TianJinlishen, Guoxuan Hi-Tech sy ny ekipa hafa dia tena nahavita ny fikarohana sy ny fampandrosoana ny 300 Wh/kg herinaratra bateria. Ankoatr’izay dia mbola misy sampana marobe manatanteraka asa fampandrosoana sy fikarohana mifandraika amin’izany.

Ny firafitry ny bateria lithium-ion fonosana malefaka matetika dia misy electrodes tsara, electrodes ratsy, separator, electrolytes, ary fitaovana fanampiny ilaina, toy ny tabilao, kasety ary plastika aluminium. Araka ny filan’ny fifanakalozan-kevitra, ny mpanoratra ity taratasy ity dia mizara ho sokajy roa ny akora ao amin’ny batterie lithium-ion malemilemy: ny fampifangaroana ny singa pole sy ny fitaovana tsy misy angovo. Ny singa sombin-kazo dia manondro electrode tsara miampy electrode ratsy, ary ny electrodes tsara rehetra sy ny ratsy electrode azo heverina ho toy ny fitambaran’ny singa tapa-tongony ahitana singa maromaro tsato-kazo; Ny akora angovo tsy mandray anjara dia manondro ny akora hafa rehetra afa-tsy ny fitambaran’ireo singa tapa-kazo, toy ny diaphragm, electrolytes, pole lugs, plastika aluminium, kasety fiarovana ary famaranana. kasety sns. Ho an’ny LiMO 2 mahazatra (M = Co, Ni ary Ni-Co-Mn, sns.) / rafitra karbaona Li-ion batteries, ny fitambaran’ny singa pole dia mamaritra ny fahafaha-manao sy ny angovon’ny bateria.

Amin’izao fotoana izao, mba hanatratrarana ny tanjona 300Wh/kg ny bateria faobe manokana angovo, ny tena fomba dia ahitana:

(1) Mifidiana rafitra fitaovana avo lenta, ny electrode tsara dia vita amin’ny ternary nikela avo, ary ny electrode ratsy dia vita amin’ny karbaona silisiôma;

(2) Mamolavola electrolyte avo lenta mba hanatsarana ny fiampangana tapaka;

(3) Optimize ny fandrafetana ny tsara sy ny ratsy electrode slurry ary hampitombo ny ampahany ny mavitrika fitaovana ao amin’ny electrode;

(4) Ampiasao ny foil varahina manify sy ny foil aluminium mba hampihenana ny isan’ny mpanangona ankehitriny;

(5) Ampitomboy ny habetsaky ny coating ny electrodes tsara sy ratsy, ary hampitombo ny ampahany amin’ny fitaovana mavitrika ao amin’ny electrodes;

(6) Mifehy ny habetsahan’ny electrolyte, mampihena ny habetsahan’ny electrolyte ary mampitombo ny angovo manokana ny lithium-ion bateria;

(7) Amboary ny firafitry ny bateria ary ahena ny ampahany amin’ny tabilao sy ny fitaovana fonosana ao anaty batterie.

Anisan’ireo karazana batterie telo misy cylindrical, akorandriaka mafy efamira ary takelaka vita amin’ny fonosana malefaka, ny batterie malefaka dia manana ny toetran’ny famolavolana malefaka, ny lanjany maivana, ny fanoherana anatiny ambany, tsy mora mipoaka, ary ny tsingerina maro, ary ny angovo manokana. ny fahombiazan’ny bateria dia miavaka ihany koa. Noho izany, ny bateria lithium-ion mahery vaika vita amin’ny laminated dia lohahevitra fikarohana mafana amin’izao fotoana izao. Ao amin’ny dingan’ny famolavolana modely amin’ny bateria lithium-ion laminated malefaka, ny fari-pahaizana lehibe dia azo zaraina amin’ireto lafiny enina manaraka ireto. Ny telo voalohany dia azo heverina ho faritana amin’ny haavon’ny rafitra electrochemical sy ny fitsipiky ny famolavolana, ary ny telo farany dia matetika ny famolavolana modely. variables of interest.

(1) Ny fitaovana sy ny famolavolana electrode tsara sy ratsy;

(2) Ny hakitroky ny compaction ny tsara sy ny ratsy electrodes;

(3) Ny tahan’ny fahafahan’ny electrode miiba (N) amin’ny fahafahan’ny electrode positive (P) (N / P);

(4) Ny isan’ny singa poleta (mitovy amin’ny isan’ny tsato-kazo tsara);

(5) Positive electrode coating habetsan’ny (mifototra amin’ny N / P fanapahan-kevitra, voalohany mamaritra ny tsara electrode coating habe, ary avy eo dia mamaritra ny ratsy electrode coating habe);

(6) Ny faritra tokana amin’ny electrode tsara tokana (voafarana amin’ny halavany sy ny sakan’ny electrode positive, rehefa voafaritra ny halavany sy ny sakan’ny electrode positive, dia voafaritra ihany koa ny haben’ny electrode ratsy, ary azo fantarina ny haben’ny sela).

Voalohany, araka ny literatiora [1], ny fiantraikan’ny isan’ny singa pole, ny habetsaky ny coating electrode positive ary ny faritra tokana amin’ny ampahany electrode positive iray amin’ny angovo manokana sy ny hakitroky ny angovo. bateria no resahina. Ny angovo manokana (ES) an’ny bateria dia azo aseho amin’ny fika (1).

picture

Ao amin’ny formula (1): x dia ny isan’ny electrodes tsara ao anaty bateria; y dia ny habetsan’ny coating ny electrode tsara, kg/m2; z dia ny faritra tokana amin’ny electrode tsara tokana, m2; x∈N*, y > 0, z > 0; e(y, z) dia ny angovo azon’ny singam-bato iray, Wh, aseho amin’ny formula (2) ny fikajiana kajy.

picture

Ao amin’ny formula (2): DAV dia ny salan’isa fivoahana malefaka, V; PC dia ny tahan’ny ny faobe ny tsara electrode fitaovana mavitrika amin’ny fitambaran’ny faobe ny tsara electrode fitaovana mavitrika miampy conductive mpandraharaha sy ny binder,%; SCC dia ny fahaiza-manao manokana ny electrode tsara fitaovana mavitrika, Ah / kg; m(y, z) dia ny lanjan’ny singam-bato iray, kg, ary ny raikipohy kajy dia aseho amin’ny formula (3).

picture

Ao amin’ny formula (3): KCT dia ny tahan’ny totalin’ny elektrôda tsara monolithic (ny fitambaran’ny faritry ny coating sy ny faritry ny takelaka foil) mankany amin’ny faritra tokana amin’ny electrode positive monolithic, ary dia mihoatra ny 1; TAl dia ny hatevin’ny aluminium mpanangona ankehitriny, m; ρAl dia ny hakitroky ny aluminium mpanangona ankehitriny, kg / m3; KA dia ny tahan’ny totalin’ny elektrôda ratsy tsirairay amin’ny faritra tokana amin’ny electrode tsara tokana, ary mihoatra ny 1; Tcu dia ny hatevin’ny varahina mpanangona ankehitriny, m; ρCu no mpanangona ankehitriny varahina. Haavony, kg/m3; Ny N / P dia ny tahan’ny fahafahan’ny electrode ratsy amin’ny fahafahan’ny electrode tsara; PA dia ny tahan’ny ratsy electrode mavitrika fitaovana faobe ny totalin’ny faobe ny ratsy electrode mavitrika fitaovana miampy conductive mpandraharaha sy ny binder,%; SCA dia ny tahan’ny ratsy electrode fitaovana mavitrika Capacity, Ah / kg. M(x, y, z) dia ny lanjan’ny akora tsy mitondra angovo, kg, ny raikipohy kajy dia aseho amin’ny formula (4)

picture

Ao amin’ny formula (4): kAP dia ny tahan’ny faritra aluminium-plastika amin’ny faritra tokana amin’ny electrode tsara tokana, ary lehibe noho ny 1; SDAP dia ny hakitroky ny faritra ny aluminium-plastika, kg/m2; mTab dia ny totalin’ny faobe amin’ny electrodes tsara sy ratsy, izay hita avy amin’ny tsy miova; mTape dia ny totalin’ny faobe amin’ny kasety, izay azo raisina ho tsy miova; kS dia ny tahan’ny totalin’ny velaran’ny separator amin’ny faritra manontolo amin’ny takelaka electrode tsara, ary lehibe noho ny 1; SDS dia ny hakitroky ny faritra ny separator, kg / m2; kE dia ny faoben’ny electrolyte sy ny bateria Ny tahan’ny ny fahafahana, ny coefficient dia isa tsara. Araka izany dia azo tsoahina fa ny fitomboan’ny singa tokana amin’ny x, y ary z dia hampitombo ny angovo manokana amin’ny bateria.

Mba handinihana ny maha-zava-dehibe ny fiantraikan’ny isan’ireo singa pole, ny habetsan’ny electrode positive ary ny faritra tokana amin’ny electrode positive tokana amin’ny angovo manokana sy ny hakitroky ny angovo, ny electrochemical. rafitra sy ny famolavolana fitsipika (izany hoe, mba hamaritana ny electrode akora sy ny raikipohy, Compaction hakitroky sy N/P, sns), ary avy eo orthogonally manambatra ny ambaratonga tsirairay ny lafin-javatra telo, toy ny isan’ny tsato-kazo singa vondrona, ny habetsaky ny coating electrode positive, ary ny faritra tokana amin’ny ampahany iray amin’ny electrode positive, mba hampitahana ny fitaovana electrode voafaritry ny vondrona iray ary ny fanadihadiana Range dia natao tamin’ny angovo manokana sy ny hakitroky ny angovo mifototra amin’ny bateria. formula, compacted density ary N/P. Ny famolavolana orthogonal sy ny valin’ny kajy dia aseho amin’ny tabilao 1. Ny valin’ny famolavolana orthogonal dia nodinihina tamin’ny fampiasana ny fomba isan-karazany, ary ny valiny dia aseho amin’ny sary 1. Ny angovo manokana sy ny hakitroky ny angovo amin’ny bateria dia mitombo monotonika miaraka amin’ny isan’ny singam-bato. , ny habetsaky ny coating electrode positive, ary ny faritra tokana amin’ny electrode positive tokana. Anisan’ireo lafin-javatra telo amin’ny isan’ny singa pole, ny habetsaky ny coating electrode positive, ary ny faritra tokana amin’ny electrode positive tokana, ny habetsahan’ny coating electrode positive dia misy fiantraikany lehibe indrindra amin’ny angovo manokana amin’ny bateria; Amin’ireo lafin-javatra telo amin’ny faritra tokana, ny faritra tokana amin’ny cathode monolithic dia misy fiantraikany lehibe indrindra amin’ny hakitroky ny angovo an’ny bateria.

picture

picture

Hita avy amin’ny sary 1a fa mitombo monotonically ny angovo manokana amin’ny bateria miaraka amin’ny isan’ny singa pole, ny habetsaky ny coating cathode, ary ny faritra tokana amin’ny cathode tokana, izay manamarina ny fahamarinan’ny ny famakafakana teorika ao amin’ny ampahany teo aloha; Ny anton-javatra manan-danja indrindra misy fiantraikany amin’ny angovo manokana amin’ny bateria dia ny habetsahan’ny coating Positive. Hita avy amin’ny sary 1b fa mitombo monotonically ny hakitroky ny angovo amin’ny bateria miaraka amin’ny isan’ny singa pole, ny habetsaky ny coating electrode positive, ary ny faritra tokana amin’ny electrode positive tokana, izay manamarina ny fahamarinany. ny fanadihadiana teorika teo aloha; Ny singa manan-danja indrindra misy fiantraikany amin’ny hakitroky ny angovo bateria dia ny faritra tokana amin’ny electrode positive monolithic. Araka ny fanadihadiana etsy ambony, mba hanatsarana ny angovo manokana ny bateria, dia ny fanalahidin’ny hampitombo ny tsara electrode coating habe araka izay azo atao. Rehefa avy namaritra ny fetra ambony azo ekena ny tsara electrode coating habe, hanitsy ny anton-javatra sisa ambaratonga mba hahatratrarana ny mpanjifa ny fepetra; Ho an’ny hakitroky ny angovo an’ny bateria dia ny fanalahidin’ny fampitomboana ny faritra tokana amin’ny electrode positive monolithic araka izay azo atao. Aorian’ny famaritana ny fetra ambony azo ekena amin’ny faritra tokana amin’ny electrode tsara monolithic, amboary ny ambaratonga sisa tavela mba hifanaraka amin’ny takian’ny mpanjifa.

Araka izany dia azo tsoahina fa ny angovo manokana sy ny hakitroky ny angovo ao amin’ny bateria monotonically mitombo miaraka amin’ny isan’ny tsato-kazo vondrona, ny habetsahan’ny electrode coating tsara, ary ny lafiny tokana faritra iray tsara electrode. Anisan’ireo lafin-javatra telo amin’ny isan’ny singa pole, ny habetsaky ny coating electrode positive, ary ny faritra tokana amin’ny electrode positive tokana, ny fiantraikan’ny habetsahan’ny electrode coating tsara amin’ny angovo manokana an’ny bateria dia. ny manan-danja indrindra; Amin’ireo lafin-javatra telo amin’ny faritra tokana, ny faritra tokana amin’ny cathode monolithic dia misy fiantraikany lehibe indrindra amin’ny hakitroky ny angovo an’ny bateria.

Avy eo, araka ny literatiora [2], dia resahina ny fomba hampihenana ny kalitaon’ny batterie raha ny fahafahan’ny batterie ihany no ilaina, ary ny haben’ny bateria sy ny mari-pamantarana hafa dia tsy takiana amin’ny rafitra ara-materialy sy ny teknolojia fanodinana. ambaratonga. Ny kajy ny kalitaon’ny batterie miaraka amin’ny isan’ny takelaka tsara sy ny aspect ratio ny takelaka tsara ho fari-piainana tsy miankina dia aseho amin’ny formula (5).

picture

Ao amin’ny formula (5), ny M(x, y) dia ny totalin’ny vesatry ny bateria; x dia ny isan’ny takelaka tsara ao amin’ny bateria; y ny lafiny lafiny amin’ny takelaka tsara (ny sandany dia mitovy amin’ny sakany zaraina amin’ny halavany, araka ny aseho amin’ny sary 2); k1, k2, k3, k4, k5, k6, k7 dia coefficients, ary ny sandany dia voafaritra amin’ny 26 parameter mifandraika amin’ny fahafahan’ny bateria, ny rafitra ara-pitaovana ary ny haavon’ny teknolojia fanodinana, jereo ny tabilao 2. , isaky ny coefficient Avy eo dia tapa-kevitra fa ny fifandraisana misy eo amin’ny masontsivana 2 sy ny k26, k1, k2, k3, k4, k5, ary k6 dia tena tsotra, fa ny dingana derivation dia tena sarotra. Amin’ny alàlan’ny famoahana ara-matematika ny fanambarana (7), amin’ny alàlan’ny fanitsiana ny isan’ny takelaka tsara sy ny tahan’ny lafiny amin’ny takelaka tsara, dia azo atao ny mahazo ny kalitaon’ny bateria faran’izay kely indrindra azon’ny famolavolana modely.

picture

Figure 2 Schematic diagram ny halavany sy ny sakany ny bateria laminated

Tabilao 2 Laminated cell design parameters

picture

Ao amin’ny tabilao 2, ny sanda manokana dia ny sandan’ny mari-pamantarana marina amin’ny bateria manana fahaiza-manao 50.3Ah. Ny mari-pamantarana mifandraika dia mamaritra fa ny k1, k2, k3, k4, k5, k6, ary k7 dia 0.041, 0.680, 0.619, 13.953, 8.261, 639.554, 921.609. , x dia 21, y dia 1.97006 (ny sakan’ny electrode tsara dia 329 mln, ary ny lavany dia 167 mm). Aorian’ny fanatsarana, rehefa 51 ny isan’ny electrode tsara, ny kalitaon’ny bateria no kely indrindra.