Yüksek güçlü hızlı şarjdan güçlü pil performansının gelişimine bakıldığında
Ningde Times | Power Battery | Diyafram Makale kaynağı: Gaogong Lithium Grid
2020-01-0209:09:58 Okuma: 77
Güç bataryasının temel performans endeksi olan şarj hızı, elektrikli araçların deneyiminde hayati bir rol oynar.
Buna odaklanan baş akü şirketleri bu alana yatırım yapmaya devam ettiler. Örnek olarak CATL'nin en son hızlı şarj teknolojisini alın, pil şarj durumunu (SOC) 15 dakika içinde% 8'den% 80'e çıkarabilir.
Şekil 1 Ningde çağında hızlı şarj teknolojisi
İçeriden öğrenenler, CATL tarafından piyasaya sürülen hızlı şarj teknolojisinin yüksek güçlü DC şarj ile yakından ilişkili olduğunu söyledi.
Yüksek güçlü şarj, genellikle şarj yığınının güç pilini yüksek akımla şarj etmek için 150KW'dan fazlasını sağladığı anlamına gelir.
Yüksek güçlü şarjın avantajı, şarj yığınlarının sıklığının artırılması, hizmet yeteneklerinin genişletilmesi, tüketici memnuniyetinin artırılması ve karlılığın da iyileştirilebilmesidir.
Aynı zamanda, yeni enerji araçlarının menzil kaygısını büyük ölçüde azaltan 400V yüksek akım veya 800V düşük akım şarjı elde edebilir.
Şekil 2 Farklı voltajlar altındaki şarj yığınlarının akım çıkışı
Yüksek güçlü şarjın teknik zorluğu söz konusu olduğunda, yüksek teknolojili lityum pil bilgisine göre, esas olarak güç pillerine odaklanır.
Bunun nedeni, şarj yığınları için, yüksek voltaj ve yüksek akım üretmenin teknik zorluğunun, pillerin kimyasal performansını iyileştirmekten çok daha kolay olmasıdır.
Güç bataryası perspektifinden, yüksek güçlü şarj esas olarak batarya hücresinin lityum analiz penceresine ve termal yönetime bağlıdır.
Lityum evrimi, lityum iyonlarının birikmesidir ve dendritler, diyaframı kolayca delip hücrede kısa devreye neden olan tercih edilen yönlerde büyür. Termal yönetim, şarj akımının büyük olması, pilin çok fazla ısı üreten iç direncine sahip olması ve kontrol edilmesi gereken sıcaklığın yükselmesidir.
Şekil 3 Lityum dendritler diyaframı deler
Mevcut yüksek güçlü şarj modundan, genellikle önce sabit akım ve yüksek akım ile, ardından sabit voltaj ve düşük akım şarjı ile şarj edilir. Bir yandan, pilin kendisinin bir sınır akımı vardır, aşıldığında, hızlı şarj, dahili kısa devre, ısıl kaçak ve diğer olaylara eğilimlidir.
Öte yandan, pil bir kapasitörün seri direncine eşdeğerdir ve bu direnç esas olarak fiziksel bir dirençtir.
Fiziksel direnç sadece birkaç miliohm'dur.Eğer voltaj, devre prensibine göre birkaç volt kadar hafifçe arttırılırsa, akım birkaç yüz amper artacaktır. Bu sırada aşırı akım, kapasitörü bozacak ve pilin güç depolama yeteneğini kaybetmesine neden olacaktır.
Örneğin, yüksek güçlü şarj işlemi, hamuru suyla dövmeye benzer. Sabit akım yüklemesinin başlangıcında, yüzeye su dökmeye eşdeğerdir.
Başlangıçta unun gevşek yapısından dolayı su ile temas eden yüzey alanı geniştir ve karışması kolaydır. Daha fazla su enjekte edildikçe karıştırma zorlaşır ve viskoz olmaya başlar, bu sırada karıştırmak çok daha zordur.
Açıkçası, su eklemek, şarj etmeye devam etmekle eşdeğerdir, bu bir aşırı şarjdır. Bu sırada, pilin içindeki pozitif ve negatif elektrotların elektrokimyasal reaksiyonu nispeten ciddi şekilde hasar görecek ve güvenlik risklerine neden olacaktır.
Yerel bir perspektiften bakıldığında, yüksek güçlü hızlı şarj yapan pil şirketleri arasında çoğunlukla Ningde Times, BYD, Tianjin Lishen, Weihong Power ve Yinlong New Energy bulunmaktadır.
Bunların arasında Ningde Times, BYD ve Tianjin Lishen genellikle 1C ve 2C arasında ürün performansı elde ederken, Weihong Power ve Yinlong New Energy 2C'den fazla başarı elde etti. Kalan şirketlerin çoğu 0,2C ile 1C arasında.
Buna ek olarak, Gaogong Lithium, üst düzey endüstri uzmanlarından yerel yüksek güçlü hızlı şarjın 10C'den daha fazlasını sağlayabileceğini, başka bir deyişle 6 dakikadan daha kısa sürede tam olarak şarj edilebileceğini öğrendi. Ancak bu tür bir güç pilinin daha düşük bir enerji yoğunluğu ve daha yüksek bir güvenlik riski olabilir.
Üretim perspektifinden, yeni enerji araçlarında pil paketlerini yüklemek için sınırlı alan koşulları altında daha yüksek güçte hızlı şarj elde etmek için, en azından lityum iyonlarının migrasyon hızı ve reaktif ekleme sayısı hızlandırılmalıdır.
Çözüm genellikle batarya malzeme sistemi ve malzeme teknolojisinin iki yönüyle gerçekleştirilir.
Materyal sistemi açısından, örneğin, negatif elektrot silikon-karbon bileşik grafit kullanır ve pozitif elektrot, yüksek güçlü hızlı şarj kapasitesini geliştirmek için nikel bakımından yüksektir ve kobalt ile takviye edilmiştir.
Yüksek nikel üçlü pozitif elektrotla ilgili olarak, nikel enerji yoğunluğunu belirler, kobalt hızlı şarj kapasitesini etkiler ve manganez veya alüminyum dengeli bir denge oynar. Belirli bir dereceye kadar, kobalt içeriği ne kadar yüksekse, hızlı şarj etme kapasitesi o kadar güçlüdür, ancak enerji yoğunluğu nispeten daha düşüktür.
Şekil 4 Üçlü malzemelerdeki farklı kobalt oranlarının enerji yoğunluğu
Malzeme teknolojisi açısından, karbon kimyasal kaplama, elektrokimyasal korozyon, grafit modifikasyonu ve nanomalzemeler gibi yaygın olarak kullanılan yöntemler, lityum iyon göçü sırasında temas yüzey alanını artırmak ve daha fazla lityum iyonu depolamak ve yakalamak için kullanılmaktadır. Lityum iyonlarının pozitif elektrottan elektrolitten diyaframdan geçişini hızlandırmak için daha yüksek performanslı bir diyafram da kullanılır.
Bunların arasında, piller için, yüksek güçlü hızlı şarj ve yüksek enerji yoğunluğu genellikle "çelişkili" dir. Bunun nedeni, hızlı şarjın, lityum iyonu göçü için pozitif ve negatif elektrotların geniş bir spesifik yüzey alanını gerektirmesi ve elektrotun boyutu ile sınırlı olması ve kaplama kalınlığının çok kalın olamaması, bu da pilin enerji yoğunluğunu azaltabilmesidir.
Ek olarak, hızlı şarj ve yüksek enerji yoğunluğu, yan reaksiyonları ve lityum birikimini artırmaya eğilimlidir, bu da çevrim ömrünü kısaltır ve hatta güvenlik tehlikelerine neden olur.
Bu nedenle, pil performansının iyileştirilmesi, yüksek güçlü hızlı şarj ile yüksek enerji yoğunluğu arasında bir denge bulmalı ve seçime odaklanmalıdır. Hızlı şarj, yüksek güçlü şarjla basit ve kaba bir şekilde gerçekleştirilemez.
Beyan:
1. Resim kamuya açık araç elektronik tasarımından alınmıştır, CATL, GeekNEV, EV bilir, telif hakkı söz konusuysa lütfen iletişime geçin.
