Према захтевима пријатеља групе, разговарајте о разумевању брзог пуњења литијумске батерије:

Слика

Користите овај дијаграм да илуструјете процес пуњења батерије. Апсциса је време, а ордината је напон. У почетној фази пуњења литијумске батерије, постојаће мали тренутни процес претходног пуњења, односно ЦЦ предпуњење, који има за циљ стабилизацију материјала аноде и катоде. Након тога, батерија се може подесити на пуњење великом струјом, односно ЦЦ Фаст Цхарге, након што је батерија стабилна. Коначно, улази у режим пуњења константног напона (ЦВ). За литијумску батерију, систем покреће режим пуњења константног напона када напон достигне 4.2В, а струја пуњења се постепено смањује све док се пуњење не заврши када је напон нижи од одређене вредности.

Током целог процеса постоје различите стандардне струје пуњења за различите батерије. На пример, за 3Ц производе, стандардна струја пуњења је углавном 0.1Ц-0.5Ц, док је за батерије велике снаге стандардно пуњење углавном 1Ц. Ниска струја пуњења се такође узима у обзир за сигурност батерије. Дакле, рецимо у уобичајеним временима брзог пуњења, треба показати на неколико пута већу струју пуњења од стандардне на десетине пута.

Неки људи кажу да је пуњење литијумских батерија као точење пива, брзо и брзо пуњење пива, али са пуно пене. Споро је, споро је, али је пуно пива, чврсто је. Брзо пуњење не само да штеди време пуњења, већ и оштећује саму батерију. Због феномена поларизације у батерији, максимална струја пуњења коју може да прихвати смањиће се са повећањем циклуса пуњења и пражњења. Када је континуирано пуњење и струја пуњења велики, концентрација јона на електроди се повећава и поларизација се интензивира, а напон терминала батерије не може директно одговарати напуњењу/енергији у линеарној пропорцији. Истовремено, велико струјно пуњење, повећање унутрашњег отпора довешће до појачаног џулове ефекта загревања (К=И2Рт), доносећи нуспојаве, као што су реакционо распадање електролита, производња гаса и низ проблема, фактор ризика. нагло повећава, утиче на безбедност батерије, живот батерије без напајања ће бити знатно скраћен.

01

Материјал аноде

Брзи процес пуњења литијумске батерије је брза миграција и уградња Ли+ у материјал аноде. Величина честица катодног материјала може утицати на време одзива и пут дифузије јона у електрохемијском процесу батерије. Према студијама, коефицијент дифузије литијум јона расте са смањењем величине зрна материјала. Међутим, са смањењем величине честица материјала, доћи ће до озбиљне агломерације честица у производњи пулпе, што ће резултирати неуједначеном дисперзијом. Истовремено, наночестице ће смањити густину сабијања електродног лима и повећати површину контакта са електролитом у процесу бочне реакције пуњења и пражњења, утичући на перформансе батерије.

Поузданији метод је модификовање материјала позитивне електроде премазивањем. На пример, проводљивост самог ЛФП-а није баш добра. Премазивање површине ЛФП-а угљеничним материјалом или другим материјалима може побољшати његову проводљивост, што доприноси побољшању перформанси брзог пуњења батерије.

02

Анодни материјали

Брзо пуњење литијумске батерије значи да литијум јони могу брзо изаћи и „пливати“ до негативне електроде, што захтева да материјал катоде има способност брзог уградње литијума. Анодни материјали који се користе за брзо пуњење литијумске батерије укључују угљенични материјал, литијум титанат и неке друге нове материјале.

За угљеничне материјале, литијум јони су првенствено уграђени у графит под условом конвенционалног пуњења јер је потенцијал уградње литијума сличан потенцијалу таложења литијума. Међутим, под условима брзог пуњења или ниске температуре, литијум јони могу да се таложе на површини и формирају дендритни литијум. Када је дендрит литијум пробушио СЕИ, проузрокован је секундарни губитак Ли+ и смањен је капацитет батерије. Када метал литијум достигне одређени ниво, он ће расти од негативне електроде до дијафрагме, изазивајући ризик од кратког споја батерије.

Што се тиче ЛТО-а, он припада анодном материјалу „нулте деформације“ који садржи кисеоник, који не производи СЕИ током рада батерије, и има јачу способност везивања са литијум јоном, што може испунити захтеве брзог пуњења и ослобађања. У исто време, пошто СЕИ не може да се формира, анодни материјал ће директно контактирати са електролитом, што промовише појаву споредних реакција. Проблем стварања гаса из ЛТО батерија не може се решити, већ се може ублажити само модификацијом површине.

03

Течност електроде

Као што је горе поменуто, у процесу брзог пуњења, због недоследности брзине миграције литијум јона и брзине преноса електрона, батерија ће имати велику поларизацију. Дакле, да би се минимизирала негативна реакција изазвана поларизацијом батерије, следеће три тачке су потребне за развој електролита: 1, електролитна со високе дисоцијације; 2, композит растварача – нижи вискозитет; 3, контрола интерфејса – нижа импеданса мембране.

04

Однос технологије производње и брзог пуњења

Претходно су анализирани захтеви и утицаји брзог пуњења из три кључна материјала, као што су материјали позитивних и негативних електрода и електродна течност. Следи дизајн процеса који има релативно велики утицај. Технолошки параметри производње батерија директно утичу на отпор миграције литијум јона у сваком делу батерије пре и после активирања батерије, тако да технолошки параметри припреме батерије имају значајан утицај на перформансе литијум-јонске батерије.

(1) каша

За својства каше, с једне стране, потребно је одржавати проводљиво средство равномерно диспергованим. Пошто је проводни агенс равномерно распоређен међу честицама активне супстанце, између активне супстанце и активне супстанце и колекторске течности може да се формира уједначенија проводљива мрежа, која има функцију сакупљања микроструја, смањујући контактни отпор, и може побољшати брзину кретања електрона. С друге стране, спречавање прекомерне дисперзије проводног агенса. У процесу пуњења и пражњења, кристална структура анодног и катодног материјала ће се променити, што може изазвати љуштење проводног средства, повећати унутрашњи отпор батерије и утицати на перформансе.

(2) Изузетно делимична густина

У теорији, батерије за множење и батерије великог капацитета су некомпатибилне. Када је густина поларизације позитивне и негативне електроде ниска, брзина дифузије литијум јона се може повећати, а отпор миграције јона и електрона може се смањити. Што је мања површинска густина, то је тања електрода, а мања је и промена структуре електроде узрокована континуираним убацивањем и ослобађањем литијум јона у наелектрисању и пражњењу. Међутим, ако је површинска густина прениска, густина енергије батерије ће се смањити и цена ће се повећати. Стога, површинску густину треба размотрити свеобухватно. Следећа слика је пример пуњења литијум кобалатне батерије на 6Ц и пражњења на 1Ц.

Слика

(3) Конзистенција премаза поларног комада

Раније је пријатељ питао да ли ће екстремно делимична недоследност густине утицати на батерију? Овде, иначе, за брзо пуњење, главна је конзистентност анодне плоче. Ако негативна површинска густина није уједначена, унутрашња порозност живог материјала ће значајно варирати након ваљања. Разлика у порозности ће довести до разлике у дистрибуцији унутрашње струје, што ће утицати на формирање и перформансе СЕИ у фази формирања батерије, и на крају утицати на перформансе брзог пуњења батерије.

(4) Густина сабијања стубног лима

Зашто стубове треба сабити? Један је да се побољша специфична енергија батерије, а други да се побољша перформансе батерије. Оптимална густина сабијања варира у зависности од материјала електроде. Са повећањем густине сабијања, што је мања порозност електродног лима, то је ближа веза између честица и мања је дебљина електродног лима под истом површинском густином, тако да се пут миграције литијум јона може смањити. Када је густина збијања превелика, ефекат инфилтрације електролита није добар, што може уништити структуру материјала и дистрибуцију проводног агенса, а касније ће се појавити проблем са намотавањем. Слично, литијум кобалатна батерија се пуни на 6Ц и празни на 1Ц, а утицај густине сабијања на специфични капацитет пражњења је приказан на следећи начин:

Слика

05

Формацијско старење и други

За угљеничну негативну батерију, формирање – старење је кључни процес литијумске батерије, који ће утицати на квалитет СЕИ. Дебљина СЕИ није уједначена или је структура нестабилна, што ће утицати на капацитет брзог пуњења и животни век батерије.

Поред горе наведених неколико важних фактора, производња ћелије, систем пуњења и пражњења ће имати велики утицај на перформансе литијумске батерије. Са продужењем радног времена, брзину пуњења батерије треба умерено смањити, иначе ће се поларизација погоршати.

закључак

Суштина брзог пуњења и пражњења литијумских батерија је да се литијум јони могу брзо одвојити између анодног и катодног материјала. Својства материјала, дизајн процеса и систем пуњења и пражњења батерија утичу на перформансе пуњења велике струје. Структурна стабилност анодних и анодних материјала је погодна за брз процес делицијума без изазивања структурног колапса, литијум јони у брзини дифузије материјала су бржи, како би издржали високо струјно пуњење. Због неусклађености између брзине миграције јона и брзине преноса електрона, поларизација ће се појавити у процесу пуњења и пражњења, тако да поларизацију треба минимизирати како би се спречило таложење метала литијума и смањио капацитет да утиче на животни век.