Үлкейту артады: литий-ионды батарея мультипликаторының өнімділігін жақсарту үшін не болады

Авторы: Iflowpower –Портативті электр станциясының жеткізушісі

Қуатты литий-ионды аккумуляторлар үшін біз энергияның ең тығыздығы мен қуат тығыздығына көбірек көңіл бөлеміз, энергия тығыздығы көлік құралының батареясының қызмет ету мерзіміне байланысты, ал қуат тығыздығы электрлік көліктерге қатысты. Динамикалық өнімділік. Литий-ионды батарея мультипликаторының өнімділігін қалай жақсартуға болады, дизайнерлердің өздерінің бірегей түсініктері бар және кішкентай батылдық бұл жерде мен литий-ионды батареяның мультипликаторының өнімділігін арттыратын кейбір идеялар туралы айту үшін, кірпіш лақтыра аламын деп үміттенемін.

1. Материалды таңдау, әдетте, қуатты литий-ионды батареяның мультипликаторының өнімділігін жақсарту болып табылады, бұл материалдарды таңдаудан. Мысалы, біз бұрын мақалада "иондық өткізгіштік, электронды өткізгіштік ақымақтық түсініксіз бе? Сіз бәрін білгіңіз келеді!" Ағымдағы жоғары никель негізіндегі үш мүшелі материалдың және дәстүрлі кобальтсыз материалдың иондық және электронды өткізгіштігі [1], қалыпты температурада 20 ° C, LCO материалының электронды өткізгіштігі тек 5x10-8s / см, ал NCM111 материалдың электронды өткізгіштігі 2-ге жетуі мүмкін.

2x10-6s / см. Никель құрамы одан әрі жақсарған сайын, үштік материалдың электронды өткізгіштігі де айқын және NCM8111 материалының электронды өткізгіштігі 4,10-3с / см-ден жоғары, ион өткізгіштігі.

Сол тенденция тұрғысынан LCO материалы 20 ° C температурада тек 2,3 x 10-7 с / см, ал NCM111 материалының ион өткізгіштігі 3,2X10-6S / см, NCM532 бит 1.

7x10-3s / CM, NCM622 биттері 3.4x10-3s / см, NCM811 материалдары 6.3x10-3S / см жетеді, осылайша үштік материал электронды өткізгіштіктен немесе ион өткізгіштіктен көрінеді, әсіресе жоғары никельді аяқтау немесе NCA Материал көбірек литий-иондық батареяларды үлкейту үшін қолайлы.

Әрине, материалдың осы ішкі сипаттамаларынан басқа, үлкейту өнімділігіне морфология сияқты көптеген факторлар да әсер етеді. Мысалы, ұсақ бөлшектердің материалды бетінің ауданы үлкенірек, ал Li + ішкі бөлшектердің арасындағы диффузиялық қашықтық. Қысқа, сондықтан теориялық түрде үлкейту өнімділігі жақсы.

Теріс электродтық материалдарды таңдау салыстырмалы түрде үлкен, мысалы, шағын бөлшектердің аралық фазасы, үлкейту өнімділігінде жақсы өнімділік, Австралиялық федералды ғылым және өнеркәсіп ұйымы (CSIRO) энергетикалық технология SrsiVakkumar, Jynerkar, Ag Pandolfo [5] Графитті бағалау. әртүрлі типтегі және бөлшектердің өлшемдері бар материал, графит материалының бөлшектерінің өлшемі неғұрлым аз болса, ұлғайту өнімділігі соғұрлым жоғары болады және графит беті жабынының қалыңдығы графит теріс электродының үлкейту өнімділігін де жақсарта алады. Дегенмен, бөлшектердің мөлшерінің азаюы қайтымды сыйымдылықтың төмендеуі және тығыздау тығыздығының төмендеуі сияқты бірқатар проблемаларды тудырады, сонымен қатар жоғарыда аталған шаралар графит теріс электродтың разрядты ұлғайту өнімділігін жақсартуға болатынын мәлімдейді, бірақ бұл қиын. графит теріс электродты тиімді жақсарту үшін. Зарядтауды үлкейту өнімділігі.

Li4Ti5o12 материалының өзі жоғары Li + диффузия коэффициентіне ие (10-16-10-15м2/с) [2], ал литий титанатты иондық батарея материалы электр өткізгіштігі төмен болғандықтан жиі наноөлшемді бөлшектер шығарады. Әрі қарай, белсенді аймақ одан әрі ұлғаяды және Li + диффузиялық қашықтығы, литий титанатты иондық батарея осылайша өте жақсы ұлғайту өнімділігіне ие, ол жылдам зарядтауға қол жеткізе алады, бұл сонымен қатар Dong Mingzhhu-дың Инлонды көрудің бастапқы көзі болып табылады, бірақ сонда литий титанатты материал болып табылады Кернеу платформасы 1,55 В, теориялық қайтымды сыйымдылығы 170 мАч / г, нәтижесінде энергиядан төмен энергия, электрлік автомобильдердің батареясының қызмет ету мерзіміне айтарлықтай әсер етеді, бұл Инлонгтың негізгі себебіне әкеледі. дағдарыс.

Сяо Хэ. Литий титанаты тұрғысынан бұл мәселелерді шешу үшін ол жоғары ұлғайту көрсеткіштерінің артықшылықтарын сақтайды және ғылыми зерттеушілер көп күш жұмсады. Жапония Toshiba [3] ниобий титан оттегі NTO жаңа теріс электрод материалы, материалдың қайтымды сыйымдылығын әзірледі Бірақ 341 мАч/г дейін LTO материалынан әлдеқайда жоғары, графиттік материалдарға жақын, бірақ жоғары қысымды нақты тығыздықпен, көлемдік энергия тығыздығы. графитті теріс электродтан екі есе артық, сонымен қатар материал жылдам зарядтау сипаттамаларын сақтайды, 0% SOC зарядынан 90% SOC-қа дейін бар болғаны 6 минут, электромобиль сұранысын толығымен қанағаттандырады, қазіргі Toshiba SOJITZ және Бразилияның тау-кен өндірушісі екенін жариялады. CBMM компаниясы материалды бірлесіп әзірлеп, ынтымақтастық туралы келісімге келді.

Дүниежүзілік тамаша мектеп ретінде Кембридж университеті сонымен қатар жоғары қуатты, өнімділігі жоғары литий-ионды аккумулятордың теріс электродтық материалдарын әзірлеуге ұмтылады. Nature журналында жарияланған мақалада Kentj.griffTh [4] Кембридж университетінің соңғы зерттеулерін талдайды.

Нәтижелер: NB16W5O55 және NB18W16O93 материалдары, бұл екі материал 200 мАч/г-дан жоғары C / 5 есе қайтымды болуы мүмкін және екі материалдағы Li + диффузия коэффициенті 10-13-10-12м2 / с жетеді, бұл LTO-дан әлдеқайда жоғары. . 10-16-10-15м2/с) материал, микрон бөлшектерінің өлшемі бойынша тамаша үлкейту көрсеткіштеріне қол жеткізе алады, бірақ үлкенірек бөлшектер белсенді материалдың / электролиттің ауданын азайтып қана қоймайды, бұл жанама реакциялардың пайда болуын азайтады. , сонымен қатар ол материалдың тығыздалу тығыздығын айтарлықтай арттырды, сондықтан екі материал барлық теріс электрод материалдарын айналдыра отырып, бірлік көлемдегі сыйымдылықта өте жақсы. 2.

Формуляцияны оңтайландыру литий-ионды аккумулятордың аккумуляторлық құрамын үлкейтудің тағы бір кілтін анықтайды, литий-иондық аккумуляторда «иондық өткізгіш» және «электрондық өткізгіш» бар, оның ішінде ион өткізгіштігі электролиттегі Li+, ішкі кеуектің диффузиясы. және белсенді заттың ішіндегі белсенді зат, электронды өткізгіш белсенді материал бөлшектері арасында электр өткізгіш болып табылады және электронды өткізгіш электронды өткізгіш, сонымен қатар өткізгіш сияқты «қысқа диапазондағы өткізгіш» және «ұзақ диапазондағы өткізгіш» деп бөлуге болады. көміртегі қарасымен ұсынылған агент. Ол қысқа диапазондағы өткізгіштікке жауап береді, көміртекті талшық пен көміртекті нанотүтіктермен ұсынылған өткізгіш агент ұзақ қашықтыққа жауап береді. Литий-иондық батареялардың үлкейту өнімділігі өткізгіш пішіннің жан-жақты көрінісі болып табылады.

Samanthal.morelly үшін кілт, Дразер университеті, АҚШ, литий-иондық батареяға әсер етудің кілті әдетте біз ойлағандай емес «Иондық диффузия «Процесс, көбірек электродтарды ұлғайту сияқты электронды өткізгіштікке сүйену болып табылады. 3% көміртекті қара, 2,5% электродтарға бөлінеді, бірақ «иондық беріліс» шектеу теориясына сәйкес, көбірек көмір қара дегенді білдіреді More 蜿蜒 通, өз кезегінде литий-иондық батареяның үлкейту өнімділігін төмендетеді және зерттеу мәлімдемесі салыстырылады. ұзақ қашықтықтағы электр өткізгішке, NCM бөлшектерінің бетіне жеткізілетін көміртегі қарасының қысқа диапазондағы өткізгішіне және литий иондарының көтергіш батареясының үлкейту өнімділігіне.

Қолданылған. Жоғары диапазондағы өнімділікке жету қиын емес және қиын, қиын, бір-бірімен салыстыру қиын, жалпы үйлесімді және екеуінің арасындағы тепе-теңдік өте қиын, ал екеуінің арасындағы тепе-теңдікті табу өте қиын. Казуакикису, Жапония, Токио университеті, т.б.

Ықшам тығыздық тым жоғары болғанда, электродтың кеуектілігі күрт төмендейді, нәтижесінде жаңа иондық диффузиялық кедергі пайда болады, ал ықшам тығыздық контактілер кедергісінің жаңа өсуіне әкеледі, сондықтан тек қолайлы тығыздау тығыздығы литийдің иондық батареялардың тамаша интервалдық өнімділігін қамтамасыз ете алады. сондай-ақ жоғары энергия тығыздығының сипаттамаларын ескереді. 3. Батарея құрылымын таңдау Көбейткіш батареяларға қатысты Тазарту процесі кезіндегі температура да өте маңызды мәселе болып табылады.

Литий-ионды аккумулятор үлкен ток разряды кезінде және литий-иондық аккумулятордың ішінде жылу жинақталғанда көп қызуға ие болады. Температураның жоғарылауы нәтижесінде үлкен температура градиенті бар, сондықтан литий-ионды батареяның ішкі ыдырауы сәйкес келмейді, бұл литий-ионды батареяның қызмет ету мерзіміне әсер етеді. Сәйкес құрылымды қалай таңдау керек, әсіресе маңызды, Германияның STEPHANKOSCH және т.б.

[8] екі өлшемді электрлік-термолизацияланған модель арқылы литий-иондық аккумулятордың құлақтарының пішіні мен орналасуына үлкен өлшемді литий-иондық батареяларға дейін Жылу сипаттамаларының әсері құлақтардың ені мен ток коллекторының қалыңдығын анықтады. разрядтау процесі кезінде литий-иондық батареяның температурасының таралуына әсер етеді. Құлақ неғұрлым тар болса, коллектор соғұрлым аз, аккумулятордағы температураның таралуы орташа Үлкен емес, сонымен қатар батареяның екі ұшында зарядсыздану кезінде батареяның ішкі температурасының біркелкі еместігін тиімді түрде азайтуға болатынын анықтаңыз. батареяның екі ұшы. Сәйкес материалды, формуланы және құрылымдарды таңдау арқылы литий-ионды батарея үлкен жылдамдықпен зарядсызданған кезде батареяның ішкі бөлігінің кедергісі мен поляризациясын азайтуға, температураның біркелкі еместігін азайтуға және батареяның мультипликатор өнімділігін тиімді арттыруға болады.

Үлкейту өнімділігін жақсарту кешенді инженерия болып табылады. Көптеген факторларды жан-жақты қарастыра отырып, Сяобиан тоғыз бұқа мен шашқа негізделген және білім кейбір айқын нәрселермен шектелген, барлық достар оны сынап, түзетеді деп үміттенемін.