Ayon sa mga kinakailangan ng mga kaibigan sa grupo, pag-usapan ang pag-unawa sa mabilis na pag-charge ng baterya ng lithium:

Ang larawan

Gamitin ang diagram na ito upang ilarawan ang proseso ng pag-charge ng baterya. Ang abscissa ay oras at ang ordinate ay boltahe. Sa paunang yugto ng pag-charge ng baterya ng lithium, magkakaroon ng maliit na kasalukuyang proseso ng pre-charge, katulad ng CC pre-charge, na naglalayong patatagin ang anode at mga materyales ng cathode. Pagkatapos nito, maaaring iakma ang baterya sa Charge na may mataas na kasalukuyang, katulad ng CC Fast Charge, pagkatapos na maging matatag ang baterya. Sa wakas, pumapasok ito sa constant voltage charging mode (CV). Para sa lithium battery, magsisimula ang system ng constant voltage charging mode kapag ang boltahe ay umabot sa 4.2V, at ang charging current ay unti-unting bumababa hanggang sa matapos ang charging kapag ang boltahe ay mas mababa sa isang tiyak na halaga.

Sa buong proseso, may iba’t ibang karaniwang charging currents para sa iba’t ibang baterya. Halimbawa, para sa mga produktong 3C, ang karaniwang charging current ay karaniwang 0.1C-0.5C, habang para sa mga high-power na baterya, ang karaniwang charging ay karaniwang 1C. Ang mababang charging current ay isinasaalang-alang din para sa kaligtasan ng baterya. Kaya, sabihin sa mga ordinaryong oras mabilis na pagsingil, ito ay upang ituro sa ilang beses na mas mataas kaysa sa karaniwang kasalukuyang singil sa sampu-sampung beses.

Ang ilang mga tao ay nagsasabi na ang pag-charge ng mga baterya ng lithium ay tulad ng pagbuhos ng beer, mabilis at mabilis na pagpuno ng beer, ngunit may maraming foam. Ito ay mabagal, ito ay mabagal, ngunit ito ay maraming beer, ito ay solid. Ang mabilis na pag-charge ay hindi lamang nakakatipid ng oras sa pag-charge, ngunit nakakasira din sa baterya mismo. Dahil sa polarization phenomenon sa baterya, bababa ang maximum charging current na matatanggap nito sa pagtaas ng charge at discharge cycle. Kapag ang tuluy-tuloy na pag-charge at ang charging current ay malaki, ang konsentrasyon ng ion sa electrode ay tumataas at ang polariseysyon ay tumindi, at ang terminal ng baterya ay hindi direktang tumutugma sa singil/enerhiya sa isang linear na proporsyon. Kasabay nito, ang mataas na kasalukuyang singilin, ang pagtaas ng panloob na paglaban ay hahantong sa intensified Joule heating effect (Q=I2Rt), na nagdadala ng mga side reaction, tulad ng reaksyon ng agnas ng electrolyte, produksyon ng gas at isang serye ng mga problema, ang panganib na kadahilanan biglang tumataas, ay may epekto sa kaligtasan ng baterya, ang buhay ng non-power na baterya ay lubos na paikliin.

01

Ang materyal na anode

Ang mabilis na proseso ng pag-charge ng lithium battery ay ang mabilis na paglipat at pag-embed ng Li+ sa anode material. Ang laki ng butil ng materyal na cathode ay maaaring makaapekto sa oras ng pagtugon at landas ng pagsasabog ng mga ion sa proseso ng electrochemical ng baterya. Ayon sa mga pag-aaral, ang diffusion coefficient ng mga lithium ions ay tumataas sa pagbaba ng laki ng butil ng materyal. Gayunpaman, sa pagbaba ng laki ng materyal na butil, magkakaroon ng malubhang pagtitipon ng mga particle sa paggawa ng pulping, na magreresulta sa hindi pantay na pagpapakalat. Kasabay nito, babawasan ng nanoparticle ang density ng compaction ng electrode sheet, at tataas ang contact area sa electrolyte sa proseso ng side reaction ng charge at discharge, na nakakaapekto sa performance ng baterya.

Ang mas maaasahang paraan ay ang pagbabago ng positibong materyal ng elektrod sa pamamagitan ng patong. Halimbawa, ang conductivity ng LFP mismo ay hindi masyadong maganda. Ang pagbabalot sa ibabaw ng LFP ng carbon material o iba pang materyales ay maaaring mapabuti ang conductivity nito, na nakakatulong sa pagpapabuti ng mabilis na pag-charge ng pagganap ng baterya.

02

Mga materyales sa anode

Ang mabilis na pag-charge ng baterya ng lithium ay nangangahulugan na ang mga lithium ions ay maaaring mabilis na lumabas at “lumoy” sa negatibong electrode, na nangangailangan ng materyal ng cathode na magkaroon ng kakayahang mabilis na mag-embed ng lithium. Ang mga anode na materyales na ginagamit para sa mabilis na pag-charge ng lithium battery ay kinabibilangan ng carbon material, lithium titanate at ilang iba pang bagong materyales.

Para sa mga materyal na carbon, ang mga lithium ions ay mas gustong i-embed sa grapayt sa ilalim ng kundisyon ng conventional charging dahil ang potensyal ng lithium embedding ay katulad ng sa lithium precipitation. Gayunpaman, sa ilalim ng kondisyon ng mabilis na pag-charge o mababang temperatura, ang mga lithium ions ay maaaring mamuo sa ibabaw at bumuo ng dendrite lithium. Kapag nabutas ng dendrite lithium ang SEI, ang pangalawang pagkawala ng Li+ ay sanhi at nabawasan ang kapasidad ng baterya. Kapag ang lithium metal ay umabot sa isang tiyak na antas, ito ay lalago mula sa negatibong elektrod patungo sa diaphragm, na magdudulot ng panganib ng short circuit ng baterya.

Tulad ng para sa LTO, ito ay kabilang sa “zero strain” na naglalaman ng oxygen na anode na materyal, na hindi gumagawa ng SEI sa panahon ng pagpapatakbo ng baterya, at may mas malakas na kakayahan sa pagbubuklod sa lithium ion, na maaaring matugunan ang mga kinakailangan ng mabilis na pagsingil at pagpapalabas. Kasabay nito, dahil hindi mabuo ang SEI, ang materyal na anode ay direktang makikipag-ugnay sa electrolyte, na nagtataguyod ng paglitaw ng mga side reaction. Ang problema ng pagbuo ng gas ng baterya ng LTO ay hindi malulutas, at maaari lamang maibsan sa pamamagitan ng pagbabago sa ibabaw.

03

Electrode liquid

Tulad ng nabanggit sa itaas, sa proseso ng mabilis na pagsingil, dahil sa hindi pagkakapare-pareho ng lithium ion migration rate at electron transfer rate, ang baterya ay magkakaroon ng malaking polariseysyon. Kaya’t upang mabawasan ang negatibong reaksyon na dulot ng polariseysyon ng baterya, ang sumusunod na tatlong puntos ay kinakailangan upang mabuo ang electrolyte: 1, mataas na dissociation electrolyte salt; 2, solvent composite – mas mababang lagkit; 3, kontrol ng interface – mas mababang impedance ng lamad.

04

Ang ugnayan sa pagitan ng teknolohiya ng produksyon at mabilis na pagpuno

Bago, ang mga kinakailangan at impluwensya ng mabilis na pagpuno ay nasuri mula sa tatlong pangunahing materyales, tulad ng positibo at negatibong mga materyales sa elektrod at likidong elektrod. Ang sumusunod ay ang disenyo ng proseso na may medyo malaking epekto. Ang mga teknolohikal na parameter ng produksyon ng baterya ay direktang nakakaapekto sa migration resistance ng mga lithium ions sa bawat bahagi ng baterya bago at pagkatapos ng pag-activate ng baterya, kaya ang mga teknolohikal na parameter ng paghahanda ng baterya ay may mahalagang impluwensya sa pagganap ng baterya ng lithium ion.

(1) slurry

Para sa mga katangian ng slurry, sa isang banda, kinakailangan upang mapanatili ang conductive agent na pantay na nakakalat. Dahil ang conductive agent ay pantay na ipinamamahagi sa mga particle ng aktibong sangkap, ang isang mas pare-parehong conductive network ay maaaring mabuo sa pagitan ng aktibong sangkap at aktibong sangkap at ang collector fluid, na may function ng pagkolekta ng micro current, na binabawasan ang contact resistance, at maaaring mapabuti ang bilis ng paggalaw ng mga electron. Sa kabilang banda ay upang maiwasan ang over-dispersion ng conductive agent. Sa proseso ng pag-charge at pagdiskarga, magbabago ang kristal na istraktura ng anode at cathode na mga materyales, na maaaring maging sanhi ng pagbabalat ng conductive agent, dagdagan ang panloob na resistensya ng baterya, at makaapekto sa pagganap.

(2) Lubhang bahagyang densidad

Sa teorya, ang mga multiplier na baterya at mga baterya na may mataas na kapasidad ay hindi magkatugma. Kapag ang polarization density ng positibo at negatibong mga electrodes ay mababa, ang diffusion velocity ng lithium ions ay maaaring tumaas, at ang ion at electron migration resistance ay maaaring mabawasan. Kung mas mababa ang density ng ibabaw, mas payat ang elektrod, at ang pagbabago ng istraktura ng elektrod na dulot ng patuloy na pagpasok at paglabas ng mga lithium ions na nasa charge at discharge ay mas maliit din. Gayunpaman, kung ang density ng ibabaw ay masyadong mababa, ang density ng enerhiya ng baterya ay mababawasan at ang gastos ay tataas. Samakatuwid, ang density ng ibabaw ay dapat isaalang-alang nang komprehensibo. Ang sumusunod na figure ay isang halimbawa ng lithium cobalate na baterya na nagcha-charge sa 6C at naglalabas sa 1C.

Ang larawan

(3) Polar piece coating consistency

Dati, nagtanong ang isang kaibigan, magkakaroon ba ng epekto sa baterya ang sobrang partial density inconsistency? Dito nga pala, para sa mabilis na pag-charge ng pagganap, ang pangunahing ay ang pagkakapare-pareho ng anode plate. Kung ang negatibong density ng ibabaw ay hindi pare-pareho, ang panloob na porosity ng buhay na materyal ay mag-iiba nang malaki pagkatapos ng pag-roll. Ang pagkakaiba ng porosity ay hahantong sa pagkakaiba ng panloob na kasalukuyang pamamahagi, na makakaapekto sa pagbuo at pagganap ng SEI sa yugto ng pagbuo ng baterya, at sa huli ay makakaapekto sa pagganap ng mabilis na pagsingil ng baterya.

(4) Compaction density ng pole sheet

Bakit kailangang siksikin ang mga poste? Ang isa ay upang mapabuti ang tiyak na enerhiya ng baterya, ang isa ay upang mapabuti ang pagganap ng baterya. Ang pinakamainam na density ng compaction ay nag-iiba sa materyal ng elektrod. Sa pagtaas ng density ng compaction, mas maliit ang porosity ng electrode sheet, mas malapit ang koneksyon sa pagitan ng mga particle, at mas maliit ang kapal ng electrode sheet sa ilalim ng parehong density ng ibabaw, kaya maaaring mabawasan ang migration path ng Lithium ions. Kapag ang compaction density ay masyadong malaki, ang infiltration effect ng electrolyte ay hindi maganda, na maaaring sirain ang materyal na istraktura at ang pamamahagi ng conductive agent, at ang mamaya paikot-ikot na problema ay magaganap. Katulad nito, ang baterya ng lithium cobalate ay sinisingil sa 6C at na-discharge sa 1C, at ang impluwensya ng compaction density sa discharge specific capacity ay ipinapakita tulad ng sumusunod:

Ang larawan

05

Formation aging at iba pa

Para sa carbon negatibong baterya, ang pagbuo – pagtanda ay ang pangunahing proseso ng baterya ng lithium, na makakaapekto sa kalidad ng SEI. Ang kapal ng SEI ay hindi pare-pareho o ang istraktura ay hindi matatag, na makakaapekto sa mabilis na kapasidad ng pag-charge at cycle ng buhay ng baterya.

Bilang karagdagan sa nabanggit na ilang mahahalagang salik, ang produksyon ng cell, charge at discharge system ay magkakaroon ng malaking epekto sa performance ng lithium battery. Sa pagpapalawig ng oras ng serbisyo, ang rate ng pag-charge ng baterya ay dapat na katamtamang bawasan, kung hindi ay lalala ang polariseysyon.

konklusyon

Ang esensya ng mabilis na pag-charge at pag-discharge ng mga lithium batteries ay ang mga lithium ions ay maaaring mabilis na ma-de-embed sa pagitan ng anode at cathode na mga materyales. Ang mga katangian ng materyal, disenyo ng proseso at sistema ng pag-charge at pagdiskarga ng mga baterya ay lahat ay nakakaapekto sa pagganap ng mataas na kasalukuyang pag-charge. Ang katatagan ng istruktura ng anode at anode na mga materyales ay kaaya-aya sa mabilis na proseso ng delithium nang hindi nagiging sanhi ng pagbagsak ng istruktura, ang mga lithium ions sa rate ng pagsasabog ng materyal ay mas mabilis, upang mapaglabanan ang mataas na kasalukuyang singilin. Dahil sa hindi pagkakatugma sa pagitan ng bilis ng paglipat ng ion at rate ng paglipat ng elektron, magaganap ang polariseysyon sa proseso ng pagsingil at pagdiskarga, kaya dapat mabawasan ang polariseysyon upang maiwasan ang pag-ulan ng lithium metal at bawasan ang kapasidad na makaapekto sa buhay.