Kulingana na mahitaji ya marafiki wa kikundi, zungumza juu ya uelewa wa malipo ya haraka ya betri ya lithiamu:

Picha

Tumia mchoro huu ili kuonyesha mchakato wa kuchaji betri. Abscissa ni wakati na kuratibu ni voltage. Katika hatua ya awali ya malipo ya betri ya lithiamu, kutakuwa na mchakato mdogo wa sasa wa malipo ya awali, yaani CC kabla ya malipo, ambayo inalenga kuimarisha anode na vifaa vya cathode. Baada ya hayo, betri inaweza kubadilishwa kwa Chaji na sasa ya juu, yaani CC Fast Charge, baada ya betri imara. Hatimaye, inaingia katika hali ya malipo ya voltage ya mara kwa mara (CV). Kwa betri ya lithiamu, mfumo huanza hali ya malipo ya voltage mara kwa mara wakati voltage inafikia 4.2V, na sasa ya malipo hupungua hatua kwa hatua mpaka malipo ya mwisho wakati voltage iko chini kuliko thamani fulani.

Wakati wa mchakato mzima, kuna mikondo tofauti ya malipo ya kawaida kwa betri tofauti. Kwa mfano, kwa bidhaa za 3C, chaji ya kawaida kwa ujumla ni 0.1C-0.5C, wakati kwa betri za nguvu za juu, chaji ya kawaida kwa ujumla ni 1C. Kiwango cha chini cha malipo pia kinazingatiwa kwa usalama wa betri. Kwa hivyo, sema kwa malipo ya haraka ya nyakati za kawaida, ni kuashiria mara kadhaa juu kuliko sasa ya malipo ya kawaida hadi makumi ya nyakati.

Watu wengine wanasema kuwa kuchaji betri za lithiamu ni kama kumwaga bia, haraka na kujaza bia haraka, lakini kwa povu nyingi. Ni polepole, ni polepole, lakini ni bia nyingi, ni imara. Kuchaji haraka sio tu kuokoa wakati wa malipo, lakini pia huharibu betri yenyewe. Kutokana na hali ya mgawanyiko katika betri, kiwango cha juu cha malipo kinachoweza kukubali kitapungua kwa ongezeko la mzunguko wa malipo na kutokwa. Wakati kuchaji kwa kuendelea na sasa ya kuchaji ni kubwa, ukolezi wa ioni kwenye elektrodi huongezeka na utengano huongezeka, na voltage ya mwisho ya betri haiwezi kuendana moja kwa moja na chaji/nishati katika sehemu ya mstari. Wakati huo huo, malipo ya juu ya sasa, ongezeko la upinzani wa ndani itasababisha kuongezeka kwa athari ya joto ya Joule (Q=I2Rt), kuleta athari za upande, kama vile mmenyuko wa mtengano wa electrolyte, uzalishaji wa gesi na mfululizo wa matatizo, sababu ya hatari. huongezeka kwa ghafla, ina athari kwa usalama wa betri, maisha ya betri isiyo ya nguvu yatafupishwa sana.

01

Nyenzo ya anode

Mchakato wa kuchaji haraka wa betri ya lithiamu ni uhamaji na upachikaji wa Li+ katika nyenzo ya anode. Saizi ya chembe ya nyenzo ya cathode inaweza kuathiri wakati wa majibu na njia ya uenezaji wa ioni katika mchakato wa kielektroniki wa betri. Kulingana na tafiti, mgawo wa uenezi wa ioni za lithiamu huongezeka kwa kupungua kwa saizi ya nafaka ya nyenzo. Hata hivyo, pamoja na kupungua kwa saizi ya chembe, kutakuwa na mkusanyiko mkubwa wa chembe katika utengenezaji wa msukumo, na kusababisha mtawanyiko usio sawa. Wakati huo huo, nanoparticles itapunguza wiani wa kuunganishwa kwa karatasi ya electrode, na kuongeza eneo la kuwasiliana na electrolyte katika mchakato wa malipo na kutokwa kwa majibu ya upande, na kuathiri utendaji wa betri.

Njia ya kuaminika zaidi ni kurekebisha nyenzo nzuri za electrode kwa mipako. Kwa mfano, conductivity ya LFP yenyewe si nzuri sana. Kupaka uso wa LFP na nyenzo za kaboni au vifaa vingine kunaweza kuboresha conductivity yake, ambayo ni nzuri kwa kuboresha utendaji wa malipo ya haraka ya betri.

02

Nyenzo za anode

Kuchaji kwa haraka kwa betri ya lithiamu kunamaanisha kuwa ioni za lithiamu zinaweza kutoka haraka na “kuogelea” hadi kwa elektrodi hasi, ambayo inahitaji nyenzo za cathode kuwa na uwezo wa kupachika lithiamu haraka. Nyenzo za anode zinazotumika kwa malipo ya haraka ya betri ya lithiamu ni pamoja na nyenzo ya kaboni, titanati ya lithiamu na nyenzo zingine mpya.

Kwa nyenzo za kaboni, ioni za lithiamu hupachikwa kwenye grafiti chini ya hali ya kuchaji kwa kawaida kwa sababu uwezo wa upachikaji wa lithiamu ni sawa na ule wa kunyesha kwa lithiamu. Hata hivyo, chini ya hali ya malipo ya haraka au joto la chini, ioni za lithiamu zinaweza kushuka juu ya uso na kuunda dendrite lithiamu. Wakati lithiamu ya dendrite ilipochomwa SEI, hasara ya pili ya Li+ ilisababishwa na uwezo wa betri ulipunguzwa. Wakati chuma cha lithiamu kinafikia kiwango fulani, kitakua kutoka kwa electrode hasi hadi kwenye diaphragm, na kusababisha hatari ya mzunguko mfupi wa betri.

Kama ilivyo kwa LTO, ni mali ya “strain sifuri” iliyo na anode ya oksijeni, ambayo haitoi SEI wakati wa operesheni ya betri, na ina uwezo mkubwa wa kumfunga na ioni ya lithiamu, ambayo inaweza kukidhi mahitaji ya malipo ya haraka na kutolewa. Wakati huo huo, kwa sababu SEI haiwezi kuundwa, nyenzo za anode zitawasiliana moja kwa moja na electrolyte, ambayo inakuza tukio la athari za upande. Tatizo la uzalishaji wa gesi ya betri ya LTO haliwezi kutatuliwa, na linaweza tu kupunguzwa na urekebishaji wa uso.

03

Kioevu cha electrode

Kama ilivyoelezwa hapo juu, katika mchakato wa malipo ya haraka, kwa sababu ya kutofautiana kwa kiwango cha uhamiaji wa ioni ya lithiamu na kiwango cha uhamisho wa elektroni, betri itakuwa na polarization kubwa. Hivyo ili kupunguza majibu hasi yanayosababishwa na ubaguzi wa betri, pointi tatu zifuatazo zinahitajika ili kuendeleza elektroliti: 1, high dissociation electrolyte chumvi; 2, mchanganyiko wa kutengenezea – ​​mnato wa chini; 3, udhibiti wa interface – impedance ya chini ya membrane.

04

Uhusiano kati ya teknolojia ya uzalishaji na kujaza haraka

Hapo awali, mahitaji na athari za kujaza haraka zilichambuliwa kutoka kwa nyenzo tatu muhimu, kama vile vifaa vyema na hasi vya elektroni na kioevu cha elektrodi. Ifuatayo ni muundo wa mchakato ambao una athari kubwa. Vigezo vya kiteknolojia vya uzalishaji wa betri huathiri moja kwa moja upinzani wa uhamiaji wa ioni za lithiamu katika kila sehemu ya betri kabla na baada ya uanzishaji wa betri, kwa hivyo vigezo vya kiteknolojia vya utayarishaji wa betri vina ushawishi muhimu juu ya utendaji wa betri ya lithiamu ion.

(1) uchafu

Kwa mali ya slurry, kwa upande mmoja, ni muhimu kuweka wakala conductive sawasawa kutawanywa. Kwa sababu wakala wa conductive husambazwa sawasawa kati ya chembe za dutu inayofanya kazi, mtandao wa conductive sare zaidi unaweza kuunda kati ya dutu inayotumika na dutu inayofanya kazi na giligili ya mtoza, ambayo ina kazi ya kukusanya sasa ndogo, kupunguza upinzani wa mawasiliano; na inaweza kuboresha kasi ya harakati ya elektroni. Kwa upande mwingine ni kuzuia mtawanyiko zaidi wa wakala wa conductive. Katika mchakato wa kuchaji na kutoa chaji, muundo wa kioo wa anodi na vifaa vya cathode utabadilika, ambayo inaweza kusababisha peeling ya wakala wa conductive, kuongeza upinzani wa ndani wa betri, na kuathiri utendakazi.

(2) Msongamano mdogo sana

Kwa nadharia, betri za kuzidisha na betri za uwezo wa juu haziendani. Wakati msongamano wa polarization wa elektrodi chanya na hasi ni mdogo, kasi ya uenezaji wa ioni za lithiamu inaweza kuongezeka, na upinzani wa uhamiaji wa ioni na elektroni unaweza kupunguzwa. Chini ya wiani wa uso ni, electrode nyembamba ni, na mabadiliko ya muundo wa electrode unaosababishwa na kuingizwa kwa kuendelea na kutolewa kwa ioni za lithiamu katika malipo na kutokwa pia ni ndogo. Hata hivyo, ikiwa wiani wa uso ni mdogo sana, wiani wa nishati ya betri itapungua na gharama itaongezeka. Kwa hivyo, wiani wa uso unapaswa kuzingatiwa kwa undani. Kielelezo kifuatacho ni mfano wa kuchaji betri ya lithiamu kobalati kwa 6C na kuchaji kwa 1C.

Picha

(3) Polar kipande mipako uthabiti

Hapo awali, rafiki aliuliza, je, kutofautiana kwa msongamano wa sehemu sana kutakuwa na athari kwenye betri? Hapa kwa njia, kwa utendaji wa malipo ya haraka, kuu ni msimamo wa sahani ya anode. Ikiwa wiani hasi wa uso haufanani, porosity ya ndani ya nyenzo hai itatofautiana sana baada ya rolling. Tofauti ya porosity itasababisha tofauti ya usambazaji wa sasa wa ndani, ambayo itaathiri uundaji na utendaji wa SEI katika hatua ya malezi ya betri, na hatimaye kuathiri utendaji wa malipo ya haraka ya betri.

(4) Msongamano wa msongamano wa karatasi ya nguzo

Kwa nini nguzo zinahitaji kuunganishwa? Moja ni kuboresha nishati maalum ya betri, nyingine ni kuboresha utendaji wa betri. Msongamano bora wa ukandamizaji hutofautiana na nyenzo za elektrodi. Kwa kuongezeka kwa msongamano wa msongamano, jinsi karatasi ya elektrodi inavyopungua, ndivyo uunganisho wa karibu kati ya chembe unavyokaribia, na unene mdogo wa karatasi ya elektrodi chini ya msongamano wa uso sawa, hivyo njia ya uhamiaji ya ioni za Lithiamu inaweza kupunguzwa. Wakati wiani wa kuunganishwa ni mkubwa sana, athari ya kupenya ya electrolyte si nzuri, ambayo inaweza kuharibu muundo wa nyenzo na usambazaji wa wakala wa conductive, na tatizo la upepo wa baadaye litatokea. Vile vile, betri ya lithiamu cobalate inachajiwa kwa 6C na kutolewa kwa 1C, na ushawishi wa msongamano wa msongamano kwenye uwezo maalum wa kutokwa unaonyeshwa kama ifuatavyo:

Picha

05

Malezi kuzeeka na wengine

Kwa betri ya kaboni hasi, malezi – kuzeeka ni mchakato muhimu wa betri ya lithiamu, ambayo itaathiri ubora wa SEI. Unene wa SEI sio sare au muundo hauna msimamo, ambayo itaathiri uwezo wa kuchaji haraka na maisha ya mzunguko wa betri.

Mbali na mambo kadhaa muhimu hapo juu, uzalishaji wa seli, malipo na mfumo wa kutokwa utakuwa na athari kubwa juu ya utendaji wa betri ya lithiamu. Kwa upanuzi wa muda wa huduma, kiwango cha malipo ya betri kinapaswa kupunguzwa kwa kiasi, vinginevyo polarization itazidishwa.

hitimisho

Kiini cha kuchaji haraka na kutoa betri za lithiamu ni kwamba ioni za lithiamu zinaweza kupachikwa kwa haraka kati ya anode na nyenzo za cathode. Sifa za nyenzo, muundo wa mchakato na mfumo wa kuchaji na utoaji wa betri zote huathiri utendakazi wa chaji ya juu ya sasa. Utulivu wa miundo ya anode na anode ni mzuri kwa mchakato wa haraka wa delithiamu bila kusababisha kuanguka kwa miundo, ioni za lithiamu katika kiwango cha uenezi wa nyenzo ni kasi zaidi, ili kuhimili malipo ya juu ya sasa. Kwa sababu ya kutolingana kati ya kasi ya uhamiaji wa ioni na kiwango cha uhamishaji wa elektroni, ugawanyiko utatokea katika mchakato wa kuchaji na kutokwa, kwa hivyo ubaguzi unapaswa kupunguzwa ili kuzuia uvujaji wa chuma cha lithiamu na kupunguza uwezo wa kuathiri maisha.