Hver tegund af litíum rafhlöðu hefur ákjósanlegt hleðslustraumgildi undir mismunandi ástandi og umhverfisbreytum. Þess vegna, frá sjónarhóli rafhlöðuuppbyggingar, hvaða þættir hafa áhrif á þetta ákjósanlega hleðslugildi.
Örferli við hleðslu
Lithium rafhlöður eru þekktar sem „ruggustóls“ rafhlöður, þar sem hlaðnar jónir fara á milli jákvæðu og neikvæðu rafskautanna, ljúka hleðsluflutningi og veita afl til ytri rafrása eða hleðslu frá utanaðkomandi aðilum. Meðan á ítarlegu hleðsluferlinu stendur er ytri spenna sett á norður- og suðurpól rafhlöðunnar og litíumjónir losna frá jákvæðu rafskautsgögnunum og fara inn í raflausnina. Saman myndast umfram rafeindir til að fara í gegnum jákvæða rafskautstraumsafnarann og fara í átt að neikvæðu rafskautinu í gegnum ytri hringrás; Litíumjónir fara frá jákvæðu rafskautinu yfir í neikvæða rafskautið í raflausninni, fara í gegnum hindranir og ná neikvæðu rafskautinu; Felldu SEI filmuna á yfirborð neikvæða rafskautsins inn í lagskiptu uppbyggingu neikvæða rafskauts grafítsins og sameinaðu rafeindum.
Uppbygging rafhlöðunnar sem hefur áhrif á hleðsluflutning í gegnum starfsemi jóna og rafeinda, hvort sem er rafefnafræðileg eða eðlisfræðileg, mun hafa áhrif á hraðhleðsluaðgerðina.
Hraðhleðsla, kröfur um ýmsa hluta rafhlöðunnar
Varðandi rafhlöður, ef við viljum bæta orkunýtni þeirra, þurfum við að vinna hörðum höndum í öllum þáttum rafhlöðunnar, þar með talið jákvæðu rafskautinu, neikvæðu rafskautinu, raflausninni, hindrunum og skipulagningu.
jákvæð rafskaut
Reyndar er hægt að nota næstum allar gerðir af jákvæðum rafskautsefnum til að búa til hraðhleðslu rafhlöður. Helstu aðgerðir sem þarf að tryggja eru meðal annars leiðni (dregur úr innri viðnám), dreifingu (tryggir viðbragðsvirkni), líftíma (án skýringa), öryggi (án skýringa) og viðeigandi vinnsluaðgerðir (ekki of stór en yfirborðsflatarmálið, dregur úr hliðarviðbrögðum og þjónar öryggi).
Auðvitað getur verið munur á þeim málum sem þarf að taka á fyrir hverja tegund af ítarlegum upplýsingum, en algengum jákvæðum rafskautsgögnum okkar er hægt að fullnægja þessum kröfum með röð hagræðinga, en mismunandi efni hafa einnig mismunandi:
A. Litíumjárnfosfat gæti einbeitt sér frekar að því að taka á vandamálum sem tengjast leiðni og lágum hita. Kolefnishúð, hófleg nanóefnismyndun (athugið að hún er í meðallagi, örugglega ekki einföld rökfræði þess að fínni agnir séu betri) og meðhöndlun yfirborðs agna til að mynda jónaleiðara eru dæmigerðustu aðferðirnar.
B. Leiðni þríbundinna gagna sjálfra er nú tiltölulega góð, en viðbragðsvirkni þeirra er of mikil, þannig að það er sjaldgæft að þrískipt gögn gangist undir nanóefnisvinnslu (nanomaterialization er ekki töfralausn til framfara gagnaaðgerða, sérstaklega á sviði rafhlöðu, það eru stundum mörg skaðleg áhrif). Meiri áhersla er lögð á öryggi og bæla (og rafsalta) aukaverkanir, þegar allt kemur til alls, er öryggi nú stórt líflína þriggja gagna. Nýleg tíð slys á rafhlöðuöryggi hefur einnig sett fram hærri kröfur í þessu sambandi.
C. Litíum mangan oxíð er mikilvægara hvað varðar líftíma, og það eru líka margar hraðhleðslu rafhlöður af litíum mangan oxíð röð á markaðnum núna.
neikvæða pólinn
Þegar litíumjónarafhlaða er hlaðið færist litíumið í átt að neikvæðu rafskautinu. Hár möguleiki sem stafar af miklum straumi hraðhleðslu mun leiða til neikvæðari neikvæðra, neikvæðra rafskauta. Á þessu augnabliki mun þrýstingur neikvæða rafskautsins til að samþykkja litíum fljótt aukast og tilhneigingin til að mynda litíum dendrites mun aukast. Þess vegna, meðan á hraðhleðslu stendur, þarf neikvæða rafskautið ekki aðeins að uppfylla kraftmikla kröfur litíumdreifingar, heldur þarf hún einnig að takast á við öryggisvandamál sem stafar af aukinni tilhneigingu til að mynda litíum dendrites. Þess vegna er fyrsti tæknilegi erfiðleikinn við hraðhleðslukjarna að fella litíumjónir inn í neikvæða rafskautið.
A. Ríkjandi neikvæða rafskautsefnið á núverandi markaði er enn grafít (sem stendur fyrir um 90 prósent af markaðshlutdeild), án annarra undirliggjandi ástæðna - lítill kostnaður, framúrskarandi vinnsluvirkni og orkuþéttleiki grafíts og tiltölulega fáir gallar. Auðvitað eru líka vandamál með grafítskautið. Útlit þess er næmari fyrir raflausninni og innfellingarviðbrögð litíums hafa sterka stefnu. Þess vegna er fyrsta stefnan til að reyna að meðhöndla grafítyfirborðið, bæta byggingarstöðugleika þess og stuðla að dreifingu litíumjóna á grunninn.
B. Á undanförnum árum hefur verið mikil þróun í hörðu kolefni og mjúkum kolefnisefnum: hörð kolefnisefni hafa mikla litíumflögnunarmöguleika og það eru örholur í gögnunum, sem gerir þau framúrskarandi í viðbragðsvirkni; Mjúk kolefnisefni hafa góða samhæfni við raflausn og MCMB efni eru einnig mjög dæmigerð. Hins vegar hafa hörð og mjúk kolefnisefni lítið afl og mikinn kostnað (og það er ekki hægt að búast við því frá iðnaðarsjónarmiði að það sé eins ódýrt og grafít), þannig að núverandi notkun er mun minni en grafít og meira notað í sumum sérstökum rafhlöðum.
C. Hvað með litíumtítanat? Einfaldlega sagt, styrkur litíumtítanats er hár aflþéttleiki þess, öryggi, verulegir gallar, lítill orkuþéttleiki og hár kostnaður miðað við Wh. Þess vegna er hugmyndin um litíum títanat rafhlöður gagnleg kunnátta sem hefur kosti við sérstakar aðstæður, en það er ekki hentugur fyrir mörg svið sem krefjast mikils kostnaðar og sviðs.
D. Neikvætt rafskautsefni úr sílikon eru mikilvæg þróunarstefna og nýja 18650 rafhlaðan frá Panasonic hefur nú hafið verslunarferli slíkra efna. Hins vegar er enn krefjandi verkefni fyrir Ruan að ná jafnvægi á milli leit að virkni í nanótækni og almennra krafna um míkronstig rafhlöðuiðnaðarins fyrir gögn.