Welches sind die Faktoren, die die Schnellladung der Batterie beeinflussen?
Lithiumbatterien werden als Schaukelstuhlbatterien bezeichnet, da sie durch die Bewegung geladener Ionen zwischen dem positiven und dem negativen Pol funktionieren, um Ladung zu übertragen und so einen externen Stromkreis zu versorgen oder von einer externen Stromquelle zu laden. Die elektrochemische oder physikalische Struktur der Batterie, die den Ladungstransfer während des gesamten Betriebs von Ionen und Elektronen beeinflusst, wirkt sich auf die Schnellladeleistung aus. Wenn man die Leistung von Batterien verbessern will, muss man sich um alle Aspekte der gesamten Batterie bemühen, vor allem um den Pluspol, den Minuspol, den Elektrolyten und das Diaphragma.
Positiver Pol und negativer Pol
In der Tat können fast alle Arten von positiven Elektrodenmaterialien zur Herstellung von schnell wiederaufladbaren Batterien verwendet werden. Zu den wichtigsten Leistungsmerkmalen, die garantiert werden müssen, gehören Leitfähigkeit, Diffusion, Lebensdauer, Sicherheit und ordnungsgemäße Verarbeitung. Die Probleme, die bei den einzelnen Materialien zu lösen sind, können unterschiedlich sein, aber die gängigen Anodenmaterialien können diese Anforderungen durch eine Reihe von Optimierungen erfüllen. Zu den gängigen Anodenmaterialien gehören Lithiumeisenphosphat, ternäre Materialien und Lithiummanganit usw.
Wenn eine Lithium-Ionen-Batterie geladen wird, bewegt sich das Lithium zum Minuspol. Das hohe Potenzial, das durch den schnellen Ladestrom entsteht, führt zu einem negativeren Kathodenpotenzial. An diesem Punkt wird der Druck des negativen Pols zur schnellen Aufnahme von Lithium erhöht, und die Tendenz zur Bildung von Lithiumdendriten wird ebenfalls verstärkt. Daher sollte die Kathode beim Schnellladen nicht nur die kinetischen Anforderungen der Lithiumdiffusion erfüllen, sondern auch das Sicherheitsproblem lösen, das durch die verstärkte Tendenz zur Lithiumdendritenbildung verursacht wird. Die größte technische Schwierigkeit des Schnellladekerns ist die Einbringung der Lithiumionen in die Kathode.
Derzeit ist das marktbeherrschende negative Elektrodenmaterial immer noch Graphit (mit einem Marktanteil von etwa 90 %). In den letzten Jahren wurden viele Verbesserungen bei Hart- und Weichkohlenstoffmaterialien vorgenommen, während Silizium als negatives Elektrodenmaterial eine wichtige Entwicklungsrichtung darstellt.
Diaphragma
Die Hochstrombatterien stellen höhere Anforderungen an ihre Sicherheit und Lebensdauer. Die keramische Beschichtung des Diaphragmas wird aufgrund der hohen Sicherheit und der Verunreinigungen, die den Elektrolyt verbrauchen können, immer mehr verdrängt, insbesondere zur Verbesserung der Sicherheit von ternären Batterien.
Derzeit wird das keramische Diaphragma hauptsächlich zur Beschichtung von Aluminiumoxidpartikeln auf der Oberfläche des herkömmlichen Diaphragmas verwendet. Der neue Ansatz besteht darin, das Diaphragma mit Festelektrolytfasern zu beschichten, die einen geringeren Innenwiderstand, eine bessere mechanische Unterstützung des Diaphragmas und eine geringere Tendenz zum Verstopfen des Diaphragmalochs während des Betriebs aufweisen. Das beschichtete Diaphragma hat eine gute Stabilität und kann sich auch bei hohen Temperaturen im Kurzschluss nicht leicht zusammenziehen und verformen.
Elektrolyt
Der Elektrolyt hat einen großen Einfluss auf die Leistung der schnell aufladbaren Lithium-Ionen-Batterie. Um die Stabilität und Sicherheit der Batterie während des Schnellladevorgangs zu gewährleisten, muss der Elektrolyt die folgenden Eigenschaften erfüllen. Er zersetzt sich nicht; er ist hoch leitfähig; er ist inert gegenüber dem positiven und negativen Material und kann nicht reagieren oder sich auflösen.
Der Schlüssel zur Erfüllung dieser Anforderungen liegt in der Verwendung von Additiven und funktionellen Elektrolyten. Die Sicherheit von ternären, schnell wiederaufladbaren Batterien zum Beispiel wird dadurch stark beeinträchtigt. Es ist notwendig, verschiedene Additive zum Schutz vor hohen Temperaturen, Flammschutzmitteln und Überladung hinzuzufügen, um die Sicherheit bis zu einem gewissen Grad zu verbessern. Die Hochtemperaturexpansion von Lithium-Titanat-Batterien hängt auch von der Verbesserung des funktionellen Hochtemperatur-Elektrolyten ab.
