Какие факторы влияют на быструю зарядку аккумулятора?

Литиевые батареи называют батареями-качалками, поскольку они работают за счет перемещения заряженных ионов между положительным и отрицательным полюсами для передачи заряда, чтобы питать внешнюю цепь или заряжаться от внешнего источника энергии. Структура батареи, будь то электрохимическая или физическая, которая влияет на перенос заряда в течение всей работы ионов и электронов, будет оказывать влияние на производительность быстрой зарядки. Для аккумуляторов, если вы хотите улучшить показатели мощности, необходимо приложить усилия во всех аспектах всей батареи, в основном включая положительный полюс, отрицательный полюс, электролит и мембрану.

Положительный и отрицательный полюса

На самом деле, почти все виды материалов положительных электродов могут быть использованы для изготовления быстрозаряжаемых батарей. Основные характеристики, которые необходимо гарантировать, включают в себя проводимость, диффузию, срок службы, безопасность и правильную обработку. Для каждого конкретного материала могут существовать различия в проблемах, которые необходимо решить, но общие анодные материалы могут удовлетворять этим требованиям путем ряда оптимизаций. К распространенным анодным материалам относятся фосфат железа лития, тернарные материалы, манганит лития и т. д.

Когда литий-ионная батарея заряжается, литий перемещается к отрицательному полюсу. Высокий потенциал, создаваемый быстрым зарядным током, приводит к более отрицательному потенциалу катода. В этот момент давление отрицательного полюса, способного быстро принять литий, увеличивается, и тенденция к образованию литиевых дендритов также возрастает. Поэтому катод во время быстрой зарядки должен не только удовлетворять кинетическим требованиям диффузии лития, но и решать проблему безопасности, вызванную усилением тенденции к образованию дендритов лития. На самом деле, основная техническая трудность быстрой зарядки заключается во внедрении ионов лития в катод.

В настоящее время доминирующим материалом отрицательного электрода на рынке по-прежнему является графит (на него приходится около 90 % доли рынка). В последние годы были усовершенствованы материалы из твердого и мягкого углерода, а кремниевый отрицательный электродный материал является важным направлением развития.

Мембрана

Для батарей силового типа работа на высоком токе предъявляет повышенные требования к их безопасности и сроку службы. Мембрана с керамическим покрытием быстро вытесняется из-за своей высокой безопасности и примесей, которые могут потреблять электролит, особенно для повышения безопасности троичных батарей.

В настоящее время керамическая диафрагма в основном используется для нанесения частиц глинозема на поверхность традиционной диафрагмы. Новый подход заключается в нанесении на мембрану волокон твердого электролита, который имеет меньшее внутреннее сопротивление, лучшую механическую поддержку мембраны и меньшую склонность к закупорке отверстия мембраны во время эксплуатации. Мембрана с покрытием обладает хорошей стабильностью, и ее нелегко сжать и деформировать при коротком замыкании даже при высокой температуре.

Электролит

Электролит оказывает большое влияние на работу быстрозаряжаемой литий-ионной батареи. Чтобы обеспечить стабильность и безопасность батареи в процессе быстрой зарядки, электролит должен отвечать следующим характеристикам. Он не разлагается, обладает высокой проводимостью, инертен к положительному и отрицательному материалу, не вступает в реакцию и не растворяется.

Ключом к выполнению этих требований является использование добавок и функциональных электролитов. Например, от этого во многом зависит безопасность троичных быстрозаряжаемых аккумуляторов. Необходимо добавлять различные присадки для защиты от высокой температуры, огнезащиты и перезаряда, чтобы в определенной степени повысить их безопасность. Высокотемпературное расширение литий-титанатных батарей также зависит от высокотемпературного функционального электролита.