Мувофиқи талаботи дӯстони гурӯҳӣ, дар бораи фаҳмиши пуркунии зуд батареяи литий сӯҳбат кунед:

Дар расм

Барои нишон додани раванди пуркунии батарея аз ин диаграмма истифода баред. Абсцисса вақт ва ордината шиддат аст. Дар марҳилаи ибтидоии пуркунии батареяи литий, як раванди хурди пешакии пуркунии ҷараён, яъне CC пеш аз пуркунии барқ, ки ба эътидол овардани маводи анод ва катод нигаронида шудааст, хоҳад буд. Пас аз он, пас аз мӯътадил будани батарея, батареяро метавон ба Пур кардани ҷараёни баланд, яъне CC Fast Charge танзим кард. Ниҳоят, он ба режими пуркунии шиддати доимӣ (CV) ворид мешавад. Барои батареяи литий, система режими пуркунии шиддати доимиро ҳангоми расидан ба шиддат ба 4.2V оғоз мекунад ва ҷараёни барқ ​​​​ тадриҷан коҳиш меёбад, то он даме, ки барқ ​​​​вакте ки шиддат аз арзиши муайян пасттар аст, ба охир мерасад.

Дар давоми тамоми раванд, барои батареяҳои гуногун ҷараёнҳои гуногуни пуркунии стандартӣ мавҷуданд. Масалан, барои маҳсулоти 3C, ҷараёни стандартии пуркунӣ одатан 0.1C-0.5C аст, дар ҳоле ки барои батареяҳои пурқувват, пуркунии стандартӣ одатан 1С аст. Ҷараёни ками барқ ​​инчунин барои бехатарии батарея баррасӣ мешавад. Ҳамин тавр, гӯем, ки дар вақти муқаррарӣ заряди тез, ин маънои онро дорад, ки якчанд маротиба зиёдтар аз ҷараёни заряди муқаррарӣ даҳҳо маротиба зиёдтар аст.

Баъзе одамон мегӯянд, ки пур кардани батареяҳои литий ба монанди рехтани пиво, зуд ва зуд пур кардани пиво аст, аммо бо кафкҳои зиёд. Ин суст аст, он суст аст, вале он бисёр пиво, он сахт аст. Пуркунии зуд на танҳо вақти пуркунии барқро сарфа мекунад, балки худи батареяро низ вайрон мекунад. Аз сабаби падидаи поляризатсия дар батарея, ҷараёни максималии барқгиранда, ки он метавонад қабул кунад, бо афзоиши давраи заряд ва разряд кам мешавад. Вақте ки пуркунии доимӣ ва ҷараёни пуркунӣ калон аст, консентратсияи ионҳо дар электрод зиёд мешавад ва поляризатсия шиддат мегирад ва шиддати терминали батарея наметавонад мустақиман ба заряд / энергия дар таносуби хатӣ мувофиқат кунад. Дар айни замон, пуркунии ҷараёнҳои баланд, афзоиши муқовимати дохилӣ боиси пурзӯр шудани эффекти гармидиҳии Ҷоул (Q=I2Rt) мегардад, ки аксуламалҳои тарафӣ, ба монанди таҷзияи реаксияи электролит, истеҳсоли газ ва як қатор мушкилот, омили хавфро ба вуҷуд меорад. ногаҳон зиёд мешавад, ба бехатарии батарея таъсир мерасонад, мӯҳлати батареяи барқӣ хеле кӯтоҳ хоҳад шуд.

01

Маводи анод

Раванди пуркунии босуръати батареяи литий ин интиқоли босуръат ва ҷойгиркунии Li+ дар маводи анод мебошад. Андозаи зарраҳои маводи катодӣ метавонад ба вақти вокуниш ва роҳи паҳншавии ионҳо дар раванди электрохимиявии батарея таъсир расонад. Тибқи таҳқиқот, коэффисиенти диффузияи ионҳои литий бо кам шудани андозаи донаи мавод меафзояд. Аммо, бо кам шудани андозаи заррачаҳои моддӣ, дар истеҳсоли селлюлоза агломератсияи ҷиддии зарраҳо ба амал меоянд, ки дар натиҷа парокандашавии нобаробар ба амал меояд. Ҳамзамон, нанозарраҳо зичии фишурдани варақи электродро коҳиш дода, майдони тамос бо электролитро дар ҷараёни реаксияи тарафҳои заряд ва разряд зиёд мекунанд, ки ба кори батарея таъсир мерасонанд.

Усули боэътимодтар ин тағир додани маводи электроди мусбӣ тавассути пӯшиш мебошад. Масалан, худи гузаронандагии LFP чандон хуб нест. Пӯшидани сатҳи LFP бо маводи карбон ё дигар маводҳо метавонад гузариши онро беҳтар кунад, ки барои беҳтар кардани қобилияти пуркунии зуди батарея мусоидат мекунад.

02

Материалхои анод

Пуркунии зуди батареяи литий маънои онро дорад, ки ионҳои литий метавонанд зуд берун оянд ва ба электроди манфӣ «шиноянд», ки маводи катодро талаб мекунад, ки қобилияти ҷойгиркунии литийро зуд дошта бошад. Маводҳои анодӣ, ки барои зуд пур кардани батареяи литий истифода мешаванд, маводи карбон, титанати литий ва баъзе дигар маводи навро дар бар мегиранд.

Барои маводи карбон, ионҳои литий дар ҳолати пуркунии муқаррарӣ бартарӣ ба графит дохил карда мешаванд, зеро потенсиали ҷойгиркунии литий ба боришоти литий монанд аст. Аммо, дар ҳолати пуркунии зуд ё ҳарорати паст, ионҳои литий метавонанд дар рӯи замин борид ва литий дендритро ташкил кунанд. Вақте ки дендрити литий SEI-ро сӯрох кард, талафоти дуюмдараҷаи Li+ ба амал омад ва иқтидори батарея кам шуд. Вақте ки металли литий ба сатҳи муайян мерасад, он аз электроди манфӣ ба диафрагма афзоиш меёбад ва хатари расиши кӯтоҳи батареяро ба вуҷуд меорад.

Дар мавриди LTO, он ба маводи анодии дорои оксигени “штамм” тааллуқ дорад, ки ҳангоми кори батарея SEI тавлид намекунад ва қобилияти пайвастшавӣ бо ион литий дорад, ки метавонад ба талаботи пуркунии зуд ва озодкунӣ ҷавобгӯ бошад. Дар айни замон, азбаски SEI-ро ташкил кардан мумкин нест, маводи анод мустақиман бо электролит тамос мегирад, ки ба пайдоиши реаксияҳои тараф мусоидат мекунад. Проблемаи тавлиди гази батареяи LTO наметавонад ҳал карда шавад ва онро танҳо тавассути тағир додани рӯи замин осон кардан мумкин аст.

03

Моеъи электрод

Тавре ки дар боло зикр гардид, дар ҷараёни пуркунии зуд, аз сабаби номувофиқ будани суръати муҳоҷирати ионҳои литий ва суръати интиқоли электрон, батарея поляризатсияи калон хоҳад дошт. Ҳамин тавр, барои кам кардани аксуламалҳои манфии поляризатсияи батарея, барои таҳияи электролит се нуқтаи зерин лозим аст: 1, намаки электролитҳои диссотсиатсияи баланд; 2, таркиби ҳалкунанда – часпакии пасттар; 3, назорати интерфейс – импеданси поёнии мембрана.

04

Муносибати байни технологияи истеҳсолот ва пуркунии зуд

Пеш аз он, талабот ва таъсири пуркунии зуд аз се маводи асосӣ, аз қабили маводи электродҳои мусбат ва манфӣ ва моеъи электрод таҳлил карда шуданд. Дар зер тарҳи равандест, ки таъсири нисбатан калон дорад. Параметрҳои технологии истеҳсоли батарея бевосита ба муқовимати муҳоҷирати ионҳои литий дар ҳар як қисми батарея пеш аз фаъол кардани батарея ва баъд аз фаъол кардани батарея таъсир мерасонанд, аз ин рӯ параметрҳои технологии тайёр кардани батарея ба кори батареяи литий-ион таъсири муҳим доранд.

(1) лӯнда

Барои хосиятҳои slurry, аз як тараф, зарур аст, ки агенти ноқилро баробар пароканда нигоҳ дорад. Азбаски агенти ноқилӣ дар байни зарраҳои моддаи фаъол баробар тақсим карда мешавад, метавонад дар байни моддаи фаъол ва моддаи фаъол ва моеъи коллекторӣ як шабакаи якхелаи бештари гузаронанда ба вуҷуд ояд, ки вазифаи ҷамъоварии микроҷараёнро дорад, муқовимати тамосро коҳиш медиҳад, ва суръати ҳаракати электронҳоро беҳтар карда метавонад. Аз тарафи дигар, пешгирии паҳншавии аз ҳад зиёди агенти интиқолдиҳанда аст. Дар ҷараёни пур кардан ва холӣ кардан сохтори булӯрии маводи анод ва катод тағир меёбад, ки метавонад боиси пӯхта шудани агенти ноқил гардад, муқовимати дохилии батареяро зиёд кунад ва ба кор таъсир расонад.

(2) Зичии ниҳоят қисман

Дар назария, батареяҳои мултипликаторӣ ва батареяҳои пуриқтидор номувофиқанд. Вақте ки зичии поляризатсияи электродҳои мусбат ва манфӣ паст аст, суръати паҳншавии ионҳои литийро зиёд кардан мумкин аст ва муқовимати муҳоҷирати ионҳо ва электронҳоро кам кардан мумкин аст. Ҳар қадар зичии сатҳ камтар бошад, электрод ҳамон қадар лоғартар мешавад ва тағирёбии сохтори электрод, ки дар натиҷаи пайвастан ва баровардани ионҳои литий ба заряд ва разряд ба вуҷуд омадааст, низ камтар аст. Аммо, агар зичии сатҳ хеле паст бошад, зичии энергияи батарея кам мешавад ва арзиши он зиёд мешавад. Аз ин рӯ, зичии рӯи замин бояд ҳамаҷониба баррасӣ карда шавад. Тасвири зерин як мисоли батареяи литий кобалат дар ҳарорати 6С ва холӣ дар ҳарорати 1С мебошад.

Дар расм

(3) Мутобиқати молидани порчаи қутбӣ

Пеш аз он, як дӯстам пурсид, оё номувофиқатии хеле қисман зичии ба батарея таъсир мерасонад? Дар ин ҷо, дар ин ҷо, барои иҷрои зуд пур кардани барқ, асоси он мутобиқати плитаи анодӣ мебошад. Агар зичии манфии сатҳ яксон набошад, пас аз ғелонда ковокии дохилии маводи зинда хеле фарқ мекунад. Тафовути ковокӣ ба фарқияти тақсимоти ҷараёни дохилӣ оварда мерасонад, ки ба ташаккул ва иҷрои SEI дар марҳилаи ташаккули батарея таъсир мерасонад ва дар ниҳоят ба қобилияти пуркунии зуди батарея таъсир мерасонад.

(4) Зичии фишурдани варақи қутб

Чаро сутунҳоро фишурда кардан лозим аст? Яке барои беҳтар кардани энергияи хоси батарея, дигаре беҳтар кардани кори батарея аст. Зичии оптималии фишурдашавӣ вобаста ба маводи электрод фарқ мекунад. Бо зиёд шудани зичии фишурда, сӯрохии варақи электрод ҳар қадар хурдтар бошад, алоқаи байни зарраҳо ҳамон қадар наздиктар мешавад ва ғафсии варақи электрод дар ҳамон зичии рӯи ҳамон қадар хурдтар мешавад, аз ин рӯ роҳи муҳоҷирати ионҳои литийро кам кардан мумкин аст. Вақте ки зичии фишурда хеле калон аст, таъсири инфилтратсияи электролит хуб нест, ки метавонад сохтори моддӣ ва тақсимоти агенти гузаронандаро вайрон кунад ва мушкилоти печонидани дертар ба амал меояд. Ба ҳамин монанд, батареяи кобалатии литий дар 6С барқ ​​​​пур карда мешавад ва дар 1С холӣ карда мешавад ва таъсири зичии фишурдашавӣ ба иқтидори хоси разряд ба таври зерин нишон дода шудааст:

Дар расм

05

Ташаккули пиршавӣ ва ғайра

Барои батареяи манфии карбон, ташаккул – пиршавӣ раванди асосии батареяи литий мебошад, ки ба сифати SEI таъсир мерасонад. Ғафсии SEI якранг нест ё сохтор ноустувор аст, ки ба иқтидори пуркунии зуд ва мӯҳлати давраи батарея таъсир мерасонад.

Илова ба якчанд омилҳои муҳими дар боло зикршуда, истеҳсоли ҳуҷайра, системаи заряд ва разряд ба кори батареяи литий таъсири калон мерасонад. Ҳангоми тамдиди мӯҳлати хидмат, суръати пуркунии батарея бояд ба таври мӯътадил кам карда шавад, вагарна поляризатсия бадтар мешавад.

хулоса

Моҳияти пуркунии зуд ва холӣ кардани батареяҳои литий дар он аст, ки ионҳои литий метавонанд дар байни маводҳои анод ва катод зуд ҷойгир карда шаванд. Хусусиятҳои моддӣ, тарҳрезии раванд ва системаи пуркунӣ ва холӣ кардани батареяҳо ҳама ба иҷрои пуркунии ҷараёни баланд таъсир мерасонанд. Устувории сохтории маводи анод ва анод ба раванди босуръати делитий бидуни вайроншавии сохтор мусоидат мекунад, ионҳои литий дар суръати паҳншавии моддӣ тезтар аст, то ба пуркунии ҷараёни баланд тоб оварад. Аз сабаби номувофиқатии байни суръати муҳоҷирати ионҳо ва суръати интиқоли электронӣ, дар раванди пуркунӣ ва холӣ қутбшавӣ ба амал меояд, аз ин рӯ поляризатсия бояд ба ҳадди ақалл кам карда шавад, то боришоти металли литийро пешгирӣ кунад ва иқтидори таъсиррасониро ба ҳаёт коҳиш диҳад.