Guruh do’stlarining talablariga ko’ra, lityum batareyani tez zaryadlashni tushunish haqida gapiring:

Rasm

Batareyani zaryadlash jarayonini tasvirlash uchun ushbu diagrammadan foydalaning. Abscissa vaqt, ordinata esa kuchlanish. Lityum batareyaning dastlabki zaryadlash bosqichida kichik oqim oldindan zaryadlash jarayoni bo’ladi, ya’ni anod va katod materiallarini barqarorlashtirishga qaratilgan CC oldindan zaryadlash. Shundan so’ng, batareya barqaror bo’lgandan keyin batareyani yuqori oqim bilan zaryadlash, ya’ni CC Fast Charge rejimiga sozlash mumkin. Nihoyat, u doimiy kuchlanishni zaryad qilish rejimiga (CV) kiradi. Lityum batareya uchun tizim kuchlanish 4.2V ga yetganda doimiy kuchlanish zaryadlash rejimini ishga tushiradi va kuchlanish ma’lum bir qiymatdan pastroq bo’lganda zaryadlash tugaguncha zaryadlash oqimi asta-sekin kamayadi.

Butun jarayon davomida turli xil batareyalar uchun turli xil standart zaryadlash oqimlari mavjud. Misol uchun, 3C mahsulotlari uchun standart zaryadlash oqimi odatda 0.1C-0.5C ni tashkil qiladi, yuqori quvvatli batareyalar uchun esa standart zaryadlash odatda 1C ni tashkil qiladi. Batareyaning xavfsizligi uchun past zaryad oqimi ham hisobga olinadi. Shunday qilib, oddiy vaqtlarda aytaylik tez zaryad, bu standart zaryad oqimidan bir necha baravar yuqori bo’lgan o’nlab martagacha.

Ba’zi odamlar, lityum batareyalarni zaryadlash pivo quyish, tez va pivoni tez to’ldirish, lekin ko’p ko’pik bilan, deb aytishadi. Bu sekin, sekin, lekin bu juda ko’p pivo, u qattiq. Tez zaryadlash nafaqat zaryadlash vaqtini tejaydi, balki batareyaning o’ziga ham zarar etkazadi. Batareyadagi polarizatsiya hodisasi tufayli u qabul qilishi mumkin bo’lgan maksimal zaryad oqimi zaryadlash va tushirish davrining ortishi bilan kamayadi. Uzluksiz zaryadlash va zaryadlash oqimi katta bo’lsa, elektroddagi ion kontsentratsiyasi oshadi va polarizatsiya kuchayadi va batareya terminali kuchlanishi to’g’ridan-to’g’ri chiziqli nisbatda zaryad / energiyaga mos kela olmaydi. Shu bilan birga, yuqori oqim zaryadlanishi, ichki qarshilikning oshishi Joule isitish effektining kuchayishiga olib keladi (Q=I2Rt), elektrolitlarning reaktsiya parchalanishi, gaz hosil bo’lishi va bir qator muammolar, xavf omili kabi yon reaktsiyalarni keltirib chiqaradi. to’satdan ortadi, batareyaning xavfsizligiga ta’sir qiladi, quvvatsiz batareyaning ishlash muddati juda qisqaradi.

01

Anod materiali

Lityum batareyani tez zaryadlash jarayoni Li + ning anod materialiga tez ko’chishi va joylashishi hisoblanadi. Katod materialining zarracha hajmi batareyaning elektrokimyoviy jarayonida ionlarning javob vaqti va diffuziya yo’liga ta’sir qilishi mumkin. Tadqiqotlarga ko’ra, litiy ionlarining diffuziya koeffitsienti materialning don hajmining pasayishi bilan ortadi. Biroq, moddiy zarrachalar hajmining pasayishi bilan, pulpa ishlab chiqarishda zarrachalarning jiddiy aglomeratsiyasi yuzaga keladi, bu esa notekis dispersiyaga olib keladi. Shu bilan birga, nanozarrachalar elektrod varag’ining siqilish zichligini pasaytiradi va zaryadlash va tushirish yon reaktsiyasi jarayonida elektrolitlar bilan aloqa maydonini oshiradi, bu batareyaning ishlashiga ta’sir qiladi.

Yana ishonchli usul – musbat elektrod materialini qoplama bilan o’zgartirish. Misol uchun, LFP ning o’tkazuvchanligi juda yaxshi emas. LFP yuzasini uglerod materiali yoki boshqa materiallar bilan qoplash uning o’tkazuvchanligini yaxshilashi mumkin, bu batareyaning tez zaryadlash ish faoliyatini yaxshilashga yordam beradi.

02

Anod materiallari

Lityum batareyaning tez zaryadlanishi lityum ionlarining tezda chiqib ketishi va salbiy elektrodga “suzishi” mumkinligini anglatadi, bu katod materialining lityumni tez joylashtirish qobiliyatiga ega bo’lishini talab qiladi. Lityum batareyani tez zaryadlash uchun ishlatiladigan anod materiallari orasida uglerod materiallari, lityum titanat va boshqa ba’zi yangi materiallar mavjud.

Uglerodli materiallar uchun lityum ionlari an’anaviy zaryadlash sharti bilan grafitga afzal ko’riladi, chunki lityumni joylashtirish potentsiali lityum cho’kishiga o’xshaydi. Biroq, tez zaryadlash yoki past harorat sharoitida lityum ionlari sirtda cho’kishi va dendrit litiyni hosil qilishi mumkin. Dendrite lityum SEI ni teshganda, Li+ ikkilamchi yo’qotish yuzaga keldi va batareya quvvati pasayib ketdi. Lityum metall ma’lum darajaga yetganda, u salbiy elektroddan diafragmagacha o’sib boradi, bu esa batareyaning qisqa tutashuvi xavfini keltirib chiqaradi.

LTO ga kelsak, u “nol kuchlanish” kislorodli anodli materialga tegishli bo’lib, batareyaning ishlashi paytida SEI hosil qilmaydi va tez zaryadlash va bo’shatish talablariga javob beradigan lityum ioni bilan kuchli bog’lanish qobiliyatiga ega. Shu bilan birga, SEI hosil bo’lishi mumkin emasligi sababli, anod moddasi elektrolitlar bilan bevosita aloqa qiladi, bu esa yon reaktsiyalarning paydo bo’lishiga yordam beradi. LTO akkumulyatorining gaz ishlab chiqarish muammosini hal qilib bo’lmaydi va uni faqat sirtni o’zgartirish orqali engillashtirish mumkin.

03

Elektrod suyuqligi

Yuqorida aytib o’tilganidek, tez zaryadlash jarayonida, lityum ion ko’chish tezligi va elektron uzatish tezligining nomuvofiqligi tufayli batareya katta polarizatsiyaga ega bo’ladi. Shunday qilib, batareyaning polarizatsiyasidan kelib chiqadigan salbiy reaktsiyani minimallashtirish uchun elektrolitni ishlab chiqish uchun quyidagi uchta nuqta kerak: 1, yuqori dissotsiatsiyalangan elektrolit tuzi; 2, erituvchi kompozit – past viskozite; 3, interfeysni boshqarish – pastki membrana empedansi.

04

Ishlab chiqarish texnologiyasi va tez to’ldirish o’rtasidagi munosabat

Oldin tez to’ldirish talablari va ta’siri uchta asosiy materialdan, masalan, ijobiy va salbiy elektrod materiallari va elektrod suyuqligidan tahlil qilindi. Quyida nisbatan katta ta’sir ko’rsatadigan jarayon dizayni keltirilgan. Batareyani ishlab chiqarishning texnologik parametrlari batareyani faollashtirishdan oldin va keyin batareyaning har bir qismida lityum ionlarining migratsiya qarshiligiga bevosita ta’sir qiladi, shuning uchun batareyani tayyorlashning texnologik parametrlari lityum ion batareyasining ishlashiga muhim ta’sir ko’rsatadi.

(1) atala

Atlama xossalari uchun, bir tomondan, o’tkazuvchi vositani bir tekis taqsimlangan holda saqlash kerak. Supero’tkazuvchi vosita faol moddaning zarralari orasida teng taqsimlanganligi sababli, faol modda va faol modda va kollektor suyuqligi o’rtasida mikro oqimni yig’ish, kontakt qarshiligini kamaytirish, va elektronlarning harakat tezligini yaxshilash mumkin. Boshqa tomondan, o’tkazuvchi vositaning haddan tashqari tarqalishini oldini olishdir. Zaryadlash va tushirish jarayonida anod va katod materiallarining kristall tuzilishi o’zgaradi, bu esa o’tkazuvchi vositaning tozalanishiga olib kelishi, batareyaning ichki qarshiligini oshirishi va ishlashga ta’sir qilishi mumkin.

(2) Haddan tashqari qisman zichlik

Nazariy jihatdan, multiplikatorli batareyalar va yuqori quvvatli batareyalar mos kelmaydi. Ijobiy va salbiy elektrodlarning polarizatsiya zichligi past bo’lsa, lityum ionlarining diffuziya tezligini oshirish va ion va elektron migratsiya qarshiligini kamaytirish mumkin. Sirt zichligi qanchalik past bo’lsa, elektrod shunchalik nozik bo’ladi va lityum ionlarini zaryadlash va tushirishda doimiy ravishda kiritish va chiqarish natijasida elektrod strukturasining o’zgarishi ham kichikroq bo’ladi. Biroq, sirt zichligi juda past bo’lsa, batareyaning energiya zichligi pasayadi va narxi oshadi. Shuning uchun sirt zichligi har tomonlama ko’rib chiqilishi kerak. Quyidagi rasmda lityum kobalat batareyasining 6C da zaryadlanishi va 1C da zaryadsizlanishi misoli keltirilgan.

Rasm

(3) Polar parcha qoplama mustahkamligi

Oldin, bir do’stim so’radi, juda qisman zichlikdagi nomuvofiqlik batareyaga ta’sir qiladimi? Aytgancha, tez zaryadlash ishlashi uchun asosiy narsa anod plitasining mustahkamligi. Salbiy sirt zichligi bir xil bo’lmasa, jonli materialning ichki g’ovakligi dumalab olingandan keyin juda katta farq qiladi. G’ovaklilikning farqi ichki oqim taqsimotidagi farqga olib keladi, bu batareyani shakllantirish bosqichida SEI ning shakllanishi va ishlashiga ta’sir qiladi va oxir-oqibat batareyaning tez zaryadlash ko’rsatkichlariga ta’sir qiladi.

(4) Qutbli varaqning siqilish zichligi

Nima uchun ustunlarni siqish kerak? Ulardan biri batareyaning o’ziga xos energiyasini yaxshilash, ikkinchisi batareyaning ish faoliyatini yaxshilashdir. Optimal siqilish zichligi elektrod materialiga qarab o’zgaradi. Siqilish zichligi oshishi bilan elektrod varag’ining porozligi qanchalik kichik bo’lsa, zarralar orasidagi bog’lanish qanchalik yaqin bo’lsa va bir xil sirt zichligi ostida elektrod varag’ining qalinligi qanchalik kichik bo’lsa, lityum ionlarining migratsiya yo’lini kamaytirish mumkin. Siqilish zichligi juda katta bo’lsa, elektrolitning infiltratsiya ta’siri yaxshi emas, bu material tuzilishini va Supero’tkazuvchilar agentning taqsimlanishini buzishi mumkin va keyinchalik o’rash muammosi paydo bo’ladi. Xuddi shunday, lityum kobalat batareyasi 6C da zaryadlanadi va 1C da zaryadsizlanadi va siqilish zichligining zaryadning o’ziga xos quvvatiga ta’siri quyidagicha ko’rsatilgan:

Rasm

05

Shakllanish qarishi va boshqalar

Uglerodli manfiy batareya uchun lityum batareyaning shakllanishi – qarish SEI sifatiga ta’sir qiladigan asosiy jarayondir. SEI qalinligi bir xil emas yoki strukturasi beqaror, bu batareyaning tez zaryadlash qobiliyatiga va aylanish muddatiga ta’sir qiladi.

Yuqoridagi bir nechta muhim omillarga qo’shimcha ravishda, hujayra, zaryadlash va tushirish tizimini ishlab chiqarish lityum batareyaning ishlashiga katta ta’sir ko’rsatadi. Xizmat muddatini uzaytirish bilan batareyani zaryadlash tezligini o’rtacha darajada kamaytirish kerak, aks holda polarizatsiya kuchayadi.

xulosa

Lityum batareyalarni tez zaryadlash va zaryadsizlantirishning mohiyati shundaki, lityum ionlari anod va katod materiallari o’rtasida tezda singdirilishi mumkin. Materialning xususiyatlari, jarayon dizayni va batareyalarni zaryadlash va tushirish tizimi yuqori oqim zaryadlashning ishlashiga ta’sir qiladi. Anod va anod materiallarining strukturaviy barqarorligi strukturaviy qulashga olib kelmasdan tez delityum jarayoniga yordam beradi, yuqori oqim zaryadiga bardosh berish uchun materialning tarqalish tezligidagi lityum ionlari tezroq bo’ladi. Ion migratsiya tezligi va elektron uzatish tezligi o’rtasidagi nomuvofiqlik tufayli zaryadlash va tushirish jarayonida polarizatsiya sodir bo’ladi, shuning uchun lityum metallning cho’kishi oldini olish va hayotga ta’sir qilish qobiliyatini kamaytirish uchun polarizatsiyani kamaytirish kerak.