Betri za lithiamu-ioni huitwa betri za “rocking chair-aina”. Ioni zinazochajiwa husogea kati ya elektrodi chanya na hasi ili kutambua uhamishaji wa chaji na usambazaji wa nishati kwa saketi za nje au chaji kutoka kwa chanzo cha nguvu cha nje.

Wakati wa mchakato maalum wa malipo, voltage ya nje hutumiwa kwenye miti miwili ya betri, na ions za lithiamu hutolewa kutoka kwa nyenzo nzuri ya electrode na kuingia kwenye electrolyte. Wakati huo huo, elektroni za ziada hupitia mtozaji mzuri wa sasa na kuhamia kwa electrode hasi kupitia mzunguko wa nje; ioni za lithiamu ziko kwenye elektroliti. Inatoka kwa electrode chanya hadi electrode hasi, inapita kupitia diaphragm hadi electrode hasi; filamu ya SEI inayopita kwenye uso wa electrode hasi imeingizwa kwenye muundo wa safu ya grafiti ya electrode hasi na inachanganya na elektroni.

Wakati wote wa utendakazi wa ayoni na elektroni, muundo wa betri unaoathiri uhamishaji wa chaji, iwe kemikali ya kielektroniki au ya kimwili, utaathiri utendakazi wa kuchaji haraka.

Mahitaji ya kuchaji haraka kwa sehemu zote za betri

Kuhusu betri, ikiwa unataka kuboresha utendakazi wa nguvu, lazima ufanye kazi kwa bidii katika vipengele vyote vya betri, ikiwa ni pamoja na elektrodi chanya, elektrodi hasi, elektroliti, kitenganishi, na muundo wa muundo.

electrode chanya

Kwa kweli, karibu kila aina ya vifaa vya cathode vinaweza kutumika kutengeneza betri za kuchaji haraka. Sifa muhimu zitakazohakikishwa ni pamoja na utendakazi (kupunguza upinzani wa ndani), uenezaji (hakikisha kinetiki za athari), maisha (usielezee), na usalama (usielezee) , Utendaji sahihi wa usindikaji (eneo mahususi la uso halipaswi kuwa nyingi sana. kubwa ili kupunguza athari za upande na kutumikia usalama).

Kwa kweli, shida zinazopaswa kutatuliwa kwa kila nyenzo maalum zinaweza kuwa tofauti, lakini vifaa vyetu vya kawaida vya cathode vinaweza kukidhi mahitaji haya kupitia safu ya uboreshaji, lakini vifaa tofauti pia ni tofauti:

A. Fosfati ya chuma ya lithiamu inaweza kulenga zaidi kutatua matatizo ya conductivity na joto la chini. Kufanya mipako ya kaboni, nanoization ya wastani (kumbuka kuwa ni wastani, hakika sio mantiki rahisi kuwa bora zaidi), na uundaji wa makondakta wa ioni kwenye uso wa chembe ni mikakati ya kawaida zaidi.

B. Nyenzo ya ternary yenyewe ina conductivity nzuri ya umeme, lakini utendakazi wake ni wa juu sana, kwa hivyo vifaa vya ternary mara chache hufanya kazi ya kiwango cha nano (nano-ization sio dawa kama tiba ya uboreshaji wa utendaji wa nyenzo, haswa shamba la betri Kuna wakati mwingine matumizi mengi ya kuzuia matumizi nchini Uchina), na umakini zaidi hulipwa kwa usalama na ukandamizaji wa athari za upande (na elektroliti). Baada ya yote, maisha ya sasa ya vifaa vya ternary iko katika usalama, na ajali za hivi karibuni za usalama wa betri pia zimetokea mara kwa mara. Weka mahitaji ya juu zaidi.

C. Lithium manganeti ni muhimu zaidi katika suala la maisha ya huduma. Pia kuna betri nyingi za lithiamu manganeti zinazochaji haraka sokoni.

electrode hasi

Wakati betri ya lithiamu-ioni inaposhtakiwa, lithiamu huhamia kwenye electrode hasi. Uwezo wa juu kupita kiasi unaosababishwa na kuchaji haraka na mkondo mkubwa utasababisha uwezo hasi wa elektrodi kuwa mbaya zaidi. Kwa wakati huu, shinikizo la electrode hasi ya kukubali haraka lithiamu itaongezeka, na tabia ya kuzalisha dendrites ya lithiamu itaongezeka. Kwa hiyo, electrode hasi lazima si tu kukidhi uenezi wa lithiamu wakati wa malipo ya haraka. Mahitaji ya kinetics ya betri ya lithiamu ion lazima pia kutatua tatizo la usalama linalosababishwa na tabia ya kuongezeka ya dendrites ya lithiamu. Kwa hiyo, ugumu muhimu wa kiufundi wa msingi wa malipo ya haraka ni kuingizwa kwa ioni za lithiamu katika electrode hasi.

A. Kwa sasa, nyenzo kuu ya elektrodi hasi kwenye soko bado ni grafiti (uhasibu kwa karibu 90% ya sehemu ya soko). Sababu ya msingi ni nafuu, na utendaji wa kina wa usindikaji na wiani wa nishati ya grafiti ni nzuri, na mapungufu machache. . Bila shaka, pia kuna matatizo na electrode hasi ya grafiti. Uso huo ni nyeti kwa elektroliti, na mmenyuko wa mwingiliano wa lithiamu una mwelekeo mkali. Kwa hiyo, ni muhimu kufanya kazi kwa bidii ili kuboresha utulivu wa muundo wa uso wa grafiti na kukuza kuenea kwa ioni za lithiamu kwenye substrate. mwelekeo.

B. Nyenzo za kaboni ngumu na kaboni laini pia zimeona maendeleo mengi katika miaka ya hivi karibuni: nyenzo za kaboni ngumu zina uwezo wa juu wa kuingizwa kwa lithiamu na zina micropores katika nyenzo, hivyo kinetics ya majibu ni nzuri; na vifaa vya kaboni laini vina utangamano mzuri na elektroliti, MCMB Nyenzo pia ni mwakilishi sana, lakini vifaa vya kaboni ngumu na laini kwa ujumla ni vya chini kwa ufanisi na gharama kubwa (na fikiria kuwa grafiti ni ya bei nafuu sawa, ninaogopa kuwa sivyo. matumaini kutoka kwa mtazamo wa viwanda), kwa hivyo matumizi ya sasa ni kidogo sana kuliko grafiti, na hutumiwa zaidi katika utaalamu fulani kwenye betri.

C. Vipi kuhusu lithiamu titanate? Ili kuiweka kwa ufupi: faida za titanate ya lithiamu ni wiani mkubwa wa nguvu, salama, na hasara za wazi. Msongamano wa nishati ni mdogo sana, na gharama ni kubwa inapohesabiwa na Wh. Kwa hiyo, mtazamo wa betri ya lithiamu titanate ni teknolojia muhimu yenye faida katika matukio maalum, lakini haifai kwa matukio mengi ambayo yanahitaji gharama kubwa na anuwai ya kusafiri.

D. Silicon anode nyenzo ni mwelekeo muhimu wa maendeleo, na betri mpya ya Panasonic 18650 imeanza mchakato wa kibiashara wa nyenzo hizo. Hata hivyo, jinsi ya kufikia usawa kati ya kufuatilia utendaji wa nanomita na mahitaji ya jumla ya kiwango cha mikroni ya nyenzo zinazohusiana na sekta ya betri bado ni kazi ngumu zaidi.

Diaphragm

Kuhusu betri za aina ya nguvu, uendeshaji wa hali ya juu huweka mahitaji ya juu juu ya usalama na maisha yao. Teknolojia ya mipako ya diaphragm haiwezi kuzungushwa. Diaphragm zilizofunikwa na kauri zinasukumwa nje kwa haraka kwa sababu ya usalama wao wa juu na uwezo wa kutumia uchafu katika elektroliti. Hasa, athari za kuboresha usalama wa betri za ternary ni muhimu sana.

Mfumo muhimu zaidi unaotumiwa sasa kwa diaphragm za kauri ni kupaka chembe za alumina kwenye uso wa diaphragms za jadi. Njia mpya kiasi ni kupaka nyuzi dhabiti za elektroliti kwenye diaphragm. Diaphragms vile zina upinzani mdogo wa ndani, na athari ya msaada wa mitambo ya diaphragms zinazohusiana na fiber ni bora zaidi. Bora, na ina tabia ya chini ya kuzuia pores diaphragm wakati wa huduma.

Baada ya mipako, diaphragm ina utulivu mzuri. Hata ikiwa hali ya joto ni ya juu, si rahisi kupungua na kuharibika na kusababisha mzunguko mfupi. Jiangsu Qingtao Energy Co., Ltd. inayoungwa mkono na usaidizi wa kiufundi wa kikundi cha utafiti cha Nan Cewen cha Shule ya Nyenzo na Nyenzo ya Chuo Kikuu cha Tsinghua ina mwakilishi fulani katika suala hili. Kufanya kazi, diaphragm inavyoonyeshwa kwenye takwimu hapa chini.

Electrolyte

Electroliti ina ushawishi mkubwa juu ya utendaji wa betri za lithiamu-ioni zinazochaji haraka. Ili kuhakikisha utulivu na usalama wa betri chini ya malipo ya haraka na ya juu ya sasa, electrolyte lazima ikidhi sifa zifuatazo: A) haiwezi kuharibika, B) conductivity ya juu, na C) ni inert kwa nyenzo nzuri na hasi. Jibu au futa.

Ikiwa unataka kukidhi mahitaji haya, ufunguo ni kutumia viungio na elektroliti zinazofanya kazi. Kwa mfano, usalama wa betri zinazochaji kwa kasi ya ternary huathiriwa sana na hilo, na ni muhimu kuongeza viambatanisho mbalimbali vya kupambana na joto la juu, retardant, na kupambana na overcharge ili kuboresha usalama wake kwa kiasi fulani. Tatizo la zamani na gumu la betri za lithiamu titanati, gesi tumboni ya hali ya juu, pia inabidi kuboreshwa na elektroliti inayofanya kazi ya hali ya juu ya joto.

Muundo wa muundo wa betri

Mbinu ya kawaida ya uboreshaji ni aina ya vilima vya VS iliyopangwa. Electrodes ya betri iliyopangwa ni sawa na uhusiano sambamba, na aina ya vilima ni sawa na muunganisho wa mfululizo. Kwa hiyo, upinzani wa ndani wa zamani ni mdogo sana na unafaa zaidi kwa aina ya nguvu. tukio.

Kwa kuongeza, jitihada zinaweza kufanywa kwa idadi ya tabo ili kutatua matatizo ya upinzani wa ndani na uharibifu wa joto. Kwa kuongeza, kutumia vifaa vya electrode ya juu-conductivity, kwa kutumia mawakala wa conductive zaidi, na electrodes nyembamba ya mipako pia ni mikakati ambayo inaweza kuzingatiwa.

Kwa kifupi, mambo yanayoathiri harakati ya malipo ndani ya betri na kiwango cha kuingizwa kwa mashimo ya electrode itaathiri uwezo wa malipo ya haraka ya betri za lithiamu-ioni.

Muhtasari wa njia za teknolojia ya kuchaji haraka kwa watengenezaji wa kawaida

Enzi ya Ningde

Kuhusu electrode chanya, CATL ilitengeneza teknolojia ya “mtandao bora wa elektroniki”, ambayo inafanya phosphate ya chuma ya lithiamu kuwa na conductivity bora ya elektroniki; kwenye uso hasi wa grafiti ya elektrodi, teknolojia ya “pete ya ioni ya haraka” hutumiwa kurekebisha grafiti, na grafiti iliyorekebishwa inazingatia malipo ya haraka sana na ya juu Pamoja na sifa za msongamano wa nishati, elektrodi hasi haina tena kupita kiasi kwa- bidhaa wakati wa kuchaji haraka, ili iwe na uwezo wa kuchaji kwa haraka wa 4-5C, ikitambua kuchaji na kuchaji kwa haraka kwa dakika 10-15, na inaweza kuhakikisha msongamano wa nishati ya kiwango cha mfumo zaidi ya 70wh/kg, kufikia maisha ya Mzunguko 10,000.

Kwa upande wa usimamizi wa joto, mfumo wake wa usimamizi wa joto hutambua kikamilifu “muda wa malipo wa afya” wa mfumo wa kemikali uliowekwa kwa joto tofauti na SOCs, ambayo huongeza sana joto la uendeshaji wa betri za lithiamu-ion.

Waterma

Waterma sio mzuri hivi karibuni, wacha tuzungumze juu ya teknolojia. Waterma hutumia fosfati ya chuma ya lithiamu yenye ukubwa mdogo wa chembe. Kwa sasa, fosfati ya chuma ya lithiamu kwenye soko ina ukubwa wa chembe kati ya 300 na 600 nm, wakati Waterma hutumia tu 100 hadi 300 nm ya phosphate ya chuma ya lithiamu, hivyo ioni za lithiamu zitakuwa na kasi ya uhamiaji, sasa inaweza kuwa kubwa. kushtakiwa na kuachiliwa. Kwa mifumo mingine isipokuwa betri, imarisha muundo wa mifumo ya usimamizi wa joto na usalama wa mfumo.

Nguvu ndogo

Hapo awali, Weihong Power ilichagua lithiamu titanati + kaboni yenye vinyweleo vilivyo na muundo wa spinel ambayo inaweza kuhimili malipo ya haraka na mkondo wa juu kama nyenzo hasi ya elektrodi; ili kuzuia tishio la nguvu ya juu ya sasa kwa usalama wa betri wakati wa kuchaji haraka, Weihong Power Kuchanganya elektroliti isiyochoma, teknolojia ya diaphragm ya juu na upenyezaji wa hali ya juu na teknolojia ya maji ya kudhibiti joto ya STL, inaweza kuhakikisha usalama wa betri. wakati betri inachajiwa haraka.

Mnamo mwaka wa 2017, ilitangaza kizazi kipya cha betri za msongamano wa juu wa nishati, kwa kutumia vifaa vya cathode ya lithiamu manganeti ya uwezo wa juu na yenye nguvu, na msongamano mmoja wa nishati ya 170wh / kg, na kufikia malipo ya haraka ya dakika 15. Lengo ni kuzingatia masuala ya maisha na usalama.

Zhuhai Yinlong

Lithium titanate anode inajulikana kwa anuwai ya halijoto ya kufanya kazi na kiwango kikubwa cha kutokwa kwa malipo. Hakuna data wazi juu ya mbinu maalum za kiufundi. Akizungumza na wafanyakazi katika maonyesho hayo, inasemekana malipo yake ya haraka yanaweza kufikia 10C na muda wa maisha ni mara 20,000.

Mustakabali wa teknolojia ya kuchaji haraka

Ikiwa teknolojia ya malipo ya haraka ya magari ya umeme ni mwelekeo wa kihistoria au jambo la muda mfupi, kwa kweli, kuna maoni tofauti sasa, na hakuna hitimisho. Kama njia mbadala ya kutatua wasiwasi wa mileage, inazingatiwa kwenye jukwaa sawa na msongamano wa nishati ya betri na gharama ya jumla ya gari.

Msongamano wa nishati na utendaji wa malipo ya haraka, katika betri sawa, inaweza kusemwa kuwa maelekezo mawili yasiyolingana na hayawezi kupatikana kwa wakati mmoja. Ufuatiliaji wa msongamano wa nishati ya betri kwa sasa ndio msingi. Wakati wiani wa nishati ni juu ya kutosha na uwezo wa betri ya gari ni kubwa ya kutosha kuzuia kinachojulikana kama “wasiwasi wa masafa”, mahitaji ya utendaji wa malipo ya kiwango cha betri yatapunguzwa; wakati huo huo, ikiwa nguvu ya betri ni kubwa, ikiwa gharama ya betri kwa kilowatt-saa sio chini ya kutosha, basi ni muhimu? Ununuzi wa Ding Kemao wa umeme ambao unatosha kwa “kutokuwa na wasiwasi” unahitaji watumiaji kufanya chaguo. Ikiwa unafikiri juu yake, malipo ya haraka yana thamani. Mtazamo mwingine ni gharama ya vifaa vya malipo ya haraka, ambayo bila shaka ni sehemu ya gharama ya jamii nzima kukuza umeme.

Iwapo teknolojia ya kuchaji haraka inaweza kukuzwa kwa kiwango kikubwa, msongamano wa nishati na teknolojia ya kuchaji haraka ambayo hukua haraka, na teknolojia mbili zinazopunguza gharama, zinaweza kuchukua jukumu muhimu katika siku zijazo.