Bateri litium-ion dipanggil bateri “jenis kerusi goyang”. Ion bercas bergerak antara elektrod positif dan negatif untuk merealisasikan pemindahan cas dan membekalkan kuasa kepada litar luaran atau cas daripada sumber kuasa luaran.

Semasa proses pengecasan khusus, voltan luaran digunakan pada dua kutub bateri, dan ion litium diekstrak daripada bahan elektrod positif dan memasuki elektrolit. Pada masa yang sama, elektron berlebihan melalui pengumpul arus positif dan bergerak ke elektrod negatif melalui litar luaran; ion litium berada dalam elektrolit. Ia bergerak dari elektrod positif ke elektrod negatif, melalui diafragma ke elektrod negatif; filem SEI yang melalui permukaan elektrod negatif tertanam dalam struktur berlapis grafit elektrod negatif dan bergabung dengan elektron.

Sepanjang operasi ion dan elektron, struktur bateri yang mempengaruhi pemindahan cas, sama ada elektrokimia atau fizikal, akan menjejaskan prestasi pengecasan pantas.

The requirements of fast charging for all parts of the battery

Mengenai bateri, jika anda ingin meningkatkan prestasi kuasa, anda mesti bekerja keras dalam semua aspek bateri, termasuk elektrod positif, elektrod negatif, elektrolit, pemisah dan reka bentuk struktur.

elektrod positif

Malah, hampir semua jenis bahan katod boleh digunakan untuk membuat bateri yang dicas pantas. Sifat penting yang perlu dijamin termasuk kekonduksian (mengurangkan rintangan dalaman), resapan (memastikan kinetik tindak balas), hayat (jangan terangkan), dan keselamatan (jangan terangkan), Prestasi pemprosesan yang betul (luas permukaan tertentu tidak boleh terlalu besar untuk mengurangkan tindak balas sampingan dan memberi keselamatan).

Sudah tentu, masalah yang perlu diselesaikan untuk setiap bahan tertentu mungkin berbeza, tetapi bahan katod biasa kami boleh memenuhi keperluan ini melalui satu siri pengoptimuman, tetapi bahan yang berbeza juga berbeza:

A. Litium besi fosfat mungkin lebih tertumpu kepada penyelesaian masalah kekonduksian dan suhu rendah. Menjalankan salutan karbon, nanoisasi sederhana (perhatikan bahawa ia adalah sederhana, pastinya bukan logik mudah bahawa lebih halus lebih baik), dan pembentukan konduktor ion pada permukaan zarah adalah strategi yang paling tipikal.

B. Bahan terner itu sendiri mempunyai kekonduksian elektrik yang agak baik, tetapi kereaktifannya terlalu tinggi, jadi bahan terner jarang menjalankan kerja skala nano (nano-isasi bukanlah penawar seperti penawar kepada peningkatan prestasi bahan, terutamanya dalam bidang bateri Kadangkala terdapat banyak anti-kegunaan di China), dan lebih banyak perhatian diberikan kepada keselamatan dan penindasan tindak balas sampingan (dengan elektrolit). Lagipun, hayat semasa bahan ternary terletak pada keselamatan, dan kemalangan keselamatan bateri baru-baru ini juga sering berlaku. Kemukakan keperluan yang lebih tinggi.

C. Litium manganat adalah lebih penting dari segi hayat perkhidmatan. Terdapat juga banyak bateri cas cepat berasaskan litium manganat di pasaran.

elektrod negatif

Apabila bateri litium-ion dicas, litium berhijrah ke elektrod negatif. Potensi yang terlalu tinggi disebabkan oleh pengecasan pantas dan arus yang besar akan menyebabkan potensi elektrod negatif menjadi lebih negatif. Pada masa ini, tekanan elektrod negatif untuk menerima litium dengan cepat akan meningkat, dan kecenderungan untuk menghasilkan dendrit litium akan meningkat. Oleh itu, elektrod negatif bukan sahaja mesti memenuhi resapan litium semasa pengecasan pantas. Keperluan kinetik bateri ion litium juga mesti menyelesaikan masalah keselamatan yang disebabkan oleh kecenderungan peningkatan dendrit litium. Oleh itu, kesukaran teknikal penting bagi teras pengecasan pantas ialah pemasukan ion litium dalam elektrod negatif.

A. Pada masa ini, bahan elektrod negatif yang dominan dalam pasaran masih grafit (menganggarkan kira-kira 90% daripada bahagian pasaran). Sebab asasnya adalah murah, dan prestasi pemprosesan komprehensif dan ketumpatan tenaga grafit adalah agak baik, dengan kekurangan yang agak sedikit. . Sudah tentu, terdapat juga masalah dengan elektrod negatif grafit. Permukaan agak sensitif kepada elektrolit, dan tindak balas interkalasi litium mempunyai arah yang kuat. Oleh itu, adalah penting untuk bekerja keras untuk meningkatkan kestabilan struktur permukaan grafit dan menggalakkan penyebaran ion litium pada substrat. arah.

B. Bahan karbon keras dan karbon lembut juga telah melihat banyak perkembangan dalam beberapa tahun kebelakangan ini: bahan karbon keras mempunyai potensi kemasukan litium yang tinggi dan mempunyai mikropori dalam bahan, jadi kinetik tindak balas adalah baik; dan bahan karbon lembut mempunyai keserasian yang baik dengan elektrolit, MCMB Bahan-bahannya juga sangat representatif, tetapi bahan karbon keras dan lembut umumnya mempunyai kecekapan yang rendah dan kos yang tinggi (dan bayangkan bahawa grafit adalah sama murah, saya takut bahawa ia tidak berharap dari sudut pandangan industri), jadi penggunaan semasa adalah jauh lebih rendah daripada grafit, dan lebih banyak digunakan dalam beberapa kepakaran Pada bateri.

C. Bagaimana dengan litium titanat? Secara ringkasnya: kelebihan litium titanat ialah ketumpatan kuasa tinggi, lebih selamat dan kelemahan yang jelas. Ketumpatan tenaga adalah sangat rendah, dan kosnya tinggi apabila dikira oleh Wh. Oleh itu, sudut pandangan bateri litium titanat ialah teknologi yang berguna dengan kelebihan dalam keadaan tertentu, tetapi ia tidak sesuai untuk banyak keadaan yang memerlukan kos tinggi dan julat pelayaran.

D. Bahan anod silikon merupakan hala tuju pembangunan yang penting, dan bateri 18650 Panasonic yang baharu telah memulakan proses komersial bahan tersebut. Walau bagaimanapun, cara untuk mencapai keseimbangan antara mengejar prestasi nanometer dan keperluan peringkat mikron am bahan berkaitan industri bateri masih menjadi tugas yang lebih mencabar.

Diafragma

Mengenai bateri jenis kuasa, operasi arus tinggi mengenakan keperluan yang lebih tinggi pada keselamatan dan jangka hayatnya. Teknologi salutan diafragma tidak boleh dielakkan. Diafragma bersalut seramik ditolak dengan pantas kerana keselamatannya yang tinggi dan keupayaan untuk menggunakan bendasing dalam elektrolit. Khususnya, kesan meningkatkan keselamatan bateri ternary amat ketara.

Sistem yang paling penting pada masa ini digunakan untuk diafragma seramik adalah untuk menyalut zarah alumina pada permukaan diafragma tradisional. Kaedah yang agak baru ialah menyalut gentian elektrolit pepejal pada diafragma. Diafragma sedemikian mempunyai rintangan dalaman yang lebih rendah, dan kesan sokongan mekanikal diafragma berkaitan gentian adalah lebih baik. Cemerlang, dan ia mempunyai kecenderungan yang lebih rendah untuk menyekat liang diafragma semasa perkhidmatan.

Selepas salutan, diafragma mempunyai kestabilan yang baik. Walaupun suhu agak tinggi, ia tidak mudah mengecut dan berubah bentuk dan menyebabkan litar pintas. Jiangsu Qingtao Energy Co., Ltd. disokong oleh sokongan teknikal kumpulan penyelidikan Nan Cewen dari Sekolah Bahan dan Bahan Universiti Tsinghua mempunyai beberapa wakil dalam hal ini. Bekerja, diafragma ditunjukkan dalam rajah di bawah.

Elektrolit

Elektrolit mempunyai pengaruh yang besar terhadap prestasi bateri litium-ion yang mengecas pantas. Untuk memastikan kestabilan dan keselamatan bateri di bawah pengecasan pantas dan arus tinggi, elektrolit mesti memenuhi ciri-ciri berikut: A) tidak boleh terurai, B) kekonduksian tinggi, dan C) lengai kepada bahan positif dan negatif. Bertindak balas atau larut.

Jika anda ingin memenuhi keperluan ini, kuncinya ialah menggunakan bahan tambahan dan elektrolit berfungsi. Sebagai contoh, keselamatan bateri pengecasan cepat ternary sangat dipengaruhi olehnya, dan ia perlu menambah pelbagai bahan tambahan anti-suhu tinggi, kalis api, dan anti-caj berlebihan kepada mereka untuk meningkatkan keselamatannya pada tahap tertentu. Masalah lama dan sukar bateri litium titanat, perut kembung suhu tinggi, juga perlu diperbaiki oleh elektrolit berfungsi suhu tinggi.

Reka bentuk struktur bateri

Strategi pengoptimuman biasa ialah jenis belitan VS bertindan. Elektrod bateri bertindan adalah bersamaan dengan hubungan selari, dan jenis belitan adalah bersamaan dengan sambungan siri. Oleh itu, rintangan dalaman bekas adalah lebih kecil dan ia lebih sesuai untuk jenis kuasa. majlis.

Di samping itu, usaha boleh dilakukan pada bilangan tab untuk menyelesaikan masalah rintangan dalaman dan pelesapan haba. Di samping itu, menggunakan bahan elektrod kekonduksian tinggi, menggunakan lebih banyak agen konduktif, dan elektrod nipis salutan juga merupakan strategi yang boleh dipertimbangkan.

Ringkasnya, faktor yang mempengaruhi pergerakan cas dalam bateri dan kadar pemasukan lubang elektrod akan menjejaskan keupayaan pengecasan pantas bateri lithium-ion.

Gambaran keseluruhan laluan teknologi pengecasan pantas untuk pengeluar arus perdana

Zaman Ningde

Mengenai elektrod positif, CATL membangunkan teknologi “rangkaian elektronik super”, yang menjadikan fosfat besi litium mempunyai kekonduksian elektronik yang sangat baik; pada permukaan grafit elektrod negatif, teknologi “cincin ion cepat” digunakan untuk mengubah suai grafit, dan grafit yang diubah suai mengambil kira pengecasan super cepat dan tinggi Dengan ciri-ciri ketumpatan tenaga, elektrod negatif tidak lagi mempunyai by- yang berlebihan. produk semasa pengecasan pantas, supaya ia mempunyai kapasiti pengecasan pantas 4-5C, menyedari pengecasan dan pengecasan pantas 10-15 minit, dan boleh memastikan ketumpatan tenaga tahap sistem melebihi 70wj/kg, mencapai hayat Kitaran 10,000.

Dari segi pengurusan terma, sistem pengurusan termanya mengiktiraf sepenuhnya “selang pengecasan sihat” sistem kimia tetap pada suhu dan SOC yang berbeza, yang meluaskan suhu operasi bateri litium-ion.

Waterma

Waterma tidak begitu baik sejak kebelakangan ini, mari kita bercakap tentang teknologi. Waterma menggunakan litium besi fosfat dengan saiz zarah yang lebih kecil. Pada masa ini, fosfat besi litium biasa di pasaran mempunyai saiz zarah antara 300 dan 600 nm, manakala Waterma hanya menggunakan fosfat besi litium 100 hingga 300 nm, jadi ion litium akan mempunyai Semakin cepat kelajuan penghijrahan, semakin besar arus boleh dikenakan dan dilepaskan. Untuk sistem selain daripada bateri, kukuhkan reka bentuk sistem pengurusan haba dan keselamatan sistem.

Kuasa Mikro

Pada hari-hari awal, Weihong Power memilih litium titanat + karbon komposit berliang dengan struktur spinel yang boleh menahan pengecasan pantas dan arus tinggi sebagai bahan elektrod negatif; untuk mengelakkan ancaman arus kuasa tinggi terhadap keselamatan bateri semasa pengecasan pantas, Weihong Power Menggabungkan elektrolit tidak terbakar, teknologi diafragma keliangan tinggi dan kebolehtelapan tinggi dan teknologi cecair kawalan haba pintar STL, ia boleh memastikan keselamatan bateri apabila bateri dicas dengan cepat.

Pada 2017, ia mengumumkan generasi baharu bateri ketumpatan tenaga tinggi, menggunakan bahan katod litium manganat berkapasiti tinggi dan berkuasa tinggi, dengan ketumpatan tenaga tunggal 170wj/kg, dan mencapai pengecasan pantas 15 minit. Matlamatnya adalah untuk mengambil kira isu kehidupan dan keselamatan.

Zhuhai Yinlong

Anod litium titanat terkenal dengan julat suhu operasi yang luas dan kadar nyahcas cas yang besar. Tiada data yang jelas mengenai kaedah teknikal tertentu. Bercakap dengan kakitangan di pameran itu, dikatakan caj pantasnya boleh mencapai 10C dan jangka hayatnya ialah 20,000 kali ganda.

Masa depan teknologi pengecasan pantas

Sama ada teknologi pengecasan pantas kenderaan elektrik adalah arah sejarah atau fenomena jangka pendek, sebenarnya, terdapat pendapat yang berbeza sekarang, dan tidak ada kesimpulan. Sebagai kaedah alternatif untuk menyelesaikan kebimbangan perbatuan, ia dianggap pada platform yang sama dengan ketumpatan tenaga bateri dan kos kenderaan keseluruhan.

Ketumpatan tenaga dan prestasi pengecasan pantas, dalam bateri yang sama, boleh dikatakan sebagai dua arah yang tidak serasi dan tidak boleh dicapai pada masa yang sama. Mengejar ketumpatan tenaga bateri kini menjadi arus perdana. Apabila ketumpatan tenaga cukup tinggi dan kapasiti bateri kenderaan cukup besar untuk mengelakkan apa yang dipanggil “kebimbangan jarak jauh”, permintaan untuk prestasi pengecasan kadar bateri akan dikurangkan; pada masa yang sama, jika kuasa bateri besar, jika kos bateri setiap kilowatt-jam tidak cukup rendah, maka adakah ia perlu? Pembelian elektrik Ding Kemao yang mencukupi untuk “tidak cemas” memerlukan pengguna membuat pilihan. Jika anda memikirkannya, pengecasan pantas mempunyai nilai. Satu lagi pandangan ialah kos kemudahan pengecasan pantas, yang sudah tentu merupakan sebahagian daripada kos seluruh masyarakat untuk mempromosikan elektrifikasi.

Sama ada teknologi pengecasan pantas boleh dipromosikan secara besar-besaran, ketumpatan tenaga dan teknologi pengecasan pantas yang berkembang pesat, dan kedua-dua teknologi yang mengurangkan kos, mungkin memainkan peranan penting pada masa hadapannya.