterie berücksichtegt. Also, sot zu normalen Zäite séier Laden, et ass e puer Mol méi héich wéi Standard Ladungsstroum op Zénger Mol ze weisen.

E puer Leit soen datt d’Lithiumbatterien oplueden ass wéi d’Bier ze schëdden, séier a séier Béier ze fëllen, awer mat vill Schaum. Et ass lues, et ass lues, awer et ass vill Béier, et ass zolidd. Schnell Laden spuert net nëmmen Ladezäit, mee beschiedegt och d’Batterie selwer. Wéinst dem Polariséierungsphenomen an der Batterie wäert de maximale Ladestroum, deen et akzeptéiere kann, erofgoen mat der Erhéijung vum Ladungs- an Entladungszyklus. Wann d’kontinuéierlech Opluedstatioun an de Ladestroum grouss ass, erhéicht d’Ionkonzentratioun op der Elektrode an d’Polariséierung verstäerkt, an d’Batterieklemmspannung kann net direkt mat der Ladung / Energie an engem linearem Verhältnis entspriechen. Zur selwechter Zäit wäert d’Héichstroumladung, d’Erhéijung vun der interner Resistenz zu verstäerkten Joule Heizungseffekt (Q=I2Rt) féieren, Niewewierkunge bréngen, wéi d’Reaktioun Zersetzung vun Elektrolyt, Gasproduktioun an eng Rei vu Probleemer, de Risikofaktor erhéicht plötzlech, huet en Impakt op d’Batteriesécherheet, d’Liewen vun der Net-Muecht Batterie gëtt staark verkierzt.

01

D’Anode Material

De schnelle Ladeprozess vun der Lithium Batterie ass déi séier Migratioun an d’Inbedding vu Li + am Anodematerial. D’Partikelgréisst vum Kathodematerial kann d’Äntwertzäit an d’Diffusiounswee vun den Ionen am elektrochemesche Prozess vun der Batterie beaflossen. Laut Studien erhéicht den Diffusiounskoeffizient vu Lithiumionen mat der Ofsenkung vun der Korngréisst vum Material. Wéi och ëmmer, mat der Ofsenkung vun der Materialpartikelgréisst, gëtt et sérieux Agglomeratioun vu Partikelen an der Produktioun vu Pulping, wat zu enger ongläicher Dispersioun resultéiert. Zur selwechter Zäit wäerten d’Nanopartikel d’Verdichtungsdicht vun der Elektrodenplack reduzéieren, an d’Kontaktfläche mam Elektrolyt am Prozess vun der Ladung an der Entladungssäitreaktioun erhéijen, wat d’Leeschtung vun der Batterie beaflosst.

Déi méi zouverléisseg Method ass d’positiv Elektrodenmaterial duerch Beschichtung z’änneren. Zum Beispill ass d’Konduktivitéit vum LFP selwer net ganz gutt. D’Beschichtung vun der Uewerfläch vum LFP mat Kuelestoffmaterial oder aner Materialien kann seng Konduktivitéit verbesseren, wat fir d’Verbesserung vun der Schnellladungsleistung vun der Batterie bäidréit.

02

Anode Material

Fast Opluedstatiounen vun Lithium Batterie heescht, datt Lithium Ionen séier eraus kommen kann an “schwammen” op déi negativ Elektrode, déi verlaangt de cathode Material d’Fähegkeet vun séier embedding Lithium ze hunn. D’Anodematerialien, déi fir séier Ladung vun der Lithiumbatterie benotzt ginn, enthalen Kuelestoffmaterial, Lithiumtitanat an e puer aner nei Materialien.

Fir Kuelestoffmaterialien gi Lithiumionen am léifsten a Grafit ënner der Bedingung vun der konventioneller Ladung agebonnen, well d’Potenzial vu Lithiumbebauung ähnlech ass wéi dee vu Lithium Nidderschlag. Wéi och ëmmer, ënner dem Bedingung vu schnelle Laden oder niddereger Temperatur, kënnen Lithiumionen op der Uewerfläch ausfällen an Dendrit Lithium bilden. Wann dendrite Lithium punktéiert SEI, Li + sekundär Verloscht war verursaacht an Batterie Muecht reduzéiert. Wann d’Lithiummetall e gewëssen Niveau erreecht, wäert et vun der negativer Elektrode op d’Membran wuessen, wat de Risiko vun der Batterie Kuerzschluss verursaacht.

Wéi fir LTO, gehéiert et zu der “Null-Belaaschtung” Sauerstoff-haltege Anode Material, déi net SEI während Batterie Operatioun produzéiert, an huet méi staark bindender Fähegkeet mat Lithium Ion, déi den Ufuerderunge vun séier charge treffen kann an Fräisetzung. Zur selwechter Zäit, well SEI net geformt ka ginn, wäert d’Anodematerial direkt mam Elektrolyt kontaktéieren, wat d’Optriede vu Säitreaktiounen fördert. De Problem vun der LTO Batterie Gas Generatioun kann net geléist ginn, a kann nëmmen duerch Uewerfläch Modifikatioun erliichtert ginn.

03

Elektroden Flëssegkeet

Wéi uewen ernimmt, am Prozess vun schnell Opluedstatiounen, wéinst der Inkonsistenz vun Lithium Ion Migratioun Taux an Elektronen Transfermaart Taux, wäert d’Batterie eng grouss Polarisatioun hunn. Also fir déi negativ Reaktioun, déi duerch Batteriepolariséierung verursaacht gëtt, ze minimiséieren, sinn déi folgend dräi Punkte gebraucht fir den Elektrolyt z’entwéckelen: 1, héich Dissoziatioun Elektrolyt Salz; 2, Léisungsmëttelkomposit – manner Viskositéit; 3, Interface Kontroll – ënneschten Membran Impedanz.

04

D’Relatioun tëscht Produktiounstechnologie a séier Füllung

Virdru goufen d’Ufuerderungen an d’Afloss vun der schneller Füllung aus dräi Schlësselmaterialien analyséiert, sou wéi positiv an negativ Elektrodenmaterialien an Elektrodenflëssegkeet. Déi folgend ass de Prozessdesign deen e relativ groussen Impakt huet. Déi technologesch Parameteren vun der Batterieproduktioun beaflossen direkt d’Migratiounsresistenz vu Lithium-Ionen an all Deel vun der Batterie virun an no der Batterieaktivéierung, sou datt d’technologesch Parameteren vun der Batteriepräparatioun e wichtegen Afloss op d’Leeschtung vun der Lithium-Ion Batterie hunn.

(1) Schlupp

Fir d’Eegeschafte vun der Schleimhaut, op der enger Säit, ass et néideg de konduktiven Agent gleichméisseg ze verdeelen. Well de konduktiven Agent gleichméisseg tëscht de Partikele vun der aktiver Substanz verdeelt ass, kann e méi eenheetleche leidend Netzwierk tëscht der aktiver Substanz an der aktiver Substanz an der Sammlerflëssegkeet geformt ginn, déi d’Funktioun huet de Mikrostroum ze sammelen, d’Kontaktresistenz ze reduzéieren, a kann d’Bewegungsquote vun Elektronen verbesseren. Op der anerer Säit ass d’Iwwerdispersioun vum konduktiven Agent ze vermeiden. Am Lade- an Entladungsprozess ännert sech d’Kristallstruktur vun den Anoden an d’Kathodematerialien, wat d’Peelung vum konduktiven Agent verursaache kann, d’intern Resistenz vun der Batterie erhéijen an d’Performance beaflossen.

(2) Extrem deelweis Dicht

An der Theorie sinn Multiplikatorbatterien a Batterien mat héijer Kapazitéit inkompatibel. Wann d’Polariséierungsdicht vun de positiven an negativen Elektroden niddereg ass, kann d’Diffusiounsgeschwindegkeet vu Lithiumionen erhéicht ginn, an d’Ion- an Elektronemigratiounsresistenz kann reduzéiert ginn. Wat méi niddereg d’Uewerflächendicht ass, wat méi dënn d’Elektrode ass, an d’Verännerung vun der Elektrodenstruktur verursaacht duerch d’kontinuéierlech Insertion a Verëffentlechung vu Lithiumionen a Charge an Entladung ass och méi kleng. Wann d’Uewerflächendicht awer ze niddreg ass, gëtt d’Energiedicht vun der Batterie reduzéiert an d’Käschte ginn erop. Dofir, soll d’Uewerfläch Dicht ëmfaassend considéréiert ginn. Déi folgend Figur ass e Beispill vu Lithium Kobalat Batterie Opluedstatioun bei 6C an Entladung bei 1C.

D’Bild

(3) Polar Stéck Beschichtung Konsequenz

Virun, huet e Frënd gefrot, wäert extrem partiell Dicht Inkonsistenz en Impakt op d’Batterie hunn? Hei iwwregens, fir séier Opluedstatioun, ass den Haaptgrond d’Konsistenz vun der Anodeplack. Wann d’negativ Uewerflächendicht net eenheetlech ass, wäert d’intern Porositéit vum liewegen Material staark nom Walzen variéieren. D’Differenz vun porosity wäert zu der Differenz vun intern aktuell Verdeelung Féierung, déi d’Formatioun an Leeschtung vun SEI an der Formatioun Etapp vun Batterie Afloss wäert, a schlussendlech Afloss op d’séier Opluedstatiounen Leeschtung vun Batterie.

(4) Compaction Dicht vun Pole Blat

Firwat musse Pole kompaktéiert ginn? Eent ass d’spezifesch Energie vun der Batterie ze verbesseren, déi aner ass d’Performance vun der Batterie ze verbesseren. Déi optimal Verdichtungsdicht variéiert mam Elektrodenmaterial. Mat der Erhéijung vun der Verdichtungsdicht, wat méi kleng d’Porositéit vun der Elektrodenplack ass, wat méi no d’Verbindung tëscht Partikelen ass, a wat méi kleng d’Dicke vun der Elektrodenplack ënner der selwechter Uewerflächendicht ass, sou datt de Migratiounswee vu Lithium-Ionen reduzéiert ka ginn. Wann d’Verdichtungsdicht ze grouss ass, ass d’Infiltratiounseffekt vum Elektrolyt net gutt, wat d’Materialstruktur an d’Verdeelung vum konduktiven Agent zerstéiere kann, an de spéider Wicklungsproblem wäert optrieden. Ähnlech gëtt d’Lithiumkobalatbatterie bei 6C gelueden an bei 1C entlooss, an den Afloss vun der Verdichtungsdicht op d’Entladungsspezifesch Kapazitéit gëtt wéi follegt gewisen:

D’Bild

05

Formatioun Alterung an anerer

Fir Kuelestoff negativ Batterie, Formatioun – Alterung ass de Schlëssel Prozess vun Lithium Batterie, déi d’Qualitéit vun SEI Afloss wäert. D’Dicke vum SEI ass net eenheetlech oder d’Struktur ass onbestänneg, wat d’Schnellladungskapazitéit an d’Zyklusliewen vun der Batterie beaflosst.

Zousätzlech zu den uewe e puer wichtege Faktoren, wäert d’Produktioun vun Zell, Laden an Entladungssystem e groussen Impakt op d’Leeschtung vun der Lithium Batterie hunn. Mat der Verlängerung vun der Servicezäit soll d’Batterie-Ladegeschwindegkeet mëttelméisseg reduzéiert ginn, soss gëtt d’Polariséierung verschäerft.

Conclusioun komm

D’Essenz vum schnelle Laden an Entladung vu Lithiumbatterien ass datt Lithiumionen séier tëscht Anode- a Kathodematerialien ofgebaut kënne ginn. D’Materialeigenschaften, d’Prozessdesign an d’Lade- an Entladungssystem vun de Batterien beaflossen all d’Leeschtung vun der héijer Stroumladung. D’strukturell Stabilitéit vun Anode- an Anodematerialien ass förderlech fir de schnelle Delithiumprozess ouni strukturellen Zesummebroch ze verursaachen, Lithiumionen an der Materialdiffusiounsrate ass méi séier, fir héich Stroumladung ze widderstoen. Wéinst dem Mëssverständnis tëscht Ionemigratiounsgeschwindegkeet an Elektronentransferrate wäert d’Polariséierung am Oplued- an Entladungsprozess optrieden, sou datt d’Polariséierung miniméiert gëtt fir d’Nidderschlag vu Lithiummetall ze vermeiden an d’Kapazitéit ze reduzéieren fir d’Liewen ze beaflossen.