TianJinlishen, Guoxuan हाई-टेक र अन्य टोलीहरूले मूल रूपमा 300 Wh/kg पावर ब्याट्रीहरूको अनुसन्धान र विकास हासिल गरेका छन्। थप रूपमा, त्यहाँ अझै पनि धेरै संख्यामा एकाइहरू सम्बन्धित विकास र अनुसन्धान कार्यहरू गरिरहेका छन्।

लचिलो प्याकेजिङ लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको संरचनामा सामान्यतया सकारात्मक इलेक्ट्रोडहरू, नकारात्मक इलेक्ट्रोडहरू, विभाजकहरू, इलेक्ट्रोलाइटहरू, र अन्य आवश्यक सहायक सामग्रीहरू, जस्तै ट्याबहरू, टेपहरू र आल्मुनियम प्लास्टिकहरू समावेश हुन्छन्। छलफलको आवश्यकता अनुसार, यस कागजको लेखकले सफ्ट-प्याक लिथियम-आयन ब्याट्रीमा रहेका पदार्थहरूलाई दुई भागमा विभाजन गर्दछ: पोल टुक्रा इकाईको संयोजन र गैर-ऊर्जा-योगदान सामग्री। पोल टुक्रा एकाइले सकारात्मक इलेक्ट्रोड र नकारात्मक इलेक्ट्रोडलाई जनाउँछ, र सबै सकारात्मक इलेक्ट्रोडहरू र नकारात्मक इलेक्ट्रोडलाई धेरै पोल टुक्रा एकाइहरू मिलेर बनेको पोल टुक्रा एकाइहरूको संयोजनको रूपमा मान्न सकिन्छ; गैर-योगदान गर्ने ऊर्जा पदार्थहरूले पोल टुक्रा एकाइहरूको संयोजन बाहेक अन्य सबै पदार्थहरूलाई जनाउँछ, जस्तै डायाफ्राम, इलेक्ट्रोलाइटहरू, पोल लगहरू, आल्मुनियम प्लास्टिकहरू, सुरक्षात्मक टेपहरू र समाप्तिहरू। टेप आदि। साझा LiMO 2 (M = Co, Ni र Ni-Co-Mn, आदि)/कार्बन प्रणाली Li-ion ब्याट्रीहरूको लागि, पोल टुक्रा एकाइहरूको संयोजनले ब्याट्रीको क्षमता र ऊर्जा निर्धारण गर्दछ।

वर्तमानमा, ब्याट्री मास विशिष्ट ऊर्जाको 300Wh/kg लक्ष्य हासिल गर्न, मुख्य विधिहरू समावेश छन्:

(1) एक उच्च क्षमता सामग्री प्रणाली चयन गर्नुहोस्, सकारात्मक इलेक्ट्रोड उच्च निकल टर्नरी बनेको छ, र नकारात्मक इलेक्ट्रोड सिलिकन कार्बन बनेको छ;

(2) चार्ज कट-अफ भोल्टेज सुधार गर्न उच्च-भोल्टेज इलेक्ट्रोलाइट डिजाइन गर्नुहोस्;

(3) सकारात्मक र नकारात्मक इलेक्ट्रोड स्लरी को सूत्रीकरण अनुकूलन र इलेक्ट्रोड मा सक्रिय सामग्री को अनुपात वृद्धि;

(4) हालको कलेक्टरहरूको अनुपात कम गर्न पातलो तामा पन्नी र एल्युमिनियम पन्नी प्रयोग गर्नुहोस्;

(5) सकारात्मक र नकारात्मक इलेक्ट्रोडको कोटिंग मात्रा बढाउनुहोस्, र इलेक्ट्रोडहरूमा सक्रिय सामग्रीको अनुपात बढाउनुहोस्;

(6) इलेक्ट्रोलाइटको मात्रा नियन्त्रण गर्नुहोस्, इलेक्ट्रोलाइटको मात्रा घटाउनुहोस् र लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको विशिष्ट ऊर्जा बढाउनुहोस्;

(7) ब्याट्रीको संरचना अप्टिमाइज गर्नुहोस् र ब्याट्रीमा ट्याब र प्याकेजिङ्ग सामग्रीहरूको अनुपात घटाउनुहोस्।

बेलनाकार, स्क्वायर हार्ड शेल र सफ्ट-प्याक लेमिनेटेड पानाका तीनवटा ब्याट्री रूपहरू मध्ये, सफ्ट-प्याक ब्याट्रीमा लचिलो डिजाइन, हल्का तौल, कम आन्तरिक प्रतिरोध, विस्फोट गर्न सजिलो नहुने, र धेरै चक्रहरू, र विशिष्ट ऊर्जाको विशेषताहरू छन्। ब्याट्री को प्रदर्शन पनि उत्कृष्ट छ। त्यसकारण, लेमिनेटेड सफ्ट-प्याक पावर लिथियम-आयन ब्याट्री हालको तातो अनुसन्धान विषय हो। लेमिनेटेड सफ्ट-प्याक पावर लिथियम-आयन ब्याट्रीको मोडेल डिजाइन प्रक्रियामा, मुख्य चरहरूलाई निम्न छवटा पक्षहरूमा विभाजन गर्न सकिन्छ। पहिलो तीन इलेक्ट्रोकेमिकल प्रणाली र डिजाइन नियम को स्तर द्वारा निर्धारित मान्न सकिन्छ, र पछिल्लो तीन सामान्यतया मोडेल डिजाइन हो। रुचि को चर।

(1) सकारात्मक र नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री र सूत्रहरू;

(2) सकारात्मक र नकारात्मक इलेक्ट्रोड को कम्प्याक्शन घनत्व;

(3) नकारात्मक इलेक्ट्रोड क्षमता (N) र सकारात्मक इलेक्ट्रोड क्षमता (P) (N/P) को अनुपात;

(4) पोल टुक्रा एकाइहरूको संख्या (सकारात्मक पोल टुक्राहरूको संख्या बराबर);

(5) सकारात्मक इलेक्ट्रोड कोटिंग रकम (N/P निर्धारणको आधारमा, पहिले सकारात्मक इलेक्ट्रोड कोटिंग रकम निर्धारण गर्नुहोस्, र त्यसपछि नकारात्मक इलेक्ट्रोड कोटिंग रकम निर्धारण गर्नुहोस्);

(6) एकल सकारात्मक इलेक्ट्रोडको एकल-पक्षीय क्षेत्र (सकारात्मक इलेक्ट्रोडको लम्बाइ र चौडाइ द्वारा निर्धारित, जब सकारात्मक इलेक्ट्रोडको लम्बाइ र चौडाइ निर्धारण गरिन्छ, नकारात्मक इलेक्ट्रोडको आकार पनि निर्धारण गरिन्छ, र कक्षको आकार निर्धारण गर्न सकिन्छ)।

पहिलो, साहित्य [१] अनुसार, पोल टुक्रा एकाइहरूको संख्याको प्रभाव, सकारात्मक इलेक्ट्रोड कोटिंग को मात्रा र सकारात्मक इलेक्ट्रोड को एकल टुक्रा को एकल-पक्ष क्षेत्र को विशिष्ट ऊर्जा र ऊर्जा घनत्व मा। ब्याट्री चर्चा छ। ब्याट्रीको विशिष्ट ऊर्जा (ES) समीकरण (1) द्वारा व्यक्त गर्न सकिन्छ।

तस्वीर

सूत्रमा (1): x ब्याट्रीमा रहेको सकारात्मक इलेक्ट्रोडहरूको संख्या हो; y सकारात्मक इलेक्ट्रोडको कोटिंग मात्रा हो, kg/m2; z एकल सकारात्मक इलेक्ट्रोडको एकल-पक्षीय क्षेत्र हो, m2; x∈N*, y > 0, z > 0; e(y, z) पोल टुक्रा एकाइले योगदान गर्न सक्ने ऊर्जा हो, Wh, गणना सूत्र सूत्र (2) मा देखाइएको छ।

तस्वीर

सूत्र (2): DAV औसत डिस्चार्ज भोल्टेज हो, V; पीसी भनेको सकारात्मक इलेक्ट्रोड सक्रिय सामग्रीको कुल द्रव्यमान र प्रवाहकीय एजेन्ट र बाइन्डरको कुल द्रव्यमानको अनुपात हो, %; SCC सकारात्मक इलेक्ट्रोड सक्रिय सामग्रीको विशिष्ट क्षमता हो, आह / किग्रा; m(y, z) पोल टुक्रा एकाइ, kg को द्रव्यमान हो, र गणना सूत्र सूत्र (3) मा देखाइएको छ।

तस्वीर

सूत्रमा (३): KCT भनेको मोनोलिथिक सकारात्मक इलेक्ट्रोडको एकल-पक्षीय क्षेत्र र मोनोलिथिक सकारात्मक इलेक्ट्रोडको कुल क्षेत्रफल (कोटिंग क्षेत्र र ट्याब पन्नी क्षेत्रको योगफल) को अनुपात हो, र १ भन्दा बढी; TAL एल्युमिनियम वर्तमान कलेक्टरको मोटाई हो, m; ρAl एल्युमिनियम वर्तमान कलेक्टरको घनत्व हो, kg/m3; KA एकल सकारात्मक इलेक्ट्रोडको एकल-पक्षीय क्षेत्र प्रत्येक नकारात्मक इलेक्ट्रोडको कुल क्षेत्रफलको अनुपात हो, र 1 भन्दा बढी छ; TCu तामाको वर्तमान कलेक्टरको मोटाई हो, m; ρCu तामाको वर्तमान कलेक्टर हो। घनत्व, kg/m3; N/P नकारात्मक इलेक्ट्रोड क्षमता र सकारात्मक इलेक्ट्रोड क्षमता को अनुपात हो; PA नकारात्मक इलेक्ट्रोड सक्रिय सामग्रीको कुल द्रव्यमान प्लस प्रवाहकीय एजेन्ट र बाइन्डरको अनुपात हो, %; SCA नकारात्मक इलेक्ट्रोड सक्रिय सामग्री क्षमता, Ah/kg को अनुपात हो। M(x, y, z) गैर-ऊर्जा योगदान गर्ने पदार्थको द्रव्यमान हो, kg, गणना सूत्र सूत्र (1) मा देखाइएको छ।

तस्वीर

सूत्रमा (4): kAP एकल सकारात्मक इलेक्ट्रोडको एकल-पक्षीय क्षेत्रसँग एल्युमिनियम-प्लास्टिक क्षेत्रको अनुपात हो, र 1 भन्दा ठूलो छ; SDAP एल्युमिनियम-प्लास्टिकको क्षेत्रीय घनत्व हो, kg/m2; mTab सकारात्मक र नकारात्मक इलेक्ट्रोडको कुल द्रव्यमान हो, जुन एक स्थिर हो बाट देख्न सकिन्छ; mTape टेपको कुल द्रव्यमान हो, जसलाई स्थिर मानिन्छ; kS सकारात्मक इलेक्ट्रोड पाना को कुल क्षेत्र को विभाजक को कुल क्षेत्र को अनुपात हो, र 1 भन्दा ठूलो छ; SDS विभाजकको क्षेत्रीय घनत्व हो, kg/m2; kE इलेक्ट्रोलाइट र ब्याट्री को द्रव्यमान हो क्षमता को अनुपात, गुणांक एक सकारात्मक संख्या हो। यस अनुसार, यो निष्कर्षमा पुग्न सकिन्छ कि x, y र z को कुनै एक कारकको वृद्धिले ब्याट्रीको विशिष्ट ऊर्जा बढाउँछ।

पोल टुक्रा एकाइहरूको संख्याको प्रभावको महत्त्व अध्ययन गर्न, ब्याट्रीको विशिष्ट ऊर्जा र ऊर्जा घनत्वमा सकारात्मक इलेक्ट्रोडको कोटिंग मात्रा र एकल सकारात्मक इलेक्ट्रोडको एकल पक्षीय क्षेत्र, एक इलेक्ट्रोकेमिकल प्रणाली र डिजाइन नियमहरू (अर्थात्, इलेक्ट्रोड सामग्री र सूत्र, कम्प्याक्शन घनत्व र N/P, आदि निर्धारण गर्न), र त्यसपछि अर्थोगोनिक रूपमा तीनवटा कारकहरूको प्रत्येक स्तर संयोजन गर्नुहोस्, जस्तै पोल टुक्रा एकाइहरूको संख्या, को मात्रा। सकारात्मक इलेक्ट्रोड कोटिंग, र सकारात्मक इलेक्ट्रोड को एकल टुक्रा को एकल-पक्षीय क्षेत्र, एक निश्चित समूह द्वारा निर्धारित इलेक्ट्रोड सामाग्री तुलना गर्न र दायरा विश्लेषण गणना विशिष्ट ऊर्जा र ब्याट्री को ऊर्जा घनत्व मा आधारित प्रदर्शन गरिएको थियो। सूत्र, संकुचित घनत्व र N/P। अर्थोगोनल डिजाइन र गणना परिणामहरू तालिका 1 मा देखाइएको छ। अर्थोगोनल डिजाइन परिणामहरू दायरा विधि प्रयोग गरेर विश्लेषण गरिएको थियो, र परिणामहरू चित्र 1 मा देखाइएको छ। ब्याट्रीको विशिष्ट ऊर्जा र ऊर्जा घनत्व पोल टुक्रा एकाइहरूको संख्यासँग मोनोटोनिक रूपमा बढ्छ। , सकारात्मक इलेक्ट्रोड कोटिंग को मात्रा, र एकल-टुक्रा सकारात्मक इलेक्ट्रोड को एकल-पक्षीय क्षेत्र। पोल टुक्रा एकाइहरूको संख्याको तीन कारकहरू मध्ये, सकारात्मक इलेक्ट्रोड कोटिंगको मात्रा, र एकल सकारात्मक इलेक्ट्रोडको एकल-पक्षीय क्षेत्र, सकारात्मक इलेक्ट्रोड कोटिंग को मात्रा को विशिष्ट ऊर्जा मा सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण प्रभाव छ। ब्याट्री; को एकल-पक्षीय क्षेत्रका तीन कारकहरू मध्ये, मोनोलिथिक क्याथोडको एकल-पक्षीय क्षेत्रले ब्याट्रीको ऊर्जा घनत्वमा सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण प्रभाव पार्छ।

तस्वीर

तस्वीर

यो चित्र 1a बाट देख्न सकिन्छ कि ब्याट्रीको विशिष्ट ऊर्जा पोल टुक्रा एकाइहरूको संख्या, क्याथोड कोटिंगको मात्रा, र एकल-टुक्रा क्याथोडको एकल-पक्षीय क्षेत्रको साथ मोनोटोनिक रूपमा बढ्छ, जसले यसको शुद्धता प्रमाणित गर्दछ। अघिल्लो भागमा सैद्धान्तिक विश्लेषण; ब्याट्रीको विशिष्ट ऊर्जालाई असर गर्ने सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण कारक भनेको सकारात्मक कोटिंग रकम हो। यो चित्र 1b बाट देख्न सकिन्छ कि ब्याट्रीको ऊर्जा घनत्व पोल टुक्रा इकाइहरूको संख्या, सकारात्मक इलेक्ट्रोड कोटिंगको मात्रा, र एकल सकारात्मक इलेक्ट्रोडको एकल-पक्षीय क्षेत्रको साथ मोनोटोनिक रूपमा बढ्छ, जसले सहीता पनि प्रमाणित गर्दछ। अघिल्लो सैद्धान्तिक विश्लेषण को; ब्याट्री ऊर्जा घनत्वलाई असर गर्ने सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण कारक मोनोलिथिक सकारात्मक इलेक्ट्रोडको एकल-पक्षीय क्षेत्र हो। माथिको विश्लेषण अनुसार, ब्याट्री को विशिष्ट ऊर्जा सुधार गर्न को लागी, यो सकेसम्म धेरै सकारात्मक इलेक्ट्रोड कोटिंग मात्रा वृद्धि गर्न को लागी महत्वपूर्ण छ। सकारात्मक इलेक्ट्रोड कोटिंग रकमको स्वीकार्य माथिल्लो सीमा निर्धारण गरेपछि, ग्राहकको आवश्यकताहरू प्राप्त गर्न बाँकी कारक स्तरहरू समायोजन गर्नुहोस्; ब्याट्रीको ऊर्जा घनत्वको लागि, यो सम्भव भएसम्म मोनोलिथिक सकारात्मक इलेक्ट्रोडको एकल-पक्षीय क्षेत्र बढाउने कुञ्जी हो। मोनोलिथिक सकारात्मक इलेक्ट्रोडको एकल-पक्षीय क्षेत्रको स्वीकार्य माथिल्लो सीमा निर्धारण गरेपछि, ग्राहकको आवश्यकताहरू पूरा गर्न बाँकी कारक स्तरहरू समायोजन गर्नुहोस्।

यस अनुसार, यो निष्कर्षमा पुग्न सकिन्छ कि ब्याट्रीको विशिष्ट ऊर्जा र ऊर्जा घनत्व मोनोटोनिक रूपमा पोल टुक्रा एकाइहरूको संख्या, सकारात्मक इलेक्ट्रोड कोटिंगको मात्रा, र एकल सकारात्मक इलेक्ट्रोडको एकल-पक्षीय क्षेत्रसँग बढ्छ। पोल टुक्रा एकाइहरूको संख्या, सकारात्मक इलेक्ट्रोड कोटिंग को मात्रा, र एकल सकारात्मक इलेक्ट्रोड को एकल पक्षीय क्षेत्र को तीन कारकहरु मध्ये, ब्याट्री को विशिष्ट ऊर्जा मा सकारात्मक इलेक्ट्रोड कोटिंग को मात्रा को प्रभाव छ। सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण; को एकल-पक्षीय क्षेत्रका तीन कारकहरू मध्ये, मोनोलिथिक क्याथोडको एकल-पक्षीय क्षेत्रले ब्याट्रीको ऊर्जा घनत्वमा सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण प्रभाव पार्छ।

त्यसपछि, साहित्य [२] अनुसार, ब्याट्रीको क्षमता मात्र आवश्यक हुँदा ब्याट्रीको गुणस्तर कसरी कम गर्ने भनेर छलफल गरिन्छ, र ब्याट्रीको आकार र अन्य कार्यसम्पादन सूचकहरू निर्धारित सामग्री प्रणाली र प्रशोधन प्रविधि अन्तर्गत आवश्यक पर्दैन। स्तर। सकारात्मक प्लेटहरूको संख्या र स्वतन्त्र चरहरूको रूपमा सकारात्मक प्लेटहरूको पक्ष अनुपातको साथ ब्याट्री गुणस्तरको गणना सूत्र (2) मा देखाइएको छ।

तस्वीर

सूत्र (5) मा, M(x, y) ब्याट्रीको कुल पिण्ड हो; x ब्याट्रीमा सकारात्मक प्लेटहरूको संख्या हो; y सकारात्मक प्लेटहरूको पक्ष अनुपात हो (यसको मान चित्र 2 मा देखाइएको लम्बाइले विभाजित चौडाइ बराबर छ); k1, k2, k3, k4, k5, k6, k7 गुणांकहरू हुन्, र तिनीहरूको मानहरू ब्याट्री क्षमता, सामग्री प्रणाली र प्रशोधन प्रविधि स्तरसँग सम्बन्धित 26 प्यारामिटरहरूद्वारा निर्धारण गरिन्छ, तालिका 2 हेर्नुहोस्। तालिका 2 मा मापदण्डहरू निर्धारण गरेपछि , प्रत्येक गुणांक त्यसपछि यो निर्धारण गरिन्छ कि 26 प्यारामिटरहरू र k1, k2, k3, k4, k5, k6 र k7 बीचको सम्बन्ध धेरै सरल छ, तर व्युत्पन्न प्रक्रिया धेरै गाह्रो छ। गणितीय रूपमा घोषणा (5) प्राप्त गरेर, सकारात्मक प्लेटहरूको संख्या र सकारात्मक प्लेटहरूको पक्ष अनुपात समायोजन गरेर, मोडेल डिजाइनद्वारा प्राप्त गर्न सकिने न्यूनतम ब्याट्री गुणस्तर प्राप्त गर्न सकिन्छ।

तस्वीर

चित्र २ लेमिनेटेड ब्याट्रीको लम्बाइ र चौडाइको योजनाबद्ध रेखाचित्र

तालिका २ लेमिनेटेड सेल डिजाइन प्यारामिटरहरू

तस्वीर

तालिका 2 मा, विशिष्ट मान 50.3Ah को क्षमता भएको ब्याट्रीको वास्तविक प्यारामिटर मान हो। सान्दर्भिक प्यारामिटरहरूले k1, k2, k3, k4, k5, k6, र k7 क्रमशः 0.041, 0.680, 0.619, 13.953, 8.261, 639.554, 921.609 हुन् भनेर निर्धारण गर्दछ। , x 21 हो, y 1.97006 हो (सकारात्मक इलेक्ट्रोडको चौडाइ 329 mln हो, र लम्बाइ 167 मिमी हो)। अप्टिमाइजेसन पछि, जब सकारात्मक इलेक्ट्रोडको संख्या 51 हुन्छ, ब्याट्री गुणस्तर सबैभन्दा सानो हुन्छ।