Der Grund, warum der Lithium-Akku nicht schnell aufgeladen werden kann

Bei reinen Elektrofahrzeugen mit Lithium-Ionen-Batterien sind Ladeprobleme immer noch ein großes Problem, so dass das "Schnellladen" für viele Hersteller zu einer Spielerei geworden ist. Der Autor ist der Ansicht, dass das Problem der schnellen Ladung von Lithiumstrom auf zwei Ebenen analysiert werden muss.

Auf der Kernebene ist die Verdopplungsleistung von Lithium-Ionen-Batterien durch die intrinsischen Transmissionseigenschaften von positiven / Elektrolyt / negativen Elektrodenmaterialien begrenzt, und andererseits haben der Elektrodenprozess und das Kernstrukturdesign auch einen größeren Einfluss auf die Verdopplung Performance..

In Bezug auf das wesentlichste Trägerleitungs- und Transportverhalten ist Lithiumstrom jedoch nicht zum "Schnellladen" geeignet. Das charakteristische Trägerleitungs- und Transportverhalten des elektrischen Lithiumsystems hängt von der Leitfähigkeit positiver und negativer Elektrodenmaterialien, dem Diffusionskoeffizienten von Lithiumionen und der Leitfähigkeit organischer Elektrolyte ab. Basierend auf dem eingebetteten Reaktionsmechanismus, Lithium-Ionen-positivem Material (Olivin des eindimensionalen Ionenkanals, Diffusionskoeffizienten im zweidimensionalen Kanalschichtmaterial und dem dreidimensionalen Kanal-Spinell-positiven Material) und dem negativen Graphit-negativen Elektrodenmaterial ( Schichtstruktur) sind im Allgemeinen mehrere Größenordnungen niedriger als die Geschwindigkeitskonstante der heterogenen Redoxreaktion in Wasser-Sekundärbatterien.

Darüber hinaus ist die Ionenleitfähigkeit organischer Elektrolyte um zwei Größenordnungen niedriger als die von Wasser-Sekundärbatterien (starke Säuren oder starke Basen). Die negative Elektrodenoberfläche von Lithium weist eine Schicht einer SEI-Membran auf. Tatsächlich wird die Verdopplungsleistung von Lithium weitgehend durch die Diffusion von Lithiumionen in der SEI-Membran gesteuert. Da die Polarisation von Pulverelektroden in organischen Elektrolyten viel schwerwiegender ist als die von Wassersystemen, kann Lithium auf negativen Oberflächen unter Bedingungen hoher Vergrößerung oder niedriger Temperatur leicht analysiert werden, was ernsthafte Sicherheitsrisiken mit sich bringt.

Außerdem ist unter der Bedingung einer Hochleistungsladung das Gitter des positiven Elektrodenmaterials anfällig für Zerstörung, und die Graphitschicht der negativen Elektrode kann ebenfalls beschädigt werden. Diese Faktoren beschleunigen die Dämpfung der Kapazität, was die Lebensdauer der Leistungszelle erheblich beeinträchtigt. Daher bestimmen die wesentlichen Eigenschaften der eingebetteten Reaktion, dass Lithiumionenbatterien nicht zum Laden mit hoher Leistung geeignet sind. Die Ergebnisse haben bestätigt, dass die Lebensdauer eines einzelnen Akkus im Schnelllade- und Schnellentlademodus erheblich abnimmt und die Leistung des Akkus in der späteren Verwendungsphase erheblich abnimmt.

Natürlich können einige Leser sagen, dass Lithiumtitanat (LTO) -Batterien mit einer hohen Geschwindigkeit geladen und entladen werden können?

Die Verdopplungsleistung von Lithiumtitanat kann durch seine Kristallstruktur und den Ionendiffusionskoeffizienten erklärt werden. Die Energiedichte von lithiumtitanat-batterien ist jedoch sehr gering, und ihre Verwendung als Energietyp basiert auf dem Opfer der Energiedichte. Dies führt zu hohen Kosten pro Energieeinheit ($ / Wh) von Lithiumtitanatbatterien, und das niedrige Preis-Leistungs-Verhältnis bestimmt die Lithiumtitanatbatterie. Es ist unmöglich, zum Mainstream der Lithiumstromentwicklung zu werden. Tatsächlich hat Japans schleppender Verkauf der SCiB-Batterien von Toshiba im Laufe der Jahre das Problem gezeigt.

Auf der Kernebene kann die Verdopplungsleistung unter dem Gesichtspunkt der Elektrodentechnologie und des Kernstrukturdesigns verbessert werden. Beispielsweise werden häufig Maßnahmen wie das Verdünnen von Elektroden oder das Erhöhen des Anteils an leitfähigen Mitteln als technische Maßnahmen verwendet. Darüber hinaus wenden einige Hersteller sogar extreme Methoden an, z. B. das Entfernen des Thermistors im Kern und das Eindicken der eingestellten Flüssigkeit. Tatsächlich verwenden viele energiebatterieunternehmen in China ihre lfp-batteriedaten mit einer hohen Rate von 30 ° C oder sogar 50 ° C als technisches Highlight.

Ich möchte hier darauf hinweisen, dass eine Testmethode nicht falsch ist, aber welche Änderungen innerhalb des Kerns stattgefunden haben, ist der Schlüssel. Während eines langen Zeitraums hoher Vergrößerung wurde möglicherweise die Struktur der positiven und negativen Pole zerstört, und die negativen Pole haben bereits Lithium analysiert. Diese Probleme erfordern die Verwendung von In-situ-Nachweismethoden (wie SEM, XRD und Neutronenbeugung usw.). Kann klar sein. Leider finden diese In-situ-Testmethoden in inländischen Batterieunternehmen wenig Anwendung.

Ich möchte die Leser auch an den Unterschied zwischen dem Ladevorgang der elektrischen Lithiumentladung und dem Entladungsprozess erinnern. Im Gegensatz zum Ladevorgang ist der Schaden, der durch die Entladung der Batterie durch Lithium (externe Arbeit) verursacht wird, nicht so schwerwiegend wie die Schnellladung. Dies ähnelt anderen Wasser-Sekundärbatterien. Für den tatsächlichen Einsatz von Elektrofahrzeugen ist die Notwendigkeit einer Hochleistungsladung (Schnellladung) jedoch zweifellos dringender als eine Entladung mit großem Strom.

Das Aufsteigen auf den Batteriestand wird komplizierter. Die Ladespannung und der Ladestrom verschiedener einzelner Zellen sind während des Ladevorgangs nicht konsistent, und die Ladezeit der Leistungszelle wird zwangsläufig die der einzelnen Zelle überschreiten. Dies bedeutet, dass die herkömmliche Ladetechnologie zwar auch eine einzelne Zelle innerhalb von 30 Minuten auf die Hälfte ihrer Kapazität aufladen kann, der Akku diese Zeit jedoch mit Sicherheit überschreitet, was teilweise bedeutet, dass die Vorteile der Schnellladetechnologie nicht sehr offensichtlich sind.

Während der Verwendung (Entladung) von Lithium-Ionen-Batterien sind der Verbrauch und die Entladezeit ihrer Kapazität nicht linear, sondern beschleunigen sich mit der Zeit. Wenn ein Elektroauto beispielsweise eine volle Kilometerleistung von 200 Kilometern hat und 100 Kilometer normal sind, kann die Leistungsbatterie 80% der verbleibenden Kapazität haben. Wenn die Batteriekapazität 50% beträgt, kann das Elektroauto möglicherweise nur 50 Kilometer zurücklegen.

Diese Eigenschaft von Lithium-Ionen-Batterien zeigt, dass das einfache Laden von Leistungszellen auf die Hälfte oder 80% nicht ausreicht, um den tatsächlichen Bedarf von Elektrofahrzeugen zu decken. Zum Beispiel ist Teslas Förderung der Schnellladetechnologie nach Ansicht des Autors eher eine Spielerei als praktisch, und ein schnelles Laden wird die Lebensdauer und Leistung des Akkus ernsthaft verschlechtern und Sicherheitsrisiken mit sich bringen.

Da Lithium im Wesentlichen nicht zum Schnellladen geeignet ist, kann der Schaltmodus theoretisch seine Mängel beim Schnellladen ausgleichen. Das Entwerfen einer Leistungsbatterie als steckbarer Typ führt zwar zu Problemen mit der strukturellen Festigkeit des Fahrzeugs und der elektrischen Isolierung, und es gibt auch große Probleme mit Batteriestandards und Ausreden, aber ich persönlich glaube, dass dieses Modell technisch (und nur technisch) ist ) mögliche Lösung für das Problem der schnellen Ladung von Lithium.

Meiner Meinung nach hat das "Batterieleasing + Schaltermodell" weltweit keinen erfolgreichen Präzedenzfall, mit Ausnahme des Problems der Verbrauchergewohnheiten (Eigentümer glauben, dass Batterien wie Autos ihr Privateigentum sind). Das Haupthindernis liegt in der enormen Verteilung der Vorteile, die sich hinter technischen Standards verbergen. In stark marktorientierten westlichen Ländern ist die Lösung dieses Problems viel schwieriger als in China. Persönlich glaubt der Autor, dass es in Zukunft möglicherweise mehr Raum für die Entwicklung von Elektrofahrzeugen im Bereich Bus und Taxi in China geben wird.

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