Starten und stoppen Sie die Batterie "laute Umdrehung", wie dreht man die Lithiumtitanat-Batterie um?

Das Starten und Stoppen des Akkus für den Akku setzt voraus, dass der Akku eine hohe Vergrößerung, einen weiten Temperaturbereich und eine lange Lebensdauer aufweist. Gegenwärtig sind 90% der Start-Stopp-Batterien auf dem Markt mit Blei-Säure-Batterien besetzt, aber Blei-Säure-Batterien weisen immer noch einige Probleme auf, wie z. B. eine unfreundliche Umgebung, eine schlechte Entladeleistung bei niedrigen Temperaturen, eine niedrige Energiedichte und eine schlechte Lebensdauer.

Als Alternative zu Blei-Säure-Batterien stehen lithium-ionen-batterien auch vor Herausforderungen wie einer hohen Lade- und Entladeleistung, Sicherheit und Kosten. Die negative Elektrode der Lithium-Ionen-Batterie auf dem Markt ist im Wesentlichen Graphit. Es gibt jedoch mehrere Probleme mit der Graphitanode. Erstens ist der Lithiumionendiffusionskoeffizient von Graphit relativ niedrig, so dass die Ausbeute des Lithiumionenprodukts der Graphitanode nicht besonders ideal ist.

Das zweite ist die Zykluslebensdauer. Die Graphitanode erfährt während des Prozesses der Deinterkalation von Lithium eine gewisse Volumenexpansion, im Allgemeinen etwa 10%. Gleichzeitig ist der auf der Oberfläche der Graphitanode gebildete SEI-Film eine dynamische Änderung des kontinuierlichen Verbrauchs und der Reparatur während des Ladens und Entladens. Prozess, so dass das Problem des Zykluskapazitätsabfalls von Batterien unter Verwendung von Graphitanoden noch überwunden werden muss;

Der dritte ist Sicherheitsüberlegungen. Die Plattform für das Deinterkalationspotential der Graphitanode beträgt etwa 0,1 bis 0,15 V, und es ist leicht, Lithiumniederschläge bei niedriger Temperatur oder starker Vergrößerung zu bilden, was zu Sicherheitsunfällen führt. Ein weiterer Punkt ist, dass die in Lithium eingebaute Graphitanode selbst eine sehr aktive Substanz ist. Es hat ein hohes Maß an Unsicherheit, wenn die Batterie außer Kontrolle gerät.

Als Ersatz für die Graphitanode weist die Lithiumtitanatanode die folgenden Vorteile auf. Erstens hat es einen höheren Lithiumionendiffusionskoeffizienten. Gegenwärtig kann gemäß verschiedenen Synthesemethoden von Lithiumtitanat der Lithiumionendiffusionskoeffizient 10-7 bis 10-9 betragen, wodurch die Hochgeschwindigkeitsleistung dieses Materials von Lithiumtitanat sichergestellt wird;

Zweitens hat Lithiumtitanat eine extrem lange Lebensdauer. Da sich die Größe des Kristallgitters während des Prozesses der Deinterkalation von Lithium aus Lithiumtitanatmaterial nur sehr wenig ändert, ist es als Material ohne Dehnung bekannt, so dass die Zykluslebensdauer sehr lang ist.

Drittens hat Lithiumtitanat aus Sicherheitsgründen ein Deinterkalationspotential von etwa 1,55 V für Lithium. Es ist schwierig, Lithiumdendriten unter Ladung und Entladung und niedriger Temperatur zu bilden. Lithiumtitanat selbst ist eine relativ stabile Substanz und hinsichtlich des Sicherheitsvorteils einzigartig.

Chaowei Chuangyuan wählt zunächst das Materialsystem für das Design einer Start-Stopp-Batterie auf Lithiumtitanat-Basis aus. In Bezug auf das Material wählt es hauptsächlich Lithiumtitanat mit kleiner Partikelgröße und verbessert die Titansäure durch angemessene Beschichtung und Dotierungsmodifikation. Der Lithiumionendiffusionskoeffizient und die Leitfähigkeit von Lithium sind der Hauptzweck und lösen das Verarbeitungsproblem im Herstellungsprozess des Batteriekerns.

In Bezug auf Elektrolyt und porösen Film haben wir auch einige Entscheidungen getroffen. Wir wählen einen Separator mit hoher Porosität und hoher Festigkeit. Der Elektrolyt berücksichtigt die Leitungsrate von Lithiumionen bei normaler Temperatur und niedriger Temperatur.

In Bezug auf das Starten und Stoppen des Batterietests basiert der Unternehmensstandard von Chaowei Chuangyuan auf dem VDA-Standard und dem nationalen Standard 31484-6. In einigen Schlüsselindikatoren sind unsere Unternehmensstandards strenger als der VDA-Standard, z. B. die Leistung bei niedrigen Temperaturen, und die Prüfung der Lebensdauer wird unter Bezugnahme auf den nationalen Standard durchgeführt.

Gleichzeitig mit der Entwicklung des Batteriekerns haben wir auch eine thermische Simulationsmodellanalyse des Batteriekerns durchgeführt. In Zusammenarbeit mit dem Institut der Chinesischen Akademie der Wissenschaften ist dies nur ein Teil des Kooperationsprojekts. Aus der vorläufigen Modellanalyse ergibt sich die Lithiumionendiffusion durch das Lithiumtitanatmaterial Koeffizient, Leitfähigkeit, spezifische Wärmeenergie, Dichte, spezifische Oberfläche, Partikelgröße und andere Faktoren, die Temperaturfeldverteilung der Zelle am Ende der 7C-Entladung relativ stabil, die Innentemperaturdifferenz beträgt weniger als 4 ° C und die maximale Temperatur der Entladung von 7 ° C. Der Anstieg beträgt weniger als 7 ° C, was nahe an unseren tatsächlichen Testergebnissen liegt.

Unsere Batteriekapazität beträgt 20 Ah, 75,6% Kapazität können bei minus 20 ° C freigegeben werden, 70% Kapazität können bei minus 30 ° C freigegeben werden, 11C-Aufladung kann zu 97% aufgeladen werden und 7C-Entladekapazität beträgt 88%. Bei Raumtemperatur gelagert beträgt die Ladungsretentionsrate nach 97 Tagen 97,7%. Der Lade- und Entladezyklus von 1C betrug das 8000-fache und die Kapazitätsbeibehaltungsrate betrug 98,5%. 3C wurde 6.000 Mal geladen und entladen, und die Kapazitätsbeibehaltungsrate betrug 91%.

In Bezug auf die Batteriesicherheitsprüfung testen wir streng nach GB / T31485. Darüber hinaus haben wir einige strengere Testelemente hinzugefügt, z. B. 180 ° -Biegen, 150 ° C-Hot-Box-Experiment und Feuerbrennexperiment. Für den Niedertemperaturstart der Batterie beträgt das VDA-Standardland minus 18 ° C, die Entladung bei 11 ° C 10 s und die Klemmenentladespannung muss größer als 1,2 V sein. Der von uns verwendete Standard ist minus 20 ° C. 11 s Entladung für 10 s, und die gleiche Klemmenentladungsspannung muss größer als 1,2 V sein.

Wir haben zwei Daten abgefangen, 80% SOC und 100% SOC Niedertemperatur-Starttest, 80% SOC minus 20 ° C Entladungsendspannung beträgt 1,38 V, 100% SOC Endentladespannung beträgt 1,54 V, wir haben einen zyklischen Test gemäß durchgeführt Der VDA-Standard, getestet 50% und 17,5% DOD-Zyklustest, 50% der DOD-Zyklustestmethode ist 3C Lade- und Entladekapazität, Lade- und Entladekapazität ist 11 Ah, Lade- und Entladeintervall ist 50% - 100% SOC, Zyklus Der Schnitt -aus Bedingung ist, dass der Zyklus beendet wird, wenn die Klemmenentladespannung niedriger als 1,5 V ist.

Wir haben den 1500-Wochen-Zyklus getestet, die Klemmenspannung der Batterie ist um ca. 19 mV gesunken und die Klemmenentladespannung wurde über 2,3 V gehalten. Für den 17,5% DOD-Zyklus beträgt das Laden und Entladen von 3C ebenfalls 3,85 Ah, und der Zyklus wird beendet, wenn die Klemmenspannung 1,5 V erreicht. Bisher wurden 2500 Zyklen durchgeführt, und die Klemmenspannung ist um etwa 13 mV gesunken. Die Kapazitätsdämpfung ist sehr gering.

Auch hier weist unsere lithiumtitanat-batterie eine hohe Leistung auf. Einer der Hauptgründe ist, dass der Speicher relativ klein ist, der Wechselstrom-Innenwiderstand etwa 0,6 mΩ beträgt, die 11C-Ladekapazitätsretentionsrate 97% beträgt und der Start-Stopp-Test bei niedriger Temperatur minus 20 beträgt, wenn sich ° C bei 11C entlädt Für 30 s ist die Klemmenspannung größer als 1,5 Volt und die Entladekapazität unter 20 ° C bei 1 ° C wird bei 72% gehalten.

In Bezug auf Sicherheitstests haben wir zusätzlich zu den Tests gemäß der nationalen Norm GB / T31485 einige strengere Testelemente hinzugefügt, wie z. B. ein 180 ° C-Hot-Box-Lagerexperiment, ein 180 ° -Biegeexperiment und ein Brandtest.

Wir haben auch extreme Degradationsexperimente, Brandversuche, Flammentemperaturen zwischen 600-700 ° C durchgeführt, im frühen Stadium der Verbrennung kommt es zwangsläufig zu einer Verbrennung der Membran und des Elektrolyten, die Flamme hat einen wachsenden Trend, aber im Moment des Wachstums haben wir Nach dem Entfernen der Batterie erlischt die Flamme sofort, was darauf hinweist, dass die Batterie selbst mit Ausnahme des Elektrolyten und der Membran nicht brennbar ist. Die Sicherheit anderer Hauptmaterialien der Batterie selbst ist immer noch sehr gut. In Zukunft werden wir uns auf die Verbesserung der Sicherheit der Batteriezellen im Elektrolyten und in der Membran konzentrieren, um die Entwicklung einer vollständig nicht brennbaren Start-Stopp-Batterie zu erreichen.

Viele unserer Arbeiten haben die Entwicklung von Start-Stopp-Batterien und HEV-Batterien berücksichtigt. Es gab viele andere Testgegenstände für Batterien auf Lithiumtitanatbasis, die hier nicht behandelt werden.

Schließlich hat eine zusammenfassende Start-Stopp-Batterie auf Lithiumtitanat-Basis eine extrem lange Lebensdauer, mehr als das 10.000-fache. Unsere leistungsstarke Start-Stopp-Batterie hat das 150 ° C-Hot-Box-Lagerexperiment und den 180 ° -Biegungstest bestanden, was zeigte, dass sie eine sehr gute Sicherheit aufweist und danach noch Verbesserungspotenzial besteht, hauptsächlich in Bezug auf Elektrolyt und Membran . Realisieren Sie die Entwicklung von Start-Stopp-Batterien, die vollständig nicht brennbar sind. Der Akku selbst hat eine extrem hohe Leistung und kann beim 11C-Laden 97% der Kapazität aufladen.

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