लिथियम आयन बैटरी की तेजी से चार्ज करने की क्षमता को प्रभावित करने वाले कारक

लिथियम आयन बैटरी की तेजी से चार्ज करने की क्षमता को प्रभावित करने वाले कारक

प्रत्येक लिथियम बैटरी में विभिन्न राज्य मापदंडों और पर्यावरणीय मापदंडों के तहत एक इष्टतम चार्जिंग वर्तमान मूल्य होता है। फिर, बैटरी संरचना के परिप्रेक्ष्य से, वे कौन से कारक हैं जो इस इष्टतम चार्जिंग मूल्य को प्रभावित करते हैं।

चार्ज करने की सूक्ष्म प्रक्रिया

लिथियम बैटरी को "रॉकिंग चेयर" बैटरी के रूप में जाना जाता है, जिसमें चार्ज किए गए आयन सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड के बीच चलते हैं ताकि बाहरी सर्किट को बिजली देने या बाहरी बिजली स्रोत से चार्ज करने के लिए चार्ज को स्थानांतरित किया जा सके। विशिष्ट चार्जिंग प्रक्रिया में, बाहरी वोल्टेज को बैटरी के दो ध्रुवों पर लागू किया जाता है, और लिथियम आयनों को सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री से अलग कर दिया जाता है और इलेक्ट्रोलाइट में प्रवेश किया जाता है। उसी समय, अतिरिक्त इलेक्ट्रॉनों को सकारात्मक इलेक्ट्रोड वर्तमान कलेक्टर के माध्यम से उत्पन्न किया जाता है और बाहरी सर्किट के माध्यम से नकारात्मक इलेक्ट्रोड में स्थानांतरित किया जाता है; लिथियम आयन इलेक्ट्रोलाइट में हैं। यह सकारात्मक इलेक्ट्रोड से नकारात्मक इलेक्ट्रोड तक जाता है, और विभाजक के माध्यम से नकारात्मक इलेक्ट्रोड तक गुजरता है; नकारात्मक इलेक्ट्रोड की सतह से गुजरने वाली एसईआई फिल्म नकारात्मक इलेक्ट्रोड की ग्रेफाइट स्तरित संरचना में एम्बेडेड होती है और इलेक्ट्रॉनों के साथ जोड़ती है।

बैटरी की संरचना, चाहे इलेक्ट्रोकेमिकल या भौतिक, जो आयनिक और इलेक्ट्रॉनिक ऑपरेशन के दौरान चार्ज ट्रांसफर को प्रभावित करती है, फास्ट चार्जिंग प्रदर्शन पर प्रभाव डालेगी।

फास्ट चार्जिंग, बैटरी के प्रत्येक भाग के लिए आवश्यकताएं

बैटरी के लिए, यदि आप पावर प्रदर्शन में सुधार करना चाहते हैं, तो आपको बैटरी के सभी पहलुओं में सकारात्मक इलेक्ट्रोड, नकारात्मक इलेक्ट्रोड, इलेक्ट्रोलाइट्स, डायाफ्राम और संरचनात्मक डिजाइन सहित पूरी तरह से कड़ी मेहनत करने की आवश्यकता है।

धनात्मक इलेक्ट्रोड

वास्तव में, लगभग सभी प्रकार के कैथोड सामग्री का उपयोग फास्ट-चार्जिंग बैटरी बनाने के लिए किया जा सकता है। जिन मुख्य प्रदर्शनों की गारंटी दी जानी चाहिए, उनमें चालकता (आंतरिक प्रतिरोध को कम करना), प्रसार (गारंटी प्रतिक्रिया कैनेटीक्स), जीवन (समझाने की कोई आवश्यकता नहीं), सुरक्षा (स्पष्टीकरण की कोई आवश्यकता नहीं), उचित प्रसंस्करण प्रदर्शन (विशिष्ट सतह क्षेत्र को साइड प्रतिक्रियाओं को कम करने और सुरक्षा की सेवा करने के लिए बहुत बड़ा नहीं होना चाहिए) शामिल हैं।

बेशक, प्रत्येक विशिष्ट सामग्री के लिए हल की जाने वाली समस्याएं अलग-अलग हो सकती हैं, लेकिन हमारी सामान्य कैथोड सामग्री अनुकूलन की एक श्रृंखला के माध्यम से इन आवश्यकताओं को पूरा कर सकती है, लेकिन विभिन्न सामग्री भी अलग-अलग हैं:

ए लिथियम आयरन फॉस्फेट विद्युत चालकता और कम तापमान की समस्याओं को हल करने पर अधिक ध्यान केंद्रित कर सकता है। कार्बन कोटिंग, मध्यम नैनो-ाइजेशन (ध्यान दें कि यह मध्यम है, निश्चित रूप से महीन का सरल तर्क बेहतर नहीं है), और कणों की सतह पर आयनिक कंडक्टरों का गठन सबसे विशिष्ट रणनीतियां हैं।

B. टर्नरी सामग्री की विद्युत चालकता अपेक्षाकृत अच्छी है, लेकिन इसकी प्रतिक्रियाशीलता बहुत अधिक है, इसलिए टर्नरी सामग्री शायद ही कभी नैनो-आकार की होती है (नैनो-रसायन सामग्री के प्रदर्शन में सुधार के लिए एक एंटीडोट नहीं है, खासकर बैटरी के क्षेत्र में। कभी-कभी बहुत सारे प्रतिकूल प्रभाव होते हैं), और साइड रिएक्शन (इलेक्ट्रोलाइट के साथ) की सुरक्षा और निषेध पर अधिक ध्यान दिया जाता है, आखिरकार, वर्तमान टर्नरी सामग्री के प्रमुख बिंदुओं में से एक सुरक्षा है, और हाल ही में लगातार बैटरी सुरक्षा दुर्घटनाएं भी इस संबंध में हैं। उच्च आवश्यकताओं को आगे बढ़ाएं।

सी लिथियम manganate जीवन के लिए अधिक ध्यान देता है. वर्तमान में, बाजार पर कई लिथियम मैंगनेट श्रृंखला फास्ट-चार्जिंग बैटरी हैं।

ऋणात्मक इलेक्ट्रोड

जब लिथियम आयन बैटरी चार्ज की जाती है, तो लिथियम नकारात्मक इलेक्ट्रोड में स्थानांतरित हो जाता है। फास्ट चार्जिंग की उच्च धारा द्वारा लाई गई उच्च क्षमता नकारात्मक इलेक्ट्रोड क्षमता को अधिक नकारात्मक होने का कारण बनेगी। इस समय, लिथियम को जल्दी से स्वीकार करने के लिए नकारात्मक इलेक्ट्रोड का दबाव बढ़ जाएगा, और लिथियम डेंड्राइट्स उत्पन्न करने की प्रवृत्ति बढ़ जाएगी। इसलिए, नकारात्मक इलेक्ट्रोड को न केवल फास्ट चार्जिंग के दौरान लिथियम प्रसार आवश्यकताओं को पूरा करना चाहिए इसलिए, फास्ट चार्जिंग कोशिकाओं की मुख्य तकनीकी कठिनाई वास्तव में नकारात्मक इलेक्ट्रोड में लिथियम आयनों का सम्मिलन है।

एक। वर्तमान में, बाजार में प्रमुख नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री अभी भी ग्रेफाइट है (बाजार हिस्सेदारी का लगभग 90% के लिए लेखांकन)। कोई अन्य मौलिक कारण नहीं है - सस्ता, और ग्रेफाइट के व्यापक प्रसंस्करण प्रदर्शन और ऊर्जा घनत्व अपेक्षाकृत अच्छे हैं, और कमियां अपेक्षाकृत कम हैं। . बेशक, ग्रेफाइट नकारात्मक इलेक्ट्रोड में भी समस्याएं हैं। इसकी सतह इलेक्ट्रोलाइट के प्रति संवेदनशील है, और लिथियम की इंटरकैलेशन प्रतिक्रिया में एक मजबूत दिशात्मकता है। इसलिए, इसकी संरचनात्मक स्थिरता में सुधार करने और सब्सट्रेट पर लिथियम आयनों के प्रसार को बढ़ावा देने के लिए ग्रेफाइट सतह उपचार करना मुख्य रूप से आवश्यक है। दिशा।

बी हार्ड कार्बन और नरम कार्बन सामग्री ने भी हाल के वर्षों में बहुत कुछ विकसित किया है: हार्ड कार्बन सामग्री में उच्च लिथियम इंटरकैलेशन क्षमता होती है, और सामग्री में माइक्रोपोर होते हैं, इसलिए प्रतिक्रिया कैनेटीक्स अच्छे होते हैं; जबकि नरम कार्बन सामग्री में इलेक्ट्रोलाइट्स के साथ अच्छी संगतता होती है, MCMB सामग्री भी बहुत प्रतिनिधि है, लेकिन हार्ड और नरम कार्बन सामग्री की दक्षता आम तौर पर कम होती है और लागत अधिक होती है (और यह ग्रेफाइट के रूप में सस्ता होने के लिए औद्योगिक दृष्टिकोण से बहुत आशावादी नहीं है), इसलिए वर्तमान खपत ग्रेफाइट की तुलना में बहुत कम है, और यह बैटरी पर कुछ विशेष में अधिक उपयोग किया जाता है।

C. लिथियम titanate के बारे में कैसे? इसे सीधे शब्दों में कहें: लिथियम टाइटनेट के फायदे उच्च शक्ति घनत्व और सुरक्षा हैं, और नुकसान भी स्पष्ट हैं, ऊर्जा घनत्व बहुत कम है, और डब्ल्यूएच द्वारा गणना की गई लागत बहुत अधिक है। इसलिए, लिथियम टाइटनेट बैटरी का दृष्टिकोण कुछ अवसरों में लाभ के साथ एक उपयोगी तकनीक है, लेकिन यह लागत और क्रूज़िंग रेंज पर उच्च आवश्यकताओं के साथ कई अवसरों के लिए उपयुक्त नहीं है।

डी सिलिकॉन एनोड सामग्री एक महत्वपूर्ण विकास दिशा है। पैनासोनिक की नई 18650 बैटरी ने इस तरह की सामग्रियों की वाणिज्यिक प्रक्रिया शुरू कर दी है। हालांकि, नैनो टेक्नोलॉजी द्वारा पीछा किए गए प्रदर्शन और सामग्री के लिए बैटरी उद्योग की सामान्य माइक्रोन-स्केल आवश्यकताओं के बीच संतुलन कैसे प्राप्त किया जाए, यह अभी भी एक चुनौतीपूर्ण कार्य है।

मध्यपट

पावर बैटरी के लिए, उच्च वर्तमान संचालन उनकी सुरक्षा और जीवन के लिए उच्च आवश्यकताएं प्रदान करता है। विभाजक कोटिंग प्रौद्योगिकी अपरिहार्य है। सिरेमिक-लेपित विभाजकों को उनकी उच्च सुरक्षा और इलेक्ट्रोलाइट में अशुद्धियों का उपभोग करने की क्षमता के कारण तेजी से दूर धकेल दिया जा रहा है, विशेष रूप से टर्नरी बैटरी की सुरक्षा में सुधार के लिए।

वर्तमान में सिरेमिक डायाफ्राम के लिए उपयोग की जाने वाली मुख्य प्रणाली एल्यूमिना कणों के साथ पारंपरिक डायाफ्राम की सतह को कोट करना है। एक अपेक्षाकृत उपन्यास दृष्टिकोण डायाफ्राम पर ठोस इलेक्ट्रोलाइट फाइबर कोट करने के लिए है। इस तरह के डायाफ्राम में कम आंतरिक प्रतिरोध और डायाफ्राम के लिए बेहतर यांत्रिक समर्थन होता है। उत्कृष्ट, और इसमें सेवा के दौरान डायाफ्राम छिद्रों को अवरुद्ध करने की प्रवृत्ति कम है।

लेपित डायाफ्राम में अच्छी स्थिरता है। यहां तक कि अगर तापमान अपेक्षाकृत अधिक है, तो शॉर्ट सर्किट का कारण बनने के लिए सिकुड़ना और विकृत करना आसान नहीं है। Jiangsu Qingtao ऊर्जा कंपनी, जो तकनीकी रूप से शिक्षाविद नान Cewen, सामग्री के स्कूल, Tinghua विश्वविद्यालय के अनुसंधान समूह द्वारा समर्थित है, इस संबंध में कुछ प्रतिनिधि उत्पाद है। काम।

विद्युत्-अपघट्य

इलेक्ट्रोलाइट का फास्ट-चार्जिंग लिथियम-आयन बैटरी के प्रदर्शन पर बहुत प्रभाव पड़ता है। फास्ट चार्जिंग और उच्च वर्तमान के तहत बैटरी की स्थिरता और सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए, इलेक्ट्रोलाइट को निम्नलिखित विशेषताओं को पूरा करना चाहिए: ए) इसे विघटित नहीं किया जा सकता है, बी) चालकता उच्च होनी चाहिए, और सी) यह सकारात्मक और नकारात्मक सामग्री के लिए निष्क्रिय है, और प्रतिक्रिया या भंग नहीं कर सकता है।

यदि इन आवश्यकताओं को पूरा किया जाना है, तो कुंजी additives और कार्यात्मक इलेक्ट्रोलाइट्स का उपयोग करना है। उदाहरण के लिए, टर्नरी फास्ट रिचार्जेबल बैटरी की सुरक्षा इससे बहुत प्रभावित होती है, और उच्च तापमान प्रतिरोध, लौ retardant और एंटी-ओवरचार्जिंग के लिए विभिन्न additives को इसमें जोड़ा जाना चाहिए, ताकि इसकी सुरक्षा को कुछ हद तक बेहतर बनाया जा सके। लिथियम titanate बैटरी, उच्च तापमान पेट फूलना की लंबे समय से चली आ रही समस्या भी उच्च तापमान कार्यात्मक इलेक्ट्रोलाइट द्वारा सुधार किया जाना है।

बैटरी संरचना अभिकल्प

एक विशिष्ट अनुकूलन रणनीति वीएस घुमावदार स्टैक्ड है। स्टैक्ड बैटरी के इलेक्ट्रोड एक समानांतर संबंध के बराबर होते हैं, और घुमावदार प्रकार एक श्रृंखला कनेक्शन के बराबर होता है। इसलिए, पूर्व का आंतरिक प्रतिरोध बहुत छोटा है, और यह शक्ति प्रकार के लिए अधिक उपयुक्त है। अवसर।

इसके अलावा, आप आंतरिक प्रतिरोध और गर्मी अपव्यय समस्याओं को हल करने के लिए टैब की संख्या पर भी कड़ी मेहनत कर सकते हैं। इसके अलावा, उच्च चालकता इलेक्ट्रोड सामग्री का उपयोग करना, अधिक प्रवाहकीय एजेंटों का उपयोग करना, और पतले इलेक्ट्रोड कोटिंग करना भी संभव रणनीतियाँ हैं।

अंत में, बैटरी के अंदर चार्ज आंदोलन को प्रभावित करने वाले कारक और इंटरकैलेटेड इलेक्ट्रोड छेद की दर लिथियम बैटरी की तेजी से चार्ज करने की क्षमता को प्रभावित करेगी।

फास्ट चार्जिंग तकनीक का भविष्य

इलेक्ट्रिक वाहनों की फास्ट चार्जिंग तकनीक एक ऐतिहासिक दिशा है या पैन में एक फ्लैश, वास्तव में, अलग-अलग राय हैं और कोई निष्कर्ष नहीं है। रेंज चिंता के लिए एक वैकल्पिक समाधान के रूप में, इसे बैटरी ऊर्जा घनत्व और समग्र वाहन लागत के साथ एक मंच पर माना जाता है।

ऊर्जा घनत्व और तेजी से चार्ज प्रदर्शन, एक ही बैटरी में, दो दिशाओं में असंगत कहा जा सकता है, और दोनों नहीं हो सकता है। बैटरी ऊर्जा घनत्व का पीछा वर्तमान में मुख्यधारा है। जब ऊर्जा घनत्व पर्याप्त रूप से अधिक होता है, तो एक कार में तथाकथित "माइलेज चिंता" से बचने के लिए पर्याप्त शक्ति होती है, और बैटरी दर चार्ज प्रदर्शन की मांग कम हो जाएगी; एक ही समय में, यदि बिजली बड़ी है, यदि प्रति kWh बैटरी लागत पर्याप्त रूप से कम नहीं है, तो क्या इसका उपयोग किया जा सकता है डिंग केमाओ की बिजली की खरीद जो "चिंतित नहीं" है, उपभोक्ताओं को एक विकल्प बनाने की आवश्यकता होती है। इसके बारे में इस तरह से सोचते हुए, फास्ट चार्जिंग में अस्तित्व का मूल्य है। एक अन्य कोण फास्ट चार्जिंग सुविधाओं की लागत है, जो निश्चित रूप से पूरे समाज में विद्युतीकरण को बढ़ावा देने की लागत का हिस्सा है।

क्या फास्ट चार्जिंग तकनीक को बड़े पैमाने पर बढ़ावा दिया जा सकता है, जो ऊर्जा घनत्व और फास्ट चार्जिंग तकनीक में तेजी से विकसित होता है, और दोनों प्रौद्योगिकियों में से कौन सी लागत को कम करती है, इसके भविष्य में निर्णायक भूमिका निभा सकती है।