Батареяҳои литий-ионӣ батареяҳои “креслоҳои ларзиш” номида мешаванд. Ионҳои заряднок дар байни электродҳои мусбат ва манфӣ ҳаракат мекунанд, то интиқоли зарядро амалӣ созанд ва қувваи барқро ба занҷирҳои беруна ё заряд аз манбаи берунии барқ ​​таъмин кунанд.

Дар ҷараёни пуркунии мушаххас, шиддати беруна ба ду қутби батарея дода мешавад ва ионҳои литий аз маводи электроди мусбат гирифта, ба электролит дохил мешаванд. Дар айни замон электронхои зиёдатй аз коллектори чараёни мусбат гузашта, ба воситаи занчири беруна ба электроди манфй мегузаранд; ионҳои литий дар электролит ҳастанд. Вай аз электроди мусбат ба электроди манфй гузашта, аз диафрагма ба электроди манфй мегузарад; плёнкаи SEI, ки аз сатхи электроди манфй мегузарад, дар сохтори кабати графитии электроди манфй чойгир шуда, бо электронхо пайваст мешавад.

Дар давоми тамоми кори ионҳо ва электронҳо, сохтори батарея, ки ба интиқоли заряд таъсир мерасонад, хоҳ электрохимиявӣ ё физикӣ, ба кори пуркунии зуд таъсир мерасонад.

Талаботи пуркунии зуд барои ҳамаи қисмҳои батарея

Дар мавриди батареяҳо, агар шумо хоҳед, ки қобилияти барқро беҳтар кунед, шумо бояд дар ҳама ҷанбаҳои батарея, аз ҷумла электроди мусбат, электроди манфӣ, электролит, ҷудокунанда ва тарҳи сохторӣ сахт кор кунед.

электроди мусбат

Дар асл, барои сохтани батареяҳои зуд барқгиранда қариб ҳама намуди маводи катодро истифода бурдан мумкин аст. Хусусиятҳои муҳиме, ки бояд кафолат дода шаванд, гузаронандагӣ (кам кардани муқовимати дохилӣ), диффузия (таъмини кинетикаи реаксия), ҳаёт (шарҳ надиҳед) ва бехатарӣ (шарҳ надиҳед), иҷрои дурусти коркард (масоҳати мушаххаси рӯизаминӣ набояд аз ҳад зиёд бошад) калон барои кам кардани аксуламалҳои тараф ва хидмат ба бехатарӣ).

Албатта, мушкилоте, ки барои ҳар як маводи мушаххас ҳал карда мешаванд, метавонанд гуногун бошанд, аммо маводи умумии катодҳои мо метавонанд ин талаботро тавассути як қатор оптимизатсияҳо қонеъ кунанд, аммо маводҳои гуногун низ гуногунанд:

A. Фосфати оҳани литий метавонад бештар ба ҳалли мушкилоти ноқилӣ ва ҳарорати паст нигаронида шавад. Гузаронидани пӯшиши карбон, наноизизатсияи мӯътадил (дар хотир доред, ки он мӯътадил аст, бешубҳа мантиқи оддӣ нест, ки ҳар қадар ҷариматар бошад, ҳамон қадар беҳтар аст) ва ташаккули ноқилҳои ион дар сатҳи зарраҳо маъмултарин стратегияҳо мебошанд.

B. Худи маводи сегона дорои гузарониши барқи нисбатан хуб аст, аммо реактивии он хеле баланд аст, бинобар ин маводҳои семоҳа хеле кам корҳои нано-миқёсро иҷро мекунанд (нано-изатсия барои беҳтар кардани сифати моддӣ як зидди панацея монанд нест, махсусан дар майдони батареяҳо Дар Чин баъзан бисёр зидди истифода вуҷуд доранд) ва ба бехатарӣ ва рафъи аксуламалҳои тарафӣ (бо электролит) таваҷҷӯҳи бештар дода мешавад. Дар ниҳоят, мӯҳлати ҷории маводи сегона дар бехатарӣ вобаста аст ва садамаҳои бехатарии батарея низ зуд-зуд рух медиҳанд. Талаботи баландтар ба миён гузоред.

C. Манганати литий аз ҷиҳати мӯҳлати хидмат муҳимтар аст. Дар бозор инчунин бисёр батареяҳои пуркунандаи тези манганати литий мавҷуданд.

электроди манфӣ

Вақте ки батареяи литий-ион пур карда мешавад, литий ба электроди манфӣ мегузарад. Потенсиали аз ҳад зиёди баланд, ки дар натиҷаи пуркунии зуд ва ҷараёни калон ба вуҷуд омадааст, потенсиали манфии электродро манфитар мекунад. Дар ин вақт фишори электроди манфӣ барои зуд қабул кардани литий зиёд мешавад ва тамоюли тавлиди дендритҳои литий афзоиш меёбад. Аз ин рӯ, электроди манфӣ бояд на танҳо диффузияи литийро ҳангоми пуркунии зуд қонеъ гардонад. Талаботи кинетикии батареяи литий ион бояд инчунин мушкилоти бехатариро, ки аз тамоюли афзояндаи дендритҳои литий ба вуҷуд омадааст, ҳал кунад. Аз ин рӯ, мушкилии муҳими техникии ядрои пуркунандаи зуд ворид кардани ионҳои литий ба электроди манфӣ мебошад.

A. Дар айни замон, маводи электроди манфии бартаридошта дар бозор ҳанӯз графит аст (тақрибан 90% ҳиссаи бозорро ташкил медиҳад). Сабаби асосӣ арзон аст ва иҷрои ҳамаҷонибаи коркард ва зичии энергетикии графит нисбатан хуб буда, камбудиҳои нисбатан кам доранд. . Албатта, бо электроди манфии графит низ мушкилот вуҷуд дорад. Сатҳи нисбат ба электролит ҳассос аст ва реаксияи байниҳамдигарии литий самти қавӣ дорад. Аз ин рӯ, барои беҳтар кардани устувории сохтории сатҳи графит ва мусоидат ба паҳншавии ионҳои литий дар субстрат кӯшиш кардан муҳим аст. самт.

B. Карбон сахт ва маводи карбон нарм низ бисёр рушд дар солҳои охир дида: маводи карбон сахт дорои потенсиали дохил литий баланд ва micropores дар маводи, то кинетикаи реаксия хуб аст; ва маводи карбон нарм бо электролит мутобиқати хуб доранд, MCMB Маводҳо низ хеле намояндагӣ доранд, аммо маводи карбонҳои сахт ва нарм умуман самаранокии паст ва арзиши баланд доранд (ва тасаввур кунед, ки графит ҳамон арзон аст, ман метарсам, ки он нест аз нуқтаи назари саноатӣ умедвор аст), бинобар ин истеъмоли ҷорӣ нисбат ба графит хеле камтар аст ва дар баъзе ихтисосҳо дар батарея истифода мешавад.

C. Дар бораи титанати литий чӣ гуна аст? Ба таври мухтасар гӯем: бартариҳои титанати литий зичии баланди нерӯ, бехатарӣ ва нуқсонҳои ошкор мебошанд. Зичии энергия хеле паст аст ва арзиши он ҳангоми ҳисоб кардани Вт баланд аст. Аз ин рӯ, нуқтаи назари батареяи титанати литий як технологияи муфид бо афзалиятҳо дар ҳолатҳои мушаххас аст, аммо он барои бисёр ҳолатҳое мувофиқ нест, ки арзиши баланд ва диапазони сайёҳиро талаб мекунанд.

D. Маводҳои анодҳои кремний як самти муҳими рушд мебошанд ва батареяи нави Panasonic 18650 раванди тиҷоратии чунин маводҳоро оғоз кардааст. Бо вуҷуди ин, чӣ гуна ба даст овардани мувозинат байни ҷустуҷӯи иҷрои нанометр ва талаботи умумии микронҳои маводи марбут ба соҳаи батарея ҳанӯз ҳам як вазифаи душвортар аст.

Диафрагм

Дар робита ба батареяҳои навъи барқ, кори баландшиддат ба бехатарӣ ва мӯҳлати хизмати онҳо талаботи баландтар мегузорад. Технологияи пӯшонидани диафрагмаро пешгирӣ кардан мумкин нест. Диафрагмаҳои сафолӣ бо сабаби бехатарии баланд ва қобилияти истеъмоли ифлосиҳо дар электролит зуд берун карда мешаванд. Махсусан, таъсири баланд бардоштани бехатарии батареяҳои сегона махсусан назаррас аст.

Муҳимтарин системае, ки ҳоло барои диафрагмаҳои сафолӣ истифода мешавад, пӯшидани зарраҳои гилхок дар рӯи диафрагмаҳои анъанавӣ мебошад. Усули нисбатан нав пӯшонидани нахҳои электролитии сахт дар диафрагма мебошад. Чунин диафрагмаҳо муқовимати дохилии камтар доранд ва таъсири дастгирии механикии диафрагмаҳои марбут ба нах беҳтар аст. Аъло, ва он тамоюли камтари бастани сӯрохиҳои диафрагма дар давоми хидмат дорад.

Пас аз пӯшиш, диафрагма устувории хуб дорад. Ҳатто агар ҳарорат нисбатан баланд бошад ҳам, хурд шудан ва деформатсия кардан ва расиши кӯтоҳро ба вуҷуд овардан осон нест. Jiangsu Qingtao Energy Co., Ltd, ки аз ҷониби дастгирии техникии гурӯҳи тадқиқотии Нан Цэвэни Мактаби мавод ва маводи Донишгоҳи Тсинхуа дастгирӣ карда мешавад, дар ин бора намояндагӣ дорад. Кор карда истода, диафрагма дар расми зер нишон дода шудааст.

Электролит

Электролит ба кори батареяҳои литий-ионии зуд барқгиранда таъсири калон мерасонад. Барои таъмини устуворӣ ва бехатарии батарея дар ҳолати пуркунии тез ва ҷараёни баланд, электролит бояд ба хусусиятҳои зерин ҷавобгӯ бошад: A) пусида намешавад, B) ноқилҳои баланд ва В) ба маводи мусбат ва манфӣ ғафс аст. Реаксия кунед ё пароканда кунед.

Агар шумо хоҳед, ки ба ин талабот ҷавобгӯ бошед, калиди истифодаи иловаҳо ва электролитҳои функсионалӣ мебошад. Масалан, ба бехатарии аккумуляторхои тезкоркунандаи семоха таъсири калон мерасонад ва ба онхо иловахои гуногуни зидди харорати баланд, оташ тобовар ва аз изофаборик илова кардан лозим аст, то ки бехатарии он то дарачае бехтар карда шавад. Проблемаи кӯҳна ва душвори батареяҳои титанати литий, гази ҳарорати баланд, инчунин бояд тавассути электролитҳои функсионалии ҳарорати баланд такмил дода шавад.

Тарҳрезии сохтори батарея

Стратегияи маъмулии оптимизатсия намуди печонидашудаи VS мебошад. Электродҳои батареяи ҷамъшуда ба муносибати мувозӣ баробаранд ва навъи печ ба пайвасти силсилавӣ баробар аст. Аз ин рӯ, муқовимати дохилии пештара хеле хурдтар аст ва он барои навъи қувва мувофиқтар аст. фурсат.

Илова бар ин, дар шумораи ҷадвалҳо барои ҳалли мушкилоти муқовимати дохилӣ ва паҳншавии гармӣ кӯшиш кардан мумкин аст. Илова бар ин, истифодаи маводҳои электродҳои нокифоя, истифодаи бештари агентҳои интиқолдиҳанда ва пӯшонидани электродҳои бориктар низ стратегияҳое мебошанд, ки метавонанд баррасӣ шаванд.

Хулоса, омилҳое, ки ба ҳаракати барқ ​​дар дохили батарея ва суръати ворид кардани сӯрохиҳои электрод таъсир мерасонанд, ба қобилияти пуркунии босуръати батареяҳои литий-ион таъсир мерасонанд.

Баррасии масирҳои технологияи пуркунии зуд барои истеҳсолкунандагони асосӣ

Давраи Нингде

Дар робита ба электроди мусбат, CATL технологияи “шабакаи супер электронӣ” -ро таҳия кардааст, ки фосфати оҳани литийро гузарониши аълои электронӣ дорад; дар сатҳи графити манфии электрод, технологияи “ҳалқаи ионҳои зуд” барои тағир додани графит истифода мешавад ва графити тағирёфта ҳам пуркунии тез ва ҳам баландро ба назар мегирад. маҳсулот ҳангоми пуркунии зуд, то ки он дорои иқтидори зуд пуркунии 4-5С буда, дар тӯли 10-15 дақиқа пуркунии зуд ва пуркунии барқро амалӣ кунад ва метавонад зичии энергияи системаро аз 70wh / кг болотар таъмин кунад ва ба 10,000 умри сикл ноил шавад.

Дар робита ба идоракунии гармидиҳӣ, системаи идоракунии гармидиҳии он “фосилаи солими пуркунии барқ” -и системаи кимиёвии собит дар ҳарорати гуногун ва SOC-ро комилан эътироф мекунад, ки ҳарорати кори батареяҳои литий-иониро хеле васеъ мекунад.

Ватерма

Уотерма вактхои охир чандон хуб нест, биёед дар бораи техника сухан ронем. Ватерма фосфати оҳани литийро бо андозаи хурдтар истифода мебарад. Дар айни замон, фосфати маъмули оҳани литий дар бозор андозаи зарраҳои байни 300 то 600 нм дорад, дар ҳоле ки Waterma танҳо фосфати оҳани литийи литийро аз 100 то 300 нм истифода мебарад, аз ин рӯ ионҳои литий хоҳанд дошт. заряднок ва холй карда мешавад. Барои системаҳои ғайр аз батареяҳо, тарҳрезии системаҳои идоракунии гармӣ ва бехатарии системаро пурзӯр кунед.

Қувваи хурд

Дар рӯзҳои аввал, Weihong Power титанати литий + карбони таркибии ковокро бо сохтори шпинел интихоб кард, ки метавонад ба пуркунии зуд ва ҷараёни баланд ҳамчун маводи электроди манфӣ тоб оварад; бо мақсади пешгирии таҳдиди ҷараёни баланд ба бехатарии батарея ҳангоми пуркунии зуд, Weihong Power Якҷоя кардани электролитҳои сӯзондашуда, технологияи диафрагмаи пуриқтидор ва гузариши баланд ва технологияи моеъи назорати гармии STL, он метавонад бехатарии батареяро таъмин кунад. вакте ки батарея зуд пур мешавад.

Дар соли 2017, он насли нави батареяҳои зичии баландро эълон кард, ки бо истифода аз маводи катодҳои манганати литийи иқтидор ва пуриқтидор бо зичии ягонаи энергия 170 Вт/кг ва ноил шудан ба пуркунии тези 15 дақиқа. Мақсад аз он иборат аст, ки масъалаҳои ҳаёт ва бехатарӣ ба назар гирифта шаванд.

Чжухай Инлонг

Аноди титанати литий бо диапазони васеъи ҳарорати корӣ ва суръати бузурги разряди заряди худ маълум аст. Дар бораи усулҳои мушаххаси техникӣ маълумоти дақиқ вуҷуд надорад. Дар сӯҳбат бо кормандони намоишгоҳ гуфта мешавад, ки барқи тези он метавонад ба 10С мерасад ва давомнокии умраш 20,000 XNUMX маротиба аст.

Ояндаи технологияи пуркунии зуд

Новобаста аз он, ки технологияи пуркунии босуръати мошинҳои барқӣ як самти таърихӣ аст ё падидаи кӯтоҳмуддат, воқеан, ҳоло андешаҳои гуногун вуҷуд доранд ва хулосае нест. Ҳамчун як усули алтернативии ҳалли изтироби масофа, он дар ҳамон платформа бо зичии энергияи батарея ва арзиши умумии мошин баррасӣ мешавад.

Зичии энергия ва иҷрои барқи зуд, дар як батарея, метавон гуфт, ки ду самти номувофиқ ва дар як вақт ба даст овардан мумкин нест. Ҷустуҷӯи зичии энергияи батарея дар айни замон ҷараёнҳои асосӣ мебошад. Вақте ки зичии энергия ба қадри кофӣ баланд аст ва иқтидори батареяи мошин ба қадри кофӣ калон аст, ки ба истилоҳ “ташвиши диапазон” пешгирӣ кунад, талабот ба иҷрои суръати пуркунии батарея кам мешавад; дар баробари ин агар иктидори аккумулятор калон бошад, агар арзиши аккумулятор дар як киловатт-соат ба кадри кифоя кам набошад, пас оё ин зарур аст? Хариди нерӯи барқи Динг Кемао, ки барои “ташвиш накардан” кофӣ аст, истеъмолкунандагонро талаб мекунад, ки интихоб кунанд. Агар шумо дар ин бора фикр кунед, пуркунии зуд арзиш дорад. Нуқтаи дигар ин арзиши иншооти пуркунандаи барқ ​​аст, ки албатта як қисми хароҷоти тамоми ҷомеа барои пешбурди электриконӣ мебошад.

Новобаста аз он ки технологияи пуркунии зудро метавон дар миқёси васеъ паҳн кард, зичии энергия ва технологияи пуркунии зуд, ки зуд инкишоф меёбад ва ду технологияе, ки хароҷотро кам мекунанд, дар ояндаи он нақши ҳалкунанда бозанд.