Литијум-јонске батерије се називају „батерије типа столице за љуљање“. Наелектрисани јони се крећу између позитивних и негативних електрода да би остварили пренос наелектрисања и снабдевали струјом спољна кола или пуњење из спољашњег извора напајања.

Током специфичног процеса пуњења, спољашњи напон се примењује на два пола батерије, а литијум јони се извлаче из материјала позитивне електроде и улазе у електролит. Истовремено, вишак електрона пролази кроз позитивни колектор струје и креће се до негативне електроде кроз спољашње коло; литијум јони су у електролиту. Креће се од позитивне електроде до негативне електроде, пролазећи кроз дијафрагму до негативне електроде; СЕИ филм који пролази кроз површину негативне електроде је уграђен у графитну слојевиту структуру негативне електроде и комбинује се са електронима.

Током рада јона и електрона, структура батерије која утиче на пренос пуњења, било електрохемијски или физички, утиче на перформансе брзог пуњења.

Захтеви брзог пуњења за све делове батерије

Што се тиче батерија, ако желите да побољшате перформансе напајања, морате напорно радити у свим аспектима батерије, укључујући позитивну електроду, негативну електроду, електролит, сепаратор и структурални дизајн.

позитивна електрода

У ствари, скоро све врсте катодних материјала могу се користити за прављење батерија које се брзо пуне. Важна својства која треба гарантовати укључују проводљивост (смањење унутрашњег отпора), дифузију (обезбеђивање кинетике реакције), животни век (не објашњавати) и безбедност (не објашњавати), исправне перформансе обраде (специфична површина не би требало да буде превише велики да смањи нежељене реакције и служи безбедности).

Наравно, проблеми које треба решити за сваки одређени материјал могу бити различити, али наши уобичајени катодни материјали могу испунити ове захтеве кроз низ оптимизација, али различити материјали су такође различити:

А. Литијум гвожђе фосфат може бити више фокусиран на решавање проблема проводљивости и ниске температуре. Извођење угљеничног премаза, умерена наноизација (имајте на уму да је умерена, дефинитивно није једноставна логика да што је финије то боље) и формирање јонских проводника на површини честица су најтипичније стратегије.

Б. Сам тернарни материјал има релативно добру електричну проводљивост, али је његова реактивност превисока, тако да тернарни материјали ретко обављају рад на нано-размери (нано-изација није лек попут лека за побољшање перформанси материјала, посебно у област батерија У Кини понекад има много анти-употреба), а више пажње се поклања безбедности и сузбијању нежељених реакција (са електролитом). На крају крајева, тренутни век трајања тројних материјала лежи у безбедности, а недавне несреће у вези са сигурношћу батерија такође су се често дешавале. Поставите веће захтеве.

Ц. Литијум манганат је важнији у погледу радног века. На тржишту постоји и много батерија са брзим пуњењем на бази литијум-манганата.

негативна електрода

Када се литијум-јонска батерија напуни, литијум мигрира до негативне електроде. Претерано висок потенцијал изазван брзим пуњењем и великом струјом довешће до тога да негативни потенцијал електроде буде негативнији. У овом тренутку ће се повећати притисак негативне електроде да брзо прихвати литијум, а тенденција стварања литијумских дендрита ће се повећати. Због тога негативна електрода не мора само да задовољи дифузију литијума током брзог пуњења. Кинетички захтеви литијум-јонске батерије такође морају решити безбедносни проблем изазван повећаном тенденцијом литијум дендрита. Стога је важна техничка потешкоћа језгра за брзо пуњење уметање литијум јона у негативну електроду.

А. Тренутно, доминантан материјал негативних електрода на тржишту је и даље графит (који чини око 90% тржишног удела). Основни разлог је јефтин, а свеобухватне перформансе обраде и густина енергије графита су релативно добре, са релативно мало недостатака. . Наравно, постоје и проблеми са графитном негативном електродом. Површина је релативно осетљива на електролит, а реакција интеркалације литијума има јаку усмереност. Због тога је важно напорно радити на побољшању структурне стабилности површине графита и промовисању дифузије литијум јона на подлогу. правац.

Б. Тврди угљенични и меки угљенични материјали су такође доживели велики развој последњих година: тврди угљенични материјали имају висок потенцијал уметања литијума и имају микропоре у материјалима, тако да је кинетика реакције добра; и меки угљенични материјали имају добру компатибилност са електролитом, МЦМБ Материјали су такође веома репрезентативни, али тврди и меки угљенични материјали су генерално ниске ефикасности и високе цене (и замислите да је графит исто тако јефтин, бојим се да није нада са индустријске тачке гледишта), тако да је тренутна потрошња далеко мања од графита, а више се користи у неким специјалитетима На батерији.

Ц. Шта кажете на литијум титанат? Укратко речено: предности литијум титаната су велика густина снаге, безбеднији и очигледни недостаци. Густина енергије је веома ниска, а цена је висока када се израчуна у Вх. Према томе, гледиште литијум-титанатне батерије је корисна технологија са предностима у одређеним приликама, али није погодна за многе прилике које захтевају високе трошкове и домет крстарења.

Д. Силицијумски анодни материјали су важан правац развоја, а Панасониц-ова нова батерија 18650 је започела комерцијални процес таквих материјала. Међутим, још је изазовнији задатак како постићи равнотежу између тежње за нанометарским перформансама и општих захтева на нивоу микрона за материјале који се односе на индустрију батерија.

Дијафрагма

Што се тиче енергетских батерија, рад велике струје намеће веће захтеве за њихову безбедност и животни век. Технологија облагања дијафрагме се не може заобићи. Керамичке обложене дијафрагме се брзо истискују због њихове високе сигурности и способности да троше нечистоће у електролиту. Посебно је значајан ефекат побољшања безбедности тројних батерија.

Најважнији систем који се тренутно користи за керамичке дијафрагме је облагање честица глинице на површини традиционалних дијафрагми. Релативно нова метода је облагање чврстих електролитних влакана на дијафрагми. Такве дијафрагме имају мањи унутрашњи отпор, а ефекат механичке потпоре дијафрагми повезаних са влакнима је бољи. Одличан, и има мању тенденцију да блокира поре дијафрагме током рада.

Након премаза, дијафрагма има добру стабилност. Чак и ако је температура релативно висока, није лако скупити се и деформисати и изазвати кратки спој. Јиангсу Кингтао Енерги Цо., Лтд. уз техничку подршку истраживачке групе Нан Цевен Школе за материјале и материјале Универзитета Тсингхуа има неког представника у том погледу. Радна, дијафрагма је приказана на слици испод.

Електролит

Електролит има велики утицај на перформансе литијум-јонских батерија које се брзо пуне. Да би се обезбедила стабилност и сигурност батерије при брзом пуњењу и великој струји, електролит мора да испуњава следеће карактеристике: А) не може се разложити, Б) висока проводљивост, и Ц) је инертан према позитивним и негативним материјалима. Реаговати или растворити.

Ако желите да испуните ове захтеве, кључ је да користите адитиве и функционалне електролите. На пример, то у великој мери утиче на безбедност тројних батерија са брзим пуњењем и неопходно је да им се додају различити адитиви против високих температура, отпорни на ватру и препуњавање како би се у одређеној мери побољшала њихова безбедност. Стари и тежак проблем литијум-титанатних батерија, високотемпературни надутост, такође мора бити побољшан високотемпературним функционалним електролитом.

Дизајн структуре батерије

Типична стратегија оптимизације је наслагани ВС тип намотаја. Електроде наслагане батерије су еквивалентне паралелном односу, а тип намотаја је еквивалентан серијској вези. Дакле, унутрашњи отпор првог је много мањи и погоднији је за тип снаге. прилика.

Поред тога, могу се уложити напори на број језичака како би се решили проблеми унутрашњег отпора и одвођења топлоте. Поред тога, коришћење електродних материјала високе проводљивости, коришћење више проводљивих средстава и облагање тањих електрода су такође стратегије које се могу размотрити.

Укратко, фактори који утичу на кретање пуњења унутар батерије и брзину уметања рупа за електроде ће утицати на способност брзог пуњења литијум-јонских батерија.

Преглед путева технологије брзог пуњења за главне произвођаче

Нингде ера

Што се тиче позитивне електроде, ЦАТЛ је развио технологију „супер електронске мреже“, која чини да литијум гвожђе фосфат има одличну електронску проводљивост; на површини графита негативне електроде, технологија „прстена брзих јона“ се користи за модификовање графита, а модификовани графит узима у обзир и супер брзо пуњење и високу Са карактеристикама густине енергије, негативна електрода више нема прекомерно производи током брзог пуњења, тако да има капацитет брзог пуњења од 4-5Ц, остварујући 10-15 минута брзог пуњења и пуњења, и може осигурати густину енергије нивоа система изнад 70вх/кг, постижући животни век од 10,000 циклуса.

Што се тиче управљања топлотом, његов систем управљања топлотом у потпуности препознаје „здрави интервал пуњења“ фиксног хемијског система на различитим температурама и СОЦ-има, што у великој мери проширује радну температуру литијум-јонских батерија.

Ватерма

Ватерма није тако добра у последње време, хајде да причамо само о технологији. Ватерма користи литијум гвожђе фосфат са мањом величином честица. Тренутно, уобичајени литијум гвожђе фосфат на тржишту има величину честица између 300 и 600 нм, док Ватерма користи само 100 до 300 нм литијум гвожђе фосфата, тако да ће литијум јони имати Бржу брзину миграције, то је већа струја напуњен и испражњен. За системе који нису батерије, ојачајте дизајн система управљања топлотом и безбедност система.

Мицро Повер

У раним данима, Веихонг Повер је изабрао литијум титанат + порозни композитни угљеник са структуром спинела који може да издржи брзо пуњење и велику струју као материјал негативне електроде; како би се спречила опасност од струје велике снаге за сигурност батерије током брзог пуњења, Веихонг Повер Комбинујући електролит који не гори, технологију дијафрагме високе порозности и високе пропусности и технологију интелигентне термалне контролне течности СТЛ, може осигурати сигурност батерије када се батерија брзо напуни.

У 2017. години најавила је нову генерацију батерија високе густине енергије, које користе катодне материјале литијум-манганата велике снаге и снаге, са густином енергије од 170вх/кг и постижући брзо пуњење од 15 минута. Циљ је узети у обзир питања живота и безбедности.

Зхухаи Иинлонг

Литијум-титанатна анода је позната по свом широком опсегу радне температуре и великој брзини пуњења и пражњења. Не постоје јасни подаци о конкретним техничким методама. У разговору са особљем на изложби, речено је да његово брзо пуњење може да достигне 10Ц и да је животни век 20,000 пута.

Будућност технологије брзог пуњења

Да ли је технологија брзог пуњења електричних возила историјски правац или је краткотрајна појава, у ствари, сада постоје различита мишљења, а закључка нема. Као алтернативни метод за решавање анксиозности око километраже, сматра се на истој платформи са густином енергије батерије и укупним трошковима возила.

Густина енергије и перформансе брзог пуњења, у истој батерији, могу се рећи да су два некомпатибилна правца и не могу се постићи у исто време. Потрага за густином енергије батерија тренутно је главна. Када је густина енергије довољно висока и капацитет батерије возила довољно велик да спречи такозвану „немирност домета“, потражња за перформансама пуњења батерије ће се смањити; у исто време, ако је снага батерије велика, ако цена батерије по киловат-сату није довољно мала, да ли је то потребно? Динг Кемаоова куповина електричне енергије која је довољна да „не буде забринута“ захтева од потрошача да направе избор. Ако размислите о томе, брзо пуњење има вредност. Друга тачка гледишта је трошак објеката за брзо пуњење, што је наравно део трошкова целог друштва за промовисање електрификације.

Без обзира да ли се технологија брзог пуњења може промовисати у великим размерама, технологија густине енергије и брзог пуњења која се брзо развија, као и две технологије које смањују трошкове, могу играти одлучујућу улогу у њеној будућности.