건전지 책임은 무엇 요인입니까 영향?

중국 에너지 저장 네트워크 뉴스:

리튬 전지는 “흔들 의자 유형” 건전지에게 불립니다. 위탁한 이온은 긍정 및 부정적인 전극 사이에서 외부 회로에 책임 이동을, 공급 힘 또는 외력 근원에서 책임으로 깨닫기 위하여 움직입니다.
특정한 위탁 과정 도중, 외부 전압은 건전지의 2개의 극에 적용됩니다, 리튬 이온은 긍정적인 전극 물자에서 deintercalated, 전해질을, 동시에 들어가고, 과잉 전자는 긍정적인 현재 수집가를 통과하기 위하여 생성되고, 부정적인 전극으로 외부 회로를 통해서 움직입니다; 리튬 이온은 전해질에 있습니다. 긍정적인 전극은 부정적인 전극으로 움직이고 분리기를 부정적인 전극을 도달하기 위하여 통과합니다; 부정적인 전극의 표면을 통과하는 SEI 영화는 부정적인 흑연 층구조에서 끼워넣어지고 전자에 접착됩니다.
전체 이온과 전자 가동 도중, 책임 이동에 영향을 미치는 건전지 구조에는, 전기화학 육체, 빠른 책임 성과에 대한 충격이 있을 것입니다.
건전지의 각종 부속을 위한 책임 필요조건은 단식합니다
건전지를 위해, 당신이 힘 성과를 개량하고 싶은 경우에, 당신은 긍정적인 전극, 부정적인 전극, 전해질, 격막 및 건축 설계를 포함하여 건전지의 모든 양상에서, 열심히 일할 필요가 있습니다.

긍정적인 전극
사실, 거의 온갖 음극선 물자는 빠르 충분한 양 건전지를 만들기 위하여 이용될 수 있습니다. 보장될 것을 요구된 주요 성과는 전도력 (내부 저항의 감소), 유포 (보장된 반응 활동), 근속기간 (설명하는 필요 없음), 및 요구되지 않는 () 안전을 포함합니다. ), 적당한 가공 성과 설명하십시오 (특정한 표면은 너무 클 수 없고, 안전 서비스를 위한 부작용을, 감소시키지 않습니다).
당연히, 각 특정한 물자를 위해 해결될 문제는 변화할지도 모르지만, 우리의 일반적인 음극선 물자는 일련의 최적화를 통해 낙관될 수 있습니다, 그러나 다른 물자는 또한 다릅니다:
A. Lithium 철 인산염은 전도력과 저온의 문제 해결에 좀더 집중될지도 모릅니다. 탄소 코팅, 온건한 nanocrystallization (온건하다 주, 확실히 만큼 간단한 논리 벌금)는, 입자의 표면에 이오니아 지휘자의 대형 전형적인 전략입니다.
B에는, 3의 물자 자체 좋은 전도력이 있습니다, 그러나 그것의 반응성은 너무 높습니다, 그래서 3의 물자에는 nanocrystallization의 조금 일이 있습니다 (nanocrystallization는 건전지의 분야에서 야금술 물자의 성과 개선에 해독제가, 특히 아닙니다. 때때로 체계에 있는 많은 반응이 있습니다. 안전 및 금지 (및 전해질) 부작용에 좀더 주의는 지불됩니다. 어쨌든 3의 물자의 주된 목표는 안전입니다. 최근 건전지 안전 사고는 또한 빈번합니다. 더 높은 필요조건을 제안하십시오.
C의 리튬 망간산염은 생활 동안 더 중요합니다, 거기입니다 시장에 리튬 망간산염의 많은 빠르 책임 건전지.
부정적인 전극
리튬 이온 건전지가 위탁될 때, 리튬은 부정적인 전극에 이동합니다. 빠른 책임에 기인하다 높이 현재 지나치게 높ㄴ 잠재력은 부정적인 부정적인 전극 잠재력을 일으키는 원인이 될 것입니다. 현재로서는, 급속하게 리튬을 받아들이는 부정적인 전극의 압력은 더 크게 되고, 리튬 모수석을 생성하는 추세는 더 크게 될 것입니다. 그러므로, 부정적인 전극은 빠른 위탁 도중 뿐만 아니라 리튬 유포를 만족시켜야 합니다. 활동적인 필요조건은, 또한 리튬 모수석 대형의 증가한 추세에 기인한 안전 문제, 그래서 빠른 위탁 핵심의 주요 기술적인 어려움을 해결하기 위하여 부정적인 전극에 있는 리튬 이온의 삽입입니다.
현재 A., 시장에 있는 지배적인 양극 물자는 지금도 흑연 (시장 점유율의 대략 90%를 위한 회계)가, 기인입니다 아무도 아닙니다--싸게, 흑연의 포괄적인 가공 성과 그리고 에너지 밀도는 우수합니다, 및 불리 상대적으로 몇몇은. 당연히, 흑연 양극에는 또한 문제가 있습니다. 표면은 전해질에 과민하, 리튬 윤일 반응에는 강한 directionality가 있습니다. 그러므로, 흑연 지상 처리를 실행하고, 그것의 구조상 안정성을 개량하고, 기질에 리튬 이온의 유포를 승진시키기 위하여 열심히 일하는 것이 주로 필요합니다. 방향.
B. Hard 탄소와 연약한 탄소 재료는 또한 최근에 발전했습니다: 단단한 탄소 재료에는 물자에 있는 높은 리튬 삽입 잠재력, 작은 세공, 및 좋은 반응 활동이 있습니다; 그리고 연약한 탄소 재료에는 전해질을 가진 좋은 겸용성이 있습니다, MCMB는 또한 물자 아주 대표적입니다, 그러나 나가 산업 관점에서 희망하는 것처럼 싸다고 흑연이 단단하고 연약한 탄소 재료는 일반적으로 효율성과 높이 비용에서 낮습니다 (그리고 상상하십시오), 그래서 총계는 흑연 보다는 더 적은, 그리고 몇몇 특기에서 좀더 사용해 멀리 있습니다. 건전지에서.
리튬 티탄에 관하여 C, 어떻게? 간단하게 말하자면: 리튬 티탄에는 더 안전한 고성능 조밀도의 이점, 및 명백한 불리가 있습니다. 에너지 밀도는 아주 낮, 계산 비용은 Wh에 따라 높습니다. 그러므로, 리튬 티탄 건전지의 관점은 특정 경우에서 유리한 유용한 기술입니다, 그러나 비용 및 순항 범위가 높은 많은 경우를 위해 적당하지 않습니다.
D의 실리콘 양극 물자는 중요한 발달 방향, 건전지가 그런 물자를 위한 상업적인 과정을 시작한 Panasonic의 새로운 18650입니다. 그러나 나노 과학에 있는 성과의 추적과 물자를 위한 건전지 공업의 일반적인 미크론 가늠자 필요조건 사이 균형을 달성하는 방법 지금도 도전적인 업무입니다.

격막
힘 건전지를 위해, 높은 현재 가동은 안전과 근속기간을 위한 더 높은 필요조건을 제공합니다. 격막 코팅 기술은 불리할 수 없습니다. 세라믹 입히는 막은 급속하게 전해질에 있는 불순을 소모하는 그들의 높은 안전 및 기능 밀어제친 때문이. 특히 3의 건전지의 안전을 위해, 안전 효력은 특히 현저합니다.
지금 세라믹 격막에서 이용된 주 시스템은 전통적인 격막의 표면에 반토 입자를 입히기 위한 것입니다. 상대적으로 참신한 접근은 막에 단단한 전해질 섬유를 입히기 위한 것입니다. 그런 막은 막을 위한 더 낮은 내부 저항 그리고 기계적인 지원을 비치하고 있습니다. 우수한 및 그것 서비스 도중 격막 구멍을 막는 더 낮은 추세가 있습니다.
코팅 후에, 분리기에는 좋은 안정성이 있습니다. 비록 온도는 상대적으로 높더라도, 긴축하고 모양없이 하는 것은 쉽지 않, 단락으로 끝나. 장쑤 성 Qingtao 에너지 Co., 주식 회사의 물자의 칭화대학교 학교의 학문적인 연구원의 기술지원에는, 몇몇 대표적인 양상이 이 점에서 있습니다. 일은, 격막 아래에 보여집니다.
전해질
전해질에는 빠르 위탁한 리튬 이온 건전지의 성과에 중대한 영향이 있습니다. 빠른 책임의 밑에 건전지의 안정성 그리고 안전을 지키기 위하여는 그리고 높이 현재, 전해질은 뒤에 오는 특성을 만나야 합니다: 아)는, B) 전도도 높습니다, C) 입니다 긍정에 비활성 궤란되골 부정적인 물자는, 반작용하거나 녹일 수 없습니다.
이 필요조건이 만나질 것인 경우에, 열쇠는 첨가물과 기능적인 전해질을 이용하기 위한 것입니다. 예를 들면, 3의 빠르 위탁된 건전지의 안전은 그것에 의해 매우 영향을 받습니다. 각종 반대로 높은 온도의, 방연제의 및 반대로 과적한 그(것)들을 어느 정도까지 보호하기 위하여 첨가물을 추가하는 것이 필요합니다. 오래된 리튬 티탄 건전지의 문제, 고열 허세는 또한 고열 기능적인 전해질에, 달려있습니다.
건전지 구조 디자인
전형적인 최적화 전략은 감기 유형 대 겹쳐 쌓인 입니다. 박판으로 만들어진 건전지의 전극은 평행한 관계와 동등하, 감기 유형은 직렬 연결과 동등합니다. 그러므로, 이전의 내부 저항은 매우 더 작, 힘 유형을 위해 더 적당합니다. 경우.
더하여, 당신은 극의 수에 내부 저항 및 열 분산 문제를 해결하기 위하여 열심히 종사할 수 있습니다. 더하여, 높 전도도 전극 물자의 사용, 전도성 대리인의 사용, 및 더 얇은 전극의 코팅은 또한 고려될 수 있는 전략입니다.
한마디로 말하면, 건전지의 내부 책임 운동 및 전극 구멍을 끼워넣기의 비율에 영향을 미치는 요인은 리튬 전지의 급속한 위탁 기능에 영향을 미칠 것입니다.

中国储能网讯: 锂电池被称为 “摇椅型” 电池, 带电离子在正负极之间运动, 实现电荷转移, 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; 经过负极表面的 SEI 膜嵌入到负极石墨层状结构中, 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, 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, 主要包括正极、 负极、 电解液、 隔膜和结构设计等。

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, 主要需要保证的性能包括电导 (减少内阻)、 扩散 (保证反应动力学)、 寿命 (不需要解释)、 安全 (不需要解释)、 适当的加工性能 (比表面积不可太大, 减少副反应, 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:

、 磷酸铁锂可能更侧重于解决电导、 低温方面的问题。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), 在颗粒表面处理形成离子导体都是最为典型的策略。

B、 三元材料本身电导已经比较好, 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), 更多在注重安全性和抑制 (与电解液的) 副反应, 毕竟目前三元材料的一大命门就在于安全, 近来的电池安全事故频发也对此方面提出了更高的要求。

C、 锰酸锂是则对于寿命更为看重, 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, 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, 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。

、 目前市场上占有统治地位的负极材料仍然是石墨 (占市场份额的 90% 左右), 根本原因无他 — — 便宜, 以及石墨综合的加工性能、 能量密度方面都比较优秀, 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, 促进锂离子在基上的扩散是主要需要努力的方向。

B、 硬碳和软碳类材料近年来也有不少的发展: 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, MCMB 材料也很有代表性, 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, 更多用在一些特种电池上。

C、 钛酸锂如何? 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, 按 Wh 计算成本很高。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, 但是对于很多对成本、 续航里程要求较高的场合并不太适用。

D、 硅负极材料是重要的发展方向, 松下的新型 18650 电池已经开始了对此类材料的商用进程。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, 仍是比较有挑战性的工作。

隔膜

对于功率型电池, 大电流工作对其安全、 寿命上提供了更高的要求。隔膜涂层技术是绕不开的, 陶瓷涂层隔膜因为其高安全、 可以消耗电解液中杂质等特性正在迅速推开, 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, 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, 隔膜如下图所示。

电解液

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: A) 不能分解, B) 导电率要高, C) 对正负极材料是惰性的, 不能反应或溶解。

如果要达到这几个要求, 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, 必须向其中加入各种抗高温类、 阻燃类、 防过充电类的添加剂保护, 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, 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 대 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, 更适合用于功率型场合。

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

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