談?wù)?a href="http://www.jydy88.com" style="color:#a98326">鋰離子電池快速充電

有關(guān)對鋰離子電池快速充電的認識:

用這個圖來說明電池充電的過程。橫坐標為力矩，縱坐標為電壓。在鋰離子電池充電開始時，會有一個小電流的預(yù)充電過程，即CC預(yù)充電，其目的是為了使正極和負極的數(shù)據(jù)平靜下來。之后，電池狀態(tài)穩(wěn)定，可以調(diào)節(jié)高電流充電，即CC快速充電。最后，進入恒壓充電模式(CV)。關(guān)于鋰離子電池，系統(tǒng)檢測到電壓達到4.2v后，開始恒壓充電模式，充電電流逐漸減小，直到小于一定值。

在整個過程中，不同的電池有不同的充電電流規(guī)格。例如3C產(chǎn)品的電池規(guī)格一般為0.1-0.5c，大功率動力鋰電池的充電規(guī)格一般為1C。選擇較低的充電電流也要考慮到電池的安全性。因此，一般所說的快速充電，就是比標準充電電流高幾倍到幾十倍。

有人說，鋰離子電池充電就像倒啤酒，速度快，倒啤酒的速度也快，但泡沫很多。慢慢地倒，慢慢地倒，但是大量的啤酒，非常真實。快速充電節(jié)省了充電時間，但也會對電池本身造成很大的損害。由于電池內(nèi)部存在極化現(xiàn)象，最大可接受充電電流會隨著充放電周期的新增而減小。當充電電流較大且持續(xù)時，電極上的離子濃度增大，極化程度增大。電池端電壓不能直接對應(yīng)充電/能量的線性比例。同時，大電流充電內(nèi)阻的增大會導(dǎo)致焦耳熱效應(yīng)(Q=I2Rt)的加劇，從而帶來電解液的反應(yīng)分解、產(chǎn)氣等一系列副用途。風(fēng)險系數(shù)會突然增大，對電池安全出現(xiàn)影響，非動力鋰電池的壽命必然會大大縮短。

01

陽極材料

鋰離子電池快速充電過程是鋰離子在正極數(shù)據(jù)中迅速進入負極的過程。正極數(shù)據(jù)的粒度大小會影響電池電化學(xué)過程中的響應(yīng)時間和離子擴散路徑。然而,隨著數(shù)據(jù)粒度的降低,制漿生產(chǎn)將嚴重的粒子聚集,形成松弛和不均勻,同時,納米粒子將會下降的壓實密度電極,在充電和放電的過程與電解液接觸面積新增的副用途,影響電池的功能。

比較可靠的方法是涂覆法對正極數(shù)據(jù)進行修正。例如，LFP本身的導(dǎo)電性不是很好。將碳數(shù)據(jù)或其他數(shù)據(jù)涂覆在其表面后，可以提高電導(dǎo)率，有利于電池的快速充電功能。

02

陰極材料

鋰離子電池快速充電意味著鋰離子迅速退出并游到陰極，這就要求陰極數(shù)據(jù)具有快速嵌入鋰的能力。用于鋰離子電池快速充電的陰極數(shù)據(jù)包含碳數(shù)據(jù)、鈦酸鋰數(shù)據(jù)等新數(shù)據(jù)。

碳數(shù)據(jù),因為嵌入的鋰可能類似于潛在的分離鋰,鋰離子通常被優(yōu)先是嵌入石墨的傳統(tǒng)充電,但快速充電或低溫條件下,鋰離子可能是分離的外表面形成枝晶鋰。枝晶鋰刺破SEI會造成Li+二次損耗，降低電池容量。當金屬鋰達到所需的量時，它會從負極生長到膜上，造成電池短路的風(fēng)險。

LTO屬于零應(yīng)變的含氧負極數(shù)據(jù)。電池工作時不會出現(xiàn)SEI，與鋰離子結(jié)合更強，滿足快速充電、快速釋放的要求。同時，由于SEI不能形成，負極數(shù)據(jù)會直接與電解液接觸，從而促進副反應(yīng)的發(fā)生。LTO電池的產(chǎn)氣問題長期無法解決，只能通過表面改性來緩解。

03

電極的液體

如前所述，在快速充電過程中，鋰離子遷移速度和電子傳輸速率并不一致，因此電池會有較大的極化。為了使電池極化引起的負面反應(yīng)最小化，電解液的發(fā)展要以下三個方面:解離度高的電解質(zhì)鹽;2.2、溶劑復(fù)合粘度低;3.接口控制-降低膜阻抗。

04

生產(chǎn)過程與快速充電的連接

從正極和負極數(shù)據(jù)前，電極液等3個關(guān)鍵數(shù)據(jù)對其要求分析并影響快速充電，下面講影響較大的工藝方法。電池制造工藝參數(shù)直接影響電池激活前后電池各部位鋰離子的去除阻力，因此電池制備工藝參數(shù)對鋰離子電池功能性能有重要影響。

(1)尺寸

有關(guān)膏體的性質(zhì)，一方面是要附著均勻分散的導(dǎo)電劑。因為導(dǎo)電劑均勻分布在活性物質(zhì)的粒子,就可以形成一個相對統(tǒng)一的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)之間的活性物質(zhì)和活性物質(zhì)與集流體之間,收集可利用微電流的功能,降低接觸電阻,提高電子的運動速度。二是防止導(dǎo)電劑過度分散。在充放電過程中，正極和負極數(shù)據(jù)晶體的結(jié)構(gòu)會發(fā)生變化，從而可能構(gòu)成導(dǎo)電劑的剝離和跌落，從而新增電池的內(nèi)阻，影響電池的功能。

(2)密度極片面

從理論上講，倍增器電池和大容量電池不能兼而有之。當陽極和陰極的密度較低時，可以提高鋰離子的擴散速度，降低離子的阻力和電子遷移。表面密度越低，極板越薄，由于在充放電過程中鋰離子的不斷插入和噴射，極板結(jié)構(gòu)的變化越小。但是，假如表面密度過低，會降低電池的能量密度，新增成本，所以要綜合考慮表面密度的需求。下圖是鋰鈷氧化物電池在6C充電1C的例子。

(3)電極片涂層均勻

之前有朋友問過，很片面的密度不一致對電池會有影響嗎?這里借此機會說一下，有關(guān)快速充電的功能，重要是底片的一致性。假如負表面的密度不一致，軋制后的活物質(zhì)內(nèi)部孔隙度會有很大的不同。孔隙率的差異會引起內(nèi)部電流彌散的差異，影響電池形成階段SEI的組成和功能，最終影響電池的快速充電功能。

(4)板材壓實密度

極板為何壓實?一是電池能量的提高，二是電池功能的提高。最佳壓實密度隨電極數(shù)據(jù)的變化而變化。隨著壓實密度的提高，電極片的孔隙率越小，顆粒間的連接越緊密，在相同表面密度下，電極片的厚度越小，從而減少了鋰離子的遷移路徑。當壓實密度過高時，電解液水分效果不好，可能會損壞數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電劑的分布，以后會出現(xiàn)繞線問題。同一鋰鈷氧化物電池充電6C，放電1C。壓實密度對流量比容的影響如下圖所示:

05

老化等等

對碳負極電池來講，成老化是鋰離子電池的關(guān)鍵工藝，這個過程會影響SEI的質(zhì)量。電池的厚度不均勻或結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定會影響電池的快速充電能力和循環(huán)壽命。

除了以上幾個重要因素外，電池的制造、充放電標準也會對鋰離子電池的功能出現(xiàn)較大的影響。隨著使用時間的延長，電池充電率應(yīng)適度降低，否則會新增極化。

結(jié)論

鋰離子電池快速充放電的實質(zhì)是鋰離子可以在正極和負極之間迅速引爆數(shù)據(jù)。電池數(shù)據(jù)的特性、工藝規(guī)劃和充放電準則都影響大電流的充電功能。