¿Cuáles son los factores que influencia la carga de la batería?

Noticias del almacenamiento de energía de China:

Las baterías de litio se llaman “tipo” baterías de la mecedora. Los iones cargados se mueven entre los electrodos positivos y negativos para realizar transferencia de carga, al poder de la fuente a los circuitos externos o a la carga de fuentes de la alimentación externa.
Durante el proceso de carga específico, el voltaje externo se aplica a los dos polos de la batería, las iones de litio deintercalated del material positivo del electrodo, entran en el electrólito, y al mismo tiempo, exceso de los electrones se generan para pasar a través del colector actual positivo, y se mueven al electrodo negativo a través de un circuito externo; las iones de litio están en el electrólito. El electrodo positivo se mueve hacia el electrodo negativo y pasa a través del separador para alcanzar el electrodo negativo; la película de SEI que pasa a través de la superficie del electrodo negativo se integra en la estructura acodada del grafito negativo y se enlaza al electrón.
Durante la operación entera del ion y del electrón, la estructura de la batería que afecta a transferencia de carga, es electroquímico o físico, tendrá un impacto en funcionamiento rápido de la carga.
Ayunan los requisitos de la carga para las diversas piezas de la batería
Para la batería, si usted quiere mejorar el funcionamiento del poder, usted necesita trabajar difícilmente en todos los aspectos de la batería, incluyendo el electrodo positivo, el electrodo negativo, el electrólito, el diafragma y el diseño estructural.

electrodo positivo
De hecho, casi toda clase de materiales del cátodo se pueden utilizar para hacer las baterías del rápido-terraplén. Los funcionamientos principales requeridos para ser garantizado incluyen la conductancia (reducción de la resistencia interna), la difusión (cinética de reacción garantizada), la longevidad (ninguna necesidad de explicar), y la seguridad (no requerida). Explique), funcionamiento de proceso apropiado (la superficie específica no puede ser demasiado grande, no reduce reacciones secundarias, para los servicios de la seguridad).
Por supuesto, los problemas que se solucionarán para cada material específico pueden variar, pero nuestros materiales comunes del cátodo se pueden optimizar con una serie de optimizaciones, pero diversos materiales son también diferentes:
El fosfato del hierro de A. Lithium se puede centrar más en solucionar problemas de la conductancia y de la baja temperatura. La capa del carbono, nanocrystallization moderado (nota que es moderada, definitivamente tan muy bien como la lógica simple), la formación de conductores iónicos en la superficie de las partículas es la estrategia más típica.
B, el material ternario sí mismo tiene una buena conductancia, pero su reactividad es demasiado alta, así que el material ternario tiene poco trabajo del nanocrystallization (el nanocrystallization no es un antídoto a la mejora del funcionamiento del material metalúrgico, especialmente en el campo de baterías. Hay a veces muchas reacciones en el sistema. Más atención se presta a los efectos secundarios de la seguridad y de la inhibición (y electrólito). Con todo el objetivo principal de materiales ternarios es seguridad. Los accidentes recientes de la seguridad de la batería son también frecuentes. Proponga requisitos más altos.
C, manganato del litio es más importante para la vida, allí es muchas baterías de la rápido-carga de manganato del litio en el mercado.
electrodo negativo
Cuando se carga la batería de ión de litio, el litio emigra al electrodo negativo. Excesivamente - el alto potencial causado por la carga rápida y de gran intensidad causará el potencial de electrodo negativo para ser más negativo. En este tiempo, la presión del electrodo negativo que acepta rápidamente el litio llegará a ser más grande, y la tendencia a generar las dendritas del litio llegará a ser más grande. Por lo tanto, el electrodo negativo debe no sólo satisfacer la difusión del litio durante la carga rápida. Los requisitos cinéticos, pero también solucionar los problemas de seguridad causados por la tendencia creciente de la formación de la dendrita del litio, así que la dificultad técnica principal de la base de carga rápida son la inserción de iones de litio en el electrodo negativo.
A. actualmente, el material dominante del ánodo en el mercado sigue siendo grafito (que explica el cerca de 90% de la cuota de mercado), la causa original no es ninguno--barato, y la densidad de proceso completa del funcionamiento y de energía del grafito es excelentes, y las desventajas son relativamente pocos. Por supuesto, los ánodos del grafito también tienen problemas. La superficie es sensible a los electrólitos, y la reacción de la intercalación del litio tiene direccionalidad fuerte. Por lo tanto, es principalmente necesario trabajar difícilmente para realizar el tratamiento superficial del grafito, para mejorar su estabilidad estructural, y para promover la difusión de iones de litio en el substrato. dirección.
El carbono de B. Hard y los materiales de carbono suaves también se han convertido estos últimos años: los materiales de carbono duros tienen alto potencial de la inserción del litio, microporos en los materiales, y buena cinética de reacción; y los materiales de carbono suaves tienen buena compatibilidad con los electrólitos, MCMB los materiales son también muy representativos, pero los materiales de carbono duros y suaves son generalmente bajos en eficacia y arriba en coste (e imagínese que el grafito es tan barato como espero desde un punto de vista industrial), así que la cantidad está lejos menos que el grafito, y utilizado más en algunas especialidades. En la batería.
¿C, cómo sobre el titanato del litio? Para ponerlo simplemente: el titanato del litio tiene las ventajas de la densidad de poder más elevado, más seguras, y desventajas obvias. La densidad de energía es muy baja, y el coste del cálculo es alto según Wh. Por lo tanto, el punto de vista de la batería del titanato del litio es una tecnología útil que es ventajosa en ciertas ocasiones, pero no es conveniente para muchas ocasiones donde están altos el coste y la gama que cruza.
D, material del ánodo del silicio es una dirección importante del desarrollo, los nuevos 18650 de Panasonic que la batería ha comenzado el proceso comercial para tales materiales. Pero cómo alcanzar un equilibrio entre la búsqueda del funcionamiento en nanotecnología y los requisitos generales de la micrón-escala de la industria de la batería para los materiales sigue siendo una tarea desafiadora.

Diafragma
Para las baterías del poder, la operación de gran intensidad proporciona requisitos más altos para la seguridad y la longevidad. La tecnología de la capa del diafragma es inseparable. Las membranas revestidas de cerámica están siendo rápidamente lejos empujado debido a su alta seguridad y a la capacidad de consumir impurezas en el electrólito. Especialmente para la seguridad de baterías ternarias, el efecto de la seguridad es particularmente notable.
El sistema principal usado actualmente en diafragmas de cerámica es cubrir partículas del alúmina en la superficie de diafragmas convencionales. Un nuevo enfoque es relativamente cubrir fibras sólidas del electrólito en la membrana. Tales membranas tienen una resistencia interna más baja y ayuda mecánica para la membrana. Excelente, y él tiene una tendencia más baja a bloquear el agujero del diafragma durante servicio.
Después de la capa, el separador tiene buena estabilidad. Incluso si la temperatura es relativamente alta, no es fácil encogerse y deformar, dando lugar a cortocircuito. La energía Co., Ltd., soporte técnico de Jiangsu Qingtao del investigador académico de la escuela de la universidad de Tsinghua de materiales, tiene algunos aspectos representativos a este respecto. El trabajo, el diafragma se muestra abajo.
Electrólito
El electrólito tiene una gran influencia en el funcionamiento de una batería de ión de litio rápido-cargada. Para asegurar la estabilidad y la seguridad de la batería bajo carga rápida y de gran intensidad, el electrólito debe resolver las siguientes características: A) no se puede descomponer, B) la conductividad es alto, C) está inerte al positivo y los materiales negativos, no pueden reaccionar o disolver.
Si se van estos requisitos a ser encontrados, la llave es utilizar los añadidos y los electrólitos funcionales. Por ejemplo, la seguridad de baterías rápido-cargadas ternarias es afectada grandemente por ella. Es necesario añadir los diversos anti-altos añadidos de la temperatura, ignífugos y anti-cobrado excesivamente para protegerlos hasta cierto punto. El problema de la batería vieja del titanato del litio, la flatulencia da alta temperatura, también depende del electrólito funcional de alta temperatura.
Diseño de la estructura de la batería
Una estrategia de optimización típica es apilado CONTRA tipo de la bobina. Los electrodos de la batería laminada son equivalentes a una relación paralela, y el tipo de la bobina es equivalente a una conexión de serie. Por lo tanto, la resistencia interna del anterior es mucho más pequeña, y es más conveniente para el tipo del poder. ocasión.
Además, usted puede trabajar difícilmente en el número de polos para solucionar problemas de la resistencia interna y de la disipación de calor. Además, el uso de los materiales del electrodo de la alto-conductividad, el uso de agentes más conductores, y la capa de electrodos más finos son también las estrategias que pueden ser consideradas.
En fin, los factores que afectan al movimiento de la carga interna de la batería y al índice de integrar la cavidad del electrodo afectarán a la capacidad de carga rápida de la batería de litio.

中国储能网讯: 电池 del “摇椅型” del 锂电池被称为, 带电离子在正负极之间运动, 实现电荷转移,。 del 给外部电路供电或者从外部电源充电

具体的充电过程中, 外电压加载在电池的两极, 锂离子从正极材料中脱嵌, 进入电解液中, 同时产生多余电子通过正极集流体, 经外部电路向负极运动; 锂离子在电解液中从正极向负极运动, 穿过隔膜到达负极; 膜嵌入到负极石墨层状结构中 del 经过负极表面的 SEI,。 del 并与电子结合

在整个离子和电子的运行过程中, 对电荷转移产生影响的电池结构, 无论电化学的还是物理的,。 del 都将对快速充电性能产生影响

快充对电池各部分的要求

对于电池来说, 如果要提升功率性能, 需要在电池整体的各个环节中都下功夫,。 del 隔膜和结构设计等 del、 del 电解液 del、 del 负极 del、 del 主要包括正极

正极

实际上, 各种正极材料几乎都可以用来制造快充型电池, 适当的加工性能 del、 del 安全 del、 del 寿命 del、 del 扩散 del、 del 主要需要保证的性能包括电导 (减少内阻) (保证反应动力学) (不需要解释) (不需要解释) (比表面积不可太大, 减少副反应,。 del 为安全服务)

当然, 对于每种具体材料要解决的问题可能有所差异, 但是我们一般常见的正极材料都可以通过一系列的优化来满足这些要求, 但是不同材料也有所区别:

Un。 del 低温方面的问题 del、 del 磷酸铁锂可能更侧重于解决电导 del、进行碳包覆, 适度纳米化 (注意, 是适度, 绝对不是越细越好的简单逻辑),。 del 在颗粒表面处理形成离子导体都是最为典型的策略

三元材料本身电导已经比较好 del、 de B, 但是其反应活性太高, 因此三元材料少有进行纳米化的工作 (纳米化可不是什么万金油式的材料性能提升的解药, 尤其是在电池领域中有时还有好多反作用), 副反应 del 更多在注重安全性和抑制 (与电解液的), 毕竟目前三元材料的一大命门就在于安全,。 del 近来的电池安全事故频发也对此方面提出了更高的要求

锰酸锂是则对于寿命更为看重 del、 de C,。 del 目前市面上也有不少锰酸锂系的快充电池

负极

锂离子电池充电的时候,。 del 锂向负极迁移而快充大电流带来的过高电位会导致负极电位更负, 此时负极迅速接纳锂的压力会变大, 生成锂枝晶的倾向会变大, 因此快充时负极不仅要满足锂扩散的动力学要求, 更要解决锂枝晶生成倾向加剧带来的安全性问题,。 del 所以快充电芯实际上主要的技术难点为锂离子在负极的嵌入

Un 目前市场上占有统治地位的负极材料仍然是石墨 del、 (左右) del 占市场份额的 el 90%, 根本原因无他 — — 便宜, 能量密度方面都比较优秀 del、 del 以及石墨综合的加工性能,。 del 缺点相对较少石墨负极当然也有问题, 其表面对于电解液较为敏感, 锂的嵌入反应带有强的方向性, 因此进行石墨表面处理, 提高其结构稳定性,。 del 促进锂离子在基上的扩散是主要需要努力的方向

硬碳和软碳类材料近年来也有不少的发展 del、 de B: 硬碳材料嵌锂电位高, 材料中有微孔因此反应动力学性能良好; 而软碳材料与电解液相容性好, 材料也很有代表性 de MCMB, 只是硬软碳材料普遍效率偏低, 成本较高 (而且想像石墨一样便宜恐怕从工业角度上看希望不大), 因此目前用量远不及石墨,。 del 更多用在一些特种电池上

¿钛酸锂如何 del、 de C? 简单说一下: 钛酸锂的优点是功率密度高, 较安全, 缺点也明显, 能量密度很低,。 del 计算成本很高 de Wh del 按因此对于钛酸锂电池的观点是一种有用的在特定场合下有优势的技术,。 del 续航里程要求较高的场合并不太适用 del、 del 但是对于很多对成本

硅负极材料是重要的发展方向 del、 de D,。 del 电池已经开始了对此类材料的商用进程 del 松下的新型 18650但是如何在纳米化追求性能与电池工业对于材料的一般微米级的要求方面达到一个平衡,。 del 仍是比较有挑战性的工作

隔膜

对于功率型电池,。 del 寿命上提供了更高的要求 del、 del 大电流工作对其安全隔膜涂层技术是绕不开的, 可以消耗电解液中杂质等特性正在迅速推开 del、 del 陶瓷涂层隔膜因为其高安全,。 del 尤其对于三元电池安全性的提升效果格外显著

陶瓷隔膜目前主要使用的体系是把氧化铝颗粒涂布在传统隔膜表面, 比较新颖的做法是将固态电解质纤维涂在隔膜上, 这样的隔膜的内阻更低, 纤维对于隔膜的力学支撑效果更优,。 del 而且在服役过程中其堵塞隔膜孔的倾向更低

涂层以后的隔膜, 稳定性好, 即使温度比较高, 也不容易收缩变形导致短路, 清华大学材料学院南策文院士课题组技术支持的江苏清陶能源公司在此方面就有一些代表性的工作,。 del 隔膜如下图所示

电解液

。 del 电解液对于快充锂离子电池的性能影响很大要保证电池在快充大电流下的稳定和安全性, 此时电解液要满足以下几个特性: 不能分解 de A), 导电率要高 de B), 对正负极材料是惰性的 de C),。 del 不能反应或溶解

如果要达到这几个要求,。 del 关键要用到添加剂和功能电解质比如三元快充电池的安全受其影响很大, 防过充电类的添加剂保护 del、 del 阻燃类 del、 del 必须向其中加入各种抗高温类,。 del 才能一定程度上提高其安全性而钛酸锂电池的老大难问题, 高温胀气,。 del 也得靠高温功能型电解液改善

电池结构设计

典型的一个优化策略就是叠层式 CONTRA el 卷绕式, 叠层式电池的电极之间相当于是并联关系, 卷绕式则相当于是串联, 因此前者内阻要小的多,。 del 更适合用于功率型场合

另外也可以在极耳数目上下功夫,。 del 解决内阻和散热问题。 del 涂布更薄的电极也都是可以考虑的策略 del、 del 使用更多的导电剂 del、 del 此外使用高电导的电极材料

总之, 影响电池内部电荷移动和嵌入电极孔穴速率的因素,。 del 都会影响锂电池快速充电能力