Þættir sem hafa áhrif á hraðhleðslugetu litíum-jónarafhlöðu
Hver litíum rafhlaða hefur ákjósanlegt hleðslustraumgildi undir mismunandi ástandsbreytum og umhverfisbreytum. Síðan, frá sjónarhóli rafhlöðuuppbyggingar, hvaða þættir hafa áhrif á þetta ákjósanlega hleðslugildi.
Smásæja ferlið við hleðslu
Lithium batteries are known as "rocking chair" batteries, in which charged ions move between positive and negative electrodes to transfer charges to power external circuits or charge from an external power source. In the specific charging process, the external voltage is applied to the two poles of the battery, and the lithium ions are deintercalated from the positive electrode material and enter the electrolyte. At the same time, excess electrons are generated through the positive electrode current collector and move to the negative electrode through the external circuit; lithium ions are in the electrolyte. It moves from the positive electrode to the negative electrode, and passes through the separator to the negative electrode; the SEI film passing through the surface of the negative electrode is embedded in the graphite layered structure of the negative electrode and combines with electrons.
Uppbygging rafhlöðunnar, hvort sem hún er rafefnafræðileg eða eðlisfræðileg, sem hefur áhrif á hleðsluflutninginn í gegnum jóna- og rafeindaaðgerðina mun hafa áhrif á hraðhleðslugetu.
Hraðhleðsla, kröfur fyrir hvern hluta rafhlöðunnar
Fyrir rafhlöður, ef þú vilt bæta afköst, þarftu að vinna hörðum höndum í öllum þáttum rafhlöðunnar í heild sinni, þar með talið jákvæð rafskaut, neikvæð rafskaut, raflausnir, þindir og burðarvirki.
jákvæð rafskaut
Reyndar er hægt að nota næstum alls kyns bakskautsefni til að búa til hraðhleðslu-rafhlöður. Helstu afköst sem þarf að tryggja eru meðal annars leiðni (dregur úr innri viðnámi), dreifingu (ábyrgðarhvarfahvarfafræði), líf (ekki þarf að útskýra), öryggi (ekki þörf á útskýringum), viðeigandi vinnsluafköst (tiltekið yfirborð ætti ekki að vera of stór til að draga úr aukaverkunum og þjóna öryggi).
Auðvitað geta vandamálin sem þarf að leysa fyrir hvert tiltekið efni verið mismunandi, en algeng bakskautsefni okkar geta uppfyllt þessar kröfur með röð hagræðingar, en mismunandi efni eru líka mismunandi:
A. Litíumjárnfosfat gæti einbeitt sér meira að því að leysa vandamál rafleiðni og lágs hitastigs. Kolefnishúð, hófleg nanó-væðing (athugið að hún er í meðallagi, örugglega ekki einföld rökfræði fínni er betri) og myndun jónaleiðara á yfirborði agna eru dæmigerðustu aðferðir.
B. Rafleiðni þríliða efnisins sjálfs er tiltölulega góð, en hvarfvirkni þess er of mikil, þannig að þríliða efnið er sjaldan nanó-stærð (nano-efni er ekki móteitur til að bæta efni frammistöðu, sérstaklega á sviði rafhlöðu. Það eru stundum mikið af skaðlegum áhrifum), og meiri athygli er lögð á öryggi og hindrun á aukaverkunum (með raflausn), eftir allt saman, einn af lykilatriðum núverandi þriggja efna. er öryggi, og nýleg tíð rafhlöðuöryggisslys eru einnig í þessu sambandi. setja fram hærri kröfur.
C. Lithium manganate gefur lífinu meiri athygli. Eins og er eru margar litíum manganat röð hraðhleðslu-rafhlöður á markaðnum.
neikvæð rafskaut
Þegar litíum-jónarafhlaða er hlaðin flytur litíum í neikvæða rafskautið. Hár straumur hraðhleðslu mun valda því að neikvæði rafskautsgetan verður neikvæðari. Á þessum tíma mun þrýstingur neikvæða rafskautsins til að taka fljótt við litíum aukast og tilhneigingin til að mynda litíumdendrít mun aukast. Þess vegna verður neikvæða rafskautið ekki aðeins að uppfylla kröfur um litíumdreifingu meðan á hraðhleðslu stendur. Þess vegna er aðal tæknileg vandamál hraðhleðslufrumna í raun innsetning litíumjóna í neikvæða rafskautið.
A. Sem stendur er ríkjandi neikvæða rafskautsefnið á markaðnum enn grafít (sem er um það bil 90 prósent af markaðshlutdeild). Það er engin önnur grundvallarástæða - ódýr, og alhliða vinnsluafköst og orkuþéttleiki grafíts eru tiltölulega góðir og annmarkar eru tiltölulega fáir. . Auðvitað hefur grafít neikvæða rafskautið einnig vandamál. Yfirborð þess er viðkvæmt fyrir raflausninni og innskotsviðbrögð litíums hafa sterka stefnu. Þess vegna er aðallega nauðsynlegt að framkvæma grafít yfirborðsmeðferð til að bæta byggingarstöðugleika þess og stuðla að dreifingu litíumjóna á undirlagið. átt.
B. Harð kolefni og mjúk kolefnisefni hafa einnig þróast mikið á undanförnum árum: hörð kolefnisefni hafa mikla litíumflögnunarmöguleika og það eru örholur í efninu, þannig að hvarfhvörf eru góð; á meðan mjúk kolefnisefni hafa góða samhæfni við raflausn, er MCMB efnið líka mjög dæmigert, en skilvirkni harðra og mjúkra kolefnisefna er almennt lítil og kostnaðurinn er hár (og það er ekki mjög vonandi frá iðnaðarsjónarmiði að vera jafn ódýrt og grafít), þannig að straumnotkunin er mun minni en grafít, og það er meira notað í einhverju sérstöku á rafhlöðunni.
C. Hvað með litíumtítanat? Til að setja það einfaldlega: kostir litíumtítanats eru hár aflþéttleiki og öryggi, og gallarnir eru líka augljósir, orkuþéttleiki er mjög lítill og kostnaður reiknaður með Wh er mjög hár. Þess vegna er sjónarhorn litíum títanat rafhlöðunnar gagnleg tækni með kostum í vissum tilfellum, en hún er ekki hentug fyrir mörg tækifæri með miklar kröfur um kostnað og siglingasvið.
D. Silicon anode material is an important development direction. Panasonic's new 18650 battery has begun the commercial process of such materials. However, how to achieve a balance between the performance pursued by nanotechnology and the general micron-scale requirements of the battery industry for materials is still a challenging task.
þind
Fyrir rafhlöður veitir hástraumsnotkun meiri kröfur um öryggi þeirra og líftíma. Skiljuhúðunartækni er óumflýjanleg. Keramikhúðuðum-skiljum er hratt ýtt í burtu vegna mikils öryggis þeirra og getu til að neyta óhreininda í raflausninni, sérstaklega til að bæta öryggi þriggja rafhlaðna.
Aðalkerfið sem nú er notað fyrir keramikþindir er að húða yfirborð hefðbundinna þinda með súrál agnum. Tiltölulega ný aðferð er að húða solid raflausn trefjar á þindinni. Slíkar þindir hafa lægri innri viðnám og betri vélrænan stuðning fyrir þindið. Frábært, og það hefur minni tilhneigingu til að loka þindholum meðan á þjónustu stendur.
Húðuð þind hefur góðan stöðugleika. Jafnvel þótt hitastigið sé tiltölulega hátt er ekki auðvelt að skreppa saman og afmynda það til að valda skammhlaupi. Jiangsu Qingtao Energy Company, sem er tæknilega studd af rannsóknarhópi Academician Nan Cewen, School of Materials, Tsinghua University, hefur nokkrar dæmigerðar vörur í þessu sambandi. Vinna.
Raflausn
Raflausnin hefur mikil áhrif á afköst hraðhleðslu-litíum-jónarafhlöðu. Til að tryggja stöðugleika og öryggi rafhlöðunnar við hraðhleðslu og mikinn straum verður raflausnin að uppfylla eftirfarandi eiginleika: A) það er ekki hægt að brjóta niður, B) leiðni verður að vera mikil og C) það er óvirkt fyrir jákvæðu og neikvæðu efni og geta ekki hvarfast eða leyst upp.
Ef uppfylla á þessar kröfur er lykilatriði að nota aukefni og virka raflausn. Til dæmis hefur það mikil áhrif á öryggi þrendra hraðhlaðanlegra rafhlaðna og ýmsum aukaefnum fyrir háhitaþol, logavarnarefni og and-ofhleðslu verður að bæta við það til að bæta öryggi þess að vissu marki. . Langvarandi-vandamál litíum títanat rafhlöður, vindgangur í háum hita, þarf einnig að bæta með virkum háhita raflausn.
hönnun rafhlöðubyggingar
Dæmigerð hagræðingaraðferð er staflað VS vinda. Rafskaut staflaðra rafhlöðunnar jafngilda samhliða sambandi og vindagerðin jafngildir raðtengingu. Þess vegna er innra viðnám þess fyrrnefnda miklu minna og það hentar betur fyrir aflgerð. tilefni.
Að auki geturðu líka unnið hörðum höndum að fjölda flipa til að leysa vandamál með innri viðnám og hitaleiðni. Að auki eru einnig mögulegar aðferðir að nota rafskautsefni með mikla-leiðni, nota fleiri leiðandi efni og húðun þynnri rafskauta.
Að lokum munu þættirnir sem hafa áhrif á hleðsluhreyfinguna inni í rafhlöðunni og hraða innbyggðra rafskautsgata hafa áhrif á hraðhleðslugetu litíum rafhlöðu.
Framtíð hraðhleðslutækni
Hvort sem hraðhleðslutækni rafbíla er söguleg stefna eða blikur á lofti, þá eru í raun skiptar skoðanir og engin niðurstaða. Sem vallausn við sviðskvíða er hún talin á vettvangi með orkuþéttleika rafhlöðunnar og heildarkostnaði ökutækja.
Energy density and fast charging performance, in the same battery, can be said to be incompatible in two directions, and cannot have both. The pursuit of battery energy density is currently the mainstream. When the energy density is high enough, a car has enough power to avoid the so-called "mileage anxiety", and the demand for battery rate charging performance will be reduced; at the same time, if the power is large, if the battery cost per kWh is not low enough, then whether it can be used Ding Kemao's purchase of electricity that is "not anxious" requires consumers to make a choice. Thinking about it this way, fast charging has the value of existence. Another angle is the cost of fast charging facilities, which is of course part of the cost of promoting electrification in the whole society.
Hvort hægt sé að efla hraðhleðslutæknina í stórum stíl, hver þróast hraðar í orkuþéttleika og hraðhleðslutækni og hver þessara tveggja tækni dregur úr kostnaði, gæti gegnt afgerandi hlutverki í framtíðinni.
