लिथियम-आयन बॅटरींना “रॉकिंग चेअर-प्रकार” बॅटरी म्हणतात. चार्ज केलेले आयन सकारात्मक आणि नकारात्मक इलेक्ट्रोड्समध्ये चार्ज हस्तांतरण लक्षात घेण्यासाठी आणि बाह्य सर्किट्सला वीज पुरवण्यासाठी किंवा बाह्य उर्जा स्त्रोताकडून चार्ज करण्यासाठी फिरतात.

विशिष्ट चार्जिंग प्रक्रियेदरम्यान, बॅटरीच्या दोन ध्रुवांवर बाह्य व्होल्टेज लागू केले जाते आणि लिथियम आयन सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्रीमधून काढले जातात आणि इलेक्ट्रोलाइटमध्ये प्रवेश करतात. त्याच वेळी, अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन सकारात्मक वर्तमान कलेक्टरमधून जातात आणि बाह्य सर्किटद्वारे नकारात्मक इलेक्ट्रोडकडे जातात; लिथियम आयन इलेक्ट्रोलाइटमध्ये असतात. ते सकारात्मक इलेक्ट्रोडपासून नकारात्मक इलेक्ट्रोडकडे जाते, डायाफ्राममधून नकारात्मक इलेक्ट्रोडकडे जाते; नकारात्मक इलेक्ट्रोडच्या पृष्ठभागावरून जाणारी SEI फिल्म नकारात्मक इलेक्ट्रोडच्या ग्रेफाइट स्तरित संरचनेत एम्बेड केलेली असते आणि इलेक्ट्रॉनसह एकत्र होते.

आयन आणि इलेक्ट्रॉन्सच्या संपूर्ण ऑपरेशनमध्ये, चार्ज ट्रान्सफरवर परिणाम करणारी बॅटरीची रचना, इलेक्ट्रोकेमिकल किंवा भौतिक, जलद चार्जिंग कार्यक्षमतेवर परिणाम करेल.

बॅटरीच्या सर्व भागांसाठी जलद चार्जिंगची आवश्यकता

बॅटरीच्या संदर्भात, जर तुम्हाला पॉवर कार्यप्रदर्शन सुधारायचे असेल, तर तुम्हाला बॅटरीच्या सर्व पैलूंमध्ये कठोर परिश्रम करणे आवश्यक आहे, ज्यात सकारात्मक इलेक्ट्रोड, नकारात्मक इलेक्ट्रोड, इलेक्ट्रोलाइट, विभाजक आणि स्ट्रक्चरल डिझाइन यांचा समावेश आहे.

सकारात्मक इलेक्ट्रोड

खरं तर, जलद-चार्जिंग बॅटरी बनवण्यासाठी जवळजवळ सर्व प्रकारचे कॅथोड साहित्य वापरले जाऊ शकते. हमी देण्याच्या महत्त्वाच्या गुणधर्मांमध्ये चालकता (अंतर्गत प्रतिकार कमी करणे), प्रसार (प्रतिक्रिया गतीशास्त्र सुनिश्चित करणे), जीवन (स्पष्टीकरण करू नका), आणि सुरक्षितता (स्पष्टीकरण करू नका), योग्य प्रक्रिया कार्यप्रदर्शन (विशिष्ट पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ जास्त नसावे) यांचा समावेश होतो. साइड रिअॅक्शन कमी करण्यासाठी आणि सुरक्षितता देण्यासाठी मोठे).

अर्थात, प्रत्येक विशिष्ट सामग्रीसाठी सोडवल्या जाणार्‍या समस्या भिन्न असू शकतात, परंतु आमची सामान्य कॅथोड सामग्री ऑप्टिमायझेशनच्या मालिकेद्वारे या आवश्यकता पूर्ण करू शकते, परंतु भिन्न सामग्री देखील भिन्न आहेत:

A. लिथियम लोह फॉस्फेट चालकता आणि कमी तापमानाच्या समस्यांचे निराकरण करण्यावर अधिक लक्ष केंद्रित करू शकते. कार्बन कोटिंग पार पाडणे, मध्यम नॅनोलायझेशन (लक्षात घ्या की ते मध्यम आहे, हे निश्चितपणे एक साधे तर्क नाही की जितके बारीक असेल तितके चांगले), आणि कणांच्या पृष्ठभागावर आयन कंडक्टरची निर्मिती ही सर्वात वैशिष्ट्यपूर्ण धोरणे आहेत.

B. टर्नरी मटेरिअलमध्येच तुलनेने चांगली विद्युत चालकता असते, परंतु तिची प्रतिक्रिया खूप जास्त असते, त्यामुळे टर्नरी मटेरिअल क्वचितच नॅनो-स्केल कार्य करतात (नॅनो-करण हे भौतिक कार्यप्रदर्शन सुधारण्यासाठी रामबाण उपाय नाही, विशेषत: बॅटरीचे क्षेत्र चीनमध्ये काहीवेळा अनेक विरोधी वापर आहेत), आणि साइड रिअॅक्शन (इलेक्ट्रोलाइटसह) सुरक्षितता आणि दडपशाहीकडे अधिक लक्ष दिले जाते. तथापि, तिरंगी सामग्रीचे वर्तमान जीवन सुरक्षिततेमध्ये आहे आणि अलीकडील बॅटरी सुरक्षा अपघात देखील वारंवार घडले आहेत. उच्च आवश्यकता पुढे ठेवा.

C. सेवा जीवनाच्या दृष्टीने लिथियम मॅंगनेट अधिक महत्त्वाचे आहे. बाजारात अनेक लिथियम मॅंगनेट-आधारित फास्ट-चार्ज बॅटरी देखील आहेत.

नकारात्मक इलेक्ट्रोड

जेव्हा लिथियम-आयन बॅटरी चार्ज केली जाते, तेव्हा लिथियम नकारात्मक इलेक्ट्रोडमध्ये स्थलांतरित होते. जलद चार्जिंग आणि मोठ्या प्रवाहामुळे होणारी अत्याधिक उच्च क्षमता नकारात्मक इलेक्ट्रोड क्षमता अधिक नकारात्मक होण्यास कारणीभूत ठरेल. यावेळी, लिथियम त्वरीत स्वीकारण्यासाठी नकारात्मक इलेक्ट्रोडचा दबाव वाढेल आणि लिथियम डेंड्राइट्स तयार करण्याची प्रवृत्ती वाढेल. म्हणून, निगेटिव्ह इलेक्ट्रोडने जलद चार्जिंग दरम्यान केवळ लिथियम प्रसरण पूर्ण करणे आवश्यक नाही. लिथियम आयन बॅटरीच्या गतीशास्त्र आवश्यकतांनी लिथियम डेंड्राइट्सच्या वाढत्या प्रवृत्तीमुळे होणारी सुरक्षा समस्या देखील सोडवली पाहिजे. म्हणून, वेगवान चार्जिंग कोरची महत्त्वाची तांत्रिक अडचण म्हणजे नकारात्मक इलेक्ट्रोडमध्ये लिथियम आयन समाविष्ट करणे.

A. सध्या, बाजारातील प्रमुख नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री अजूनही ग्रेफाइट आहे (बाजारातील सुमारे 90% हिस्सा). मुलभूत कारण स्वस्त आहे आणि ग्रेफाइटची सर्वसमावेशक प्रक्रिया कामगिरी आणि उर्जा घनता तुलनेने चांगली आहे, तुलनेने काही कमतरता आहेत. . अर्थात, ग्रेफाइट नकारात्मक इलेक्ट्रोडमध्ये देखील समस्या आहेत. पृष्ठभाग इलेक्ट्रोलाइटसाठी तुलनेने संवेदनशील आहे, आणि लिथियम इंटरकॅलेशन प्रतिक्रिया मजबूत दिशात्मक आहे. म्हणून, ग्रेफाइट पृष्ठभागाची संरचनात्मक स्थिरता सुधारण्यासाठी आणि सब्सट्रेटवर लिथियम आयनच्या प्रसारास प्रोत्साहन देण्यासाठी कठोर परिश्रम करणे महत्वाचे आहे. दिशा.

B. हार्ड कार्बन आणि सॉफ्ट कार्बन मटेरिअलमध्येही अलीकडच्या काळात खूप विकास झाला आहे: हार्ड कार्बन मटेरियलमध्ये लिथियम घालण्याची क्षमता जास्त असते आणि मटेरियलमध्ये मायक्रोपोरेस असतात, त्यामुळे रिअॅक्शन कॅनेटीक्स चांगले असतात; आणि सॉफ्ट कार्बन मटेरिअलमध्ये इलेक्ट्रोलाइट, MCMB सोबत चांगली सुसंगतता असते, परंतु हार्ड आणि सॉफ्ट कार्बन मटेरिअलची कार्यक्षमता कमी असते आणि त्यांची किंमत जास्त असते (आणि कल्पना करा की ग्रेफाइट सारखेच स्वस्त आहे, मला भीती वाटते की ते नाही. औद्योगिक दृष्टिकोनातून आशादायक), त्यामुळे सध्याचा वापर हा ग्रेफाइटपेक्षा खूपच कमी आहे आणि बॅटरीवर काही खास गोष्टींमध्ये जास्त वापर केला जातो.

C. लिथियम टायटेनेट बद्दल काय? थोडक्यात सांगायचे तर: लिथियम टायटेनेटचे फायदे उच्च पॉवर घनता, सुरक्षित आणि स्पष्ट तोटे आहेत. ऊर्जेची घनता खूपच कमी आहे, आणि Wh ने मोजल्यास किंमत जास्त आहे. म्हणून, लिथियम टायटेनेट बॅटरीचा दृष्टिकोन विशिष्ट प्रसंगी फायद्यांसह एक उपयुक्त तंत्रज्ञान आहे, परंतु उच्च किंमत आणि समुद्रपर्यटन श्रेणी आवश्यक असलेल्या अनेक प्रसंगांसाठी ते योग्य नाही.

D. सिलिकॉन अॅनोड मटेरिअल्स ही एक महत्त्वाची विकासाची दिशा आहे आणि Panasonic च्या नवीन 18650 बॅटरीने अशा साहित्याची व्यावसायिक प्रक्रिया सुरू केली आहे. तथापि, नॅनोमीटर कार्यक्षमतेचा पाठपुरावा आणि बॅटरी उद्योग-संबंधित सामग्रीच्या सामान्य मायक्रॉन-स्तरीय आवश्यकता यांच्यात संतुलन कसे साधायचे हे अजून एक आव्हानात्मक कार्य आहे.

डायाफ्राम

पॉवर-प्रकारच्या बॅटरींबद्दल, उच्च-वर्तमान ऑपरेशन त्यांच्या सुरक्षिततेवर आणि आयुर्मानावर उच्च आवश्यकता लादतात. डायाफ्राम कोटिंग तंत्रज्ञान टाळता येत नाही. सिरेमिक लेपित डायाफ्राम त्यांच्या उच्च सुरक्षिततेमुळे आणि इलेक्ट्रोलाइटमधील अशुद्धता वापरण्याच्या क्षमतेमुळे वेगाने बाहेर ढकलले जात आहेत. विशेषतः, टर्नरी बॅटरीच्या सुरक्षिततेत सुधारणा करण्याचा प्रभाव विशेषतः लक्षणीय आहे.

सिरेमिक डायाफ्रामसाठी सध्या वापरण्यात येणारी सर्वात महत्त्वाची प्रणाली म्हणजे पारंपारिक डायाफ्रामच्या पृष्ठभागावर अॅल्युमिना कणांचे आवरण घालणे. डायाफ्रामवर घन इलेक्ट्रोलाइट तंतू कोट करणे ही तुलनेने नवीन पद्धत आहे. अशा डायाफ्राममध्ये कमी अंतर्गत प्रतिकार असतो आणि फायबर-संबंधित डायाफ्रामचा यांत्रिक समर्थन प्रभाव अधिक चांगला असतो. उत्कृष्ट, आणि सेवा दरम्यान डायाफ्राम छिद्र अवरोधित करण्याची प्रवृत्ती कमी आहे.

कोटिंग केल्यानंतर, डायाफ्राममध्ये चांगली स्थिरता असते. जरी तापमान तुलनेने जास्त असले तरी, ते लहान होणे आणि विकृत होणे आणि शॉर्ट सर्किट होण्यास सोपे नाही. त्सिंघुआ युनिव्हर्सिटीच्या स्कूल ऑफ मटेरिअल्स अँड मटेरिअल्सच्या नान सेवेन संशोधन गटाच्या तांत्रिक सहाय्याने समर्थित Jiangsu Qingtao Energy Co. Ltd. या संदर्भात काही प्रतिनिधी आहेत. कार्यरत, डायाफ्राम खालील आकृतीमध्ये दर्शविला आहे.

इलेक्ट्रोलाइट

जलद चार्ज होणाऱ्या लिथियम-आयन बॅटरीच्या कार्यक्षमतेवर इलेक्ट्रोलाइटचा मोठा प्रभाव असतो. वेगवान चार्जिंग आणि उच्च प्रवाह अंतर्गत बॅटरीची स्थिरता आणि सुरक्षितता सुनिश्चित करण्यासाठी, इलेक्ट्रोलाइटने खालील वैशिष्ट्ये पूर्ण करणे आवश्यक आहे: A) विघटित होऊ शकत नाही, B) उच्च चालकता आणि C) सकारात्मक आणि नकारात्मक सामग्रीमध्ये निष्क्रिय आहे. प्रतिक्रिया किंवा विरघळली.

जर तुम्हाला या गरजा पूर्ण करायच्या असतील, तर मुख्य म्हणजे अॅडिटीव्ह आणि फंक्शनल इलेक्ट्रोलाइट्स वापरणे. उदाहरणार्थ, टर्नरी फास्ट-चार्जिंग बॅटरीच्या सुरक्षेवर त्याचा मोठ्या प्रमाणात परिणाम होतो आणि त्यांची सुरक्षितता काही प्रमाणात सुधारण्यासाठी त्यात विविध उच्च-तापमान, ज्वाला-प्रतिरोधक आणि अँटी-ओव्हरचार्ज अॅडिटीव्ह जोडणे आवश्यक आहे. लिथियम टायटॅनेट बॅटरीची जुनी आणि कठीण समस्या, उच्च-तापमान फ्लॅट्युलेन्स, उच्च-तापमान कार्यात्मक इलेक्ट्रोलाइटद्वारे देखील सुधारणे आवश्यक आहे.

बॅटरी रचना डिझाइन

एक सामान्य ऑप्टिमायझेशन धोरण स्टॅक केलेला VS वाइंडिंग प्रकार आहे. स्टॅक केलेल्या बॅटरीचे इलेक्ट्रोड समांतर नातेसंबंधाच्या समतुल्य आहेत, आणि विंडिंग प्रकार मालिका कनेक्शनच्या समतुल्य आहे. म्हणून, पूर्वीचे अंतर्गत प्रतिकार खूपच लहान आहे आणि ते पॉवर प्रकारासाठी अधिक योग्य आहे. प्रसंग

याव्यतिरिक्त, अंतर्गत प्रतिकार आणि उष्णता नष्ट होण्याच्या समस्यांचे निराकरण करण्यासाठी टॅबच्या संख्येवर प्रयत्न केले जाऊ शकतात. याव्यतिरिक्त, उच्च-वाहकता इलेक्ट्रोड सामग्री वापरणे, अधिक प्रवाहकीय एजंट वापरणे आणि पातळ इलेक्ट्रोड्स कोटिंग करणे ही देखील धोरणे आहेत ज्यांचा विचार केला जाऊ शकतो.

थोडक्यात, बॅटरीमधील चार्ज हालचाली आणि इलेक्ट्रोड होल घालण्याच्या दरावर परिणाम करणारे घटक लिथियम-आयन बॅटरीच्या जलद चार्जिंग क्षमतेवर परिणाम करतात.

मुख्य प्रवाहातील उत्पादकांसाठी जलद चार्जिंग तंत्रज्ञान मार्गांचे विहंगावलोकन

निगडे युग

सकारात्मक इलेक्ट्रोडच्या संदर्भात, CATL ने “सुपर इलेक्ट्रॉनिक नेटवर्क” तंत्रज्ञान विकसित केले आहे, ज्यामुळे लिथियम आयर्न फॉस्फेटमध्ये उत्कृष्ट इलेक्ट्रॉनिक चालकता असते; नकारात्मक इलेक्ट्रोड ग्रेफाइटच्या पृष्ठभागावर, ग्रेफाइटमध्ये बदल करण्यासाठी “फास्ट आयन रिंग” तंत्रज्ञान वापरले जाते आणि सुधारित ग्रेफाइट सुपर फास्ट चार्जिंग आणि उच्च दोन्ही विचारात घेते, उर्जेच्या घनतेच्या वैशिष्ट्यांसह, नकारात्मक इलेक्ट्रोडमध्ये यापुढे जास्त प्रमाणात उप- जलद चार्जिंग दरम्यान उत्पादने, जेणेकरून त्यात 4-5C जलद चार्जिंग क्षमता आहे, 10-15 मिनिटे जलद चार्जिंग आणि चार्जिंग लक्षात येते आणि 70wh/kg वरील प्रणाली पातळीची उर्जा घनता सुनिश्चित करू शकते, 10,000 सायकल लाइफ प्राप्त करते.

थर्मल मॅनेजमेंटच्या संदर्भात, तिची थर्मल मॅनेजमेंट सिस्टीम विविध तापमान आणि SOCs वर स्थिर रासायनिक प्रणालीचा “हेल्दी चार्जिंग इंटरव्हल” पूर्णपणे ओळखते, ज्यामुळे लिथियम-आयन बॅटरीचे ऑपरेटिंग तापमान मोठ्या प्रमाणात विस्तृत होते.

वॉटरमा

वॉटरमा अलीकडे इतके चांगले नाही, चला फक्त तंत्रज्ञानाबद्दल बोलूया. वॉटरमा लहान कण आकारासह लिथियम लोह फॉस्फेट वापरते. सध्या, बाजारातील सामान्य लिथियम आयर्न फॉस्फेटचा कण आकार 300 ते 600 एनएम दरम्यान आहे, तर वॉटरमा केवळ 100 ते 300 एनएम लिथियम आयर्न फॉस्फेट वापरते, त्यामुळे लिथियम आयनमध्ये स्थलांतराचा वेग जितका जास्त असेल तितका मोठा विद्युत प्रवाह असेल. चार्ज आणि डिस्चार्ज. बॅटरी व्यतिरिक्त इतर सिस्टमसाठी, थर्मल मॅनेजमेंट सिस्टमची रचना आणि सिस्टम सुरक्षितता मजबूत करा.

मायक्रो पॉवर

सुरुवातीच्या काळात, वेइहॉन्ग पॉवरने स्पिनल स्ट्रक्चरसह लिथियम टायटेनेट + सच्छिद्र संमिश्र कार्बन निवडले जे नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री म्हणून वेगवान चार्जिंग आणि उच्च प्रवाह सहन करू शकते; वेगवान चार्जिंग दरम्यान बॅटरीच्या सुरक्षिततेला उच्च पॉवर करंटचा धोका टाळण्यासाठी, वेहॉन्ग पॉवर कॉम्बिनिंग नॉन-बर्निंग इलेक्ट्रोलाइट, उच्च-सच्छिद्रता आणि उच्च-पारगम्यता डायफ्राम तंत्रज्ञान आणि STL इंटेलिजेंट थर्मल कंट्रोल फ्लुइड तंत्रज्ञान, ते बॅटरीची सुरक्षितता सुनिश्चित करू शकते. जेव्हा बॅटरी पटकन चार्ज होते.

2017 मध्ये, 170wh/kg एकल ऊर्जा घनता आणि 15-मिनिट जलद चार्जिंगसह उच्च-क्षमता आणि उच्च-शक्ती लिथियम मॅंगनेट कॅथोड सामग्री वापरून, उच्च-ऊर्जा घनतेच्या बॅटरीच्या नवीन पिढीची घोषणा केली. जीवन आणि सुरक्षा समस्या विचारात घेणे हे ध्येय आहे.

झुहाई यिनलाँग

लिथियम टायटॅनेट एनोड त्याच्या विस्तृत ऑपरेटिंग तापमान श्रेणी आणि मोठ्या चार्ज-डिस्चार्ज रेटसाठी ओळखले जाते. विशिष्ट तांत्रिक पद्धतींवर कोणताही स्पष्ट डेटा नाही. प्रदर्शनातील कर्मचार्‍यांशी बोलताना, असे म्हटले जाते की त्याचे जलद चार्ज 10C गाठू शकते आणि आयुष्य कालावधी 20,000 पट आहे.

जलद चार्जिंग तंत्रज्ञानाचे भविष्य

इलेक्ट्रिक वाहनांचे जलद चार्जिंग तंत्रज्ञान ही ऐतिहासिक दिशा आहे की अल्पायुषी घटना आहे, खरं तर, आता वेगवेगळी मते आहेत आणि कोणताही निष्कर्ष नाही. मायलेजची चिंता सोडवण्यासाठी पर्यायी पद्धत म्हणून, बॅटरी उर्जेची घनता आणि एकूण वाहन खर्चासह एकाच प्लॅटफॉर्मवर याचा विचार केला जातो.

उर्जेची घनता आणि जलद चार्ज कामगिरी, एकाच बॅटरीमध्ये, दोन विसंगत दिशा आहेत असे म्हटले जाऊ शकते आणि एकाच वेळी प्राप्त केले जाऊ शकत नाही. बॅटरी ऊर्जा घनतेचा पाठपुरावा सध्या मुख्य प्रवाहात आहे. जेव्हा ऊर्जेची घनता पुरेशी जास्त असते आणि वाहनाची बॅटरी क्षमता तथाकथित “श्रेणी चिंता” टाळण्यासाठी पुरेशी मोठी असते, तेव्हा बॅटरी रेट चार्जिंग कामगिरीची मागणी कमी होईल; त्याच वेळी, जर बॅटरीची शक्ती मोठी असेल, जर प्रति किलोवॅट-तास बॅटरीची किंमत पुरेशी कमी नसेल, तर ते आवश्यक आहे का? Ding Kemao च्या वीज खरेदीसाठी जी “चिंताग्रस्त नाही” साठी पुरेशी आहे, ग्राहकांनी निवड करणे आवश्यक आहे. आपण याबद्दल विचार केल्यास, जलद चार्जिंगचे मूल्य आहे. आणखी एक दृष्टिकोन म्हणजे जलद चार्जिंग सुविधांची किंमत, जी अर्थातच विद्युतीकरणाला चालना देण्यासाठी संपूर्ण समाजाच्या खर्चाचा भाग आहे.

जलद चार्जिंग तंत्रज्ञानाचा मोठ्या प्रमाणावर प्रचार केला जाऊ शकतो की नाही, ऊर्जा घनता आणि जलद चार्जिंग तंत्रज्ञान जे वेगाने विकसित होते आणि दोन तंत्रज्ञान जे खर्च कमी करतात, भविष्यात निर्णायक भूमिका बजावू शकतात.