Запустить и остановить "шумную революцию" аккумулятора, как перевернуть литий-титанатный аккумулятор?

Запуск и остановка батареи для батареи, ее основное требование состоит в том, чтобы батарея имела большое увеличение, широкий диапазон температур и длительный срок службы. В настоящее время 90% старт-стопных аккумуляторов на рынке занимают свинцово-кислотные аккумуляторы, но свинцово-кислотные аккумуляторы по-прежнему имеют некоторые проблемы, такие как неблагоприятная окружающая среда, плохие характеристики разряда при низких температурах, низкая плотность энергии и плохая цикл жизни.

В качестве альтернативы свинцово-кислотным батареям литий-ионные батареи также сталкиваются с такими проблемами, как высокая скорость заряда и разряда, безопасность и стоимость. Отрицательный электрод литий-ионных аккумуляторов на рынке в основном состоит из графита. Однако есть несколько проблем с графитовым анодом. Во-первых, коэффициент диффузии ионов лития графита относительно низок, поэтому показатели выхода продукта литий-ионного продукта с графитовым анодом не особенно идеальны.

Второй - это цикл жизни. Графитовый анод будет претерпевать определенное объемное расширение в процессе деинтеркаляции лития, обычно около 10%. В то же время пленка SEI, образованная на поверхности графитового анода, представляет собой динамическое изменение непрерывного потребления и ремонта во время заряда и разряда. Процесс, поэтому проблема снижения циклической емкости батарей с графитовыми анодами еще не решена;

В-третьих, соображения безопасности. Платформа с потенциалом деинтеркаляции графитового анода составляет около 0,1-0,15 В, и при низкой температуре или большом увеличении легко образуются осадки лития, что приводит к несчастным случаям, связанным с безопасностью. Другой момент заключается в том, что сам по себе графитовый анод с литием является очень активным веществом. Когда батарея выходит из-под контроля, она имеет высокий уровень незащищенности.

В качестве замены графитового анода анод из титаната лития имеет следующие преимущества. Во-первых, он имеет более высокий коэффициент диффузии ионов лития. В настоящее время, согласно различным методам синтеза титаната лития, коэффициент диффузии ионов лития может составлять от 10-7 до 10-9, тем самым обеспечивая высокую производительность этого материала титаната лития;

Во-вторых, титанат лития имеет чрезвычайно длительный жизненный цикл. Поскольку размер кристаллической решетки очень мало изменяется в процессе деинтеркалирования лития из материала титаната лития, он известен как материал с нулевой деформацией, поэтому срок службы очень долгий;

В-третьих, с точки зрения безопасности титанат лития имеет потенциал деинтеркаляции лития около 1,55 В. Образование дендритов лития при зарядке, разряде и низких температурах затруднено. Сам по себе титанат лития является относительно стабильным веществом и уникальным с точки зрения безопасности.

Chaowei Chuangyuan первым выбирает систему материалов при разработке старт-стопной батареи на основе титаната лития. Что касается материала, он в основном выбирает титанат лития с малым размером частиц и улучшает титановую кислоту за счет разумного покрытия и модификации легированием. Коэффициент диффузии ионов лития и проводимость лития являются основной целью, и они решают проблему обработки в процессе производства сердечника батареи.

Что касается электролита и пористой пленки, мы также сделали несколько вариантов. Выбираем сепаратор с высокой пористостью и высокой прочностью. Электролит учитывает скорость проводимости ионов лития при нормальной и низкой температуре.

Что касается запуска и остановки теста батареи, корпоративный стандарт Chaowei Chuangyuan основан на стандарте VDA и национальном стандарте 31484-6. По некоторым ключевым показателям наши корпоративные стандарты строже, чем стандарт VDA, например, при низких температурах и испытаниях на безопасность жизненного цикла, которые проводятся со ссылкой на национальный стандарт.

Одновременно с разработкой сердечника батареи мы также выполнили анализ теплового моделирования сердечника батареи. В сотрудничестве с Институтом Китайской академии наук это только часть проекта сотрудничества. Согласно предварительному анализу моделирования, диффузия ионов лития в материале из титаната лития. Коэффициент, проводимость, удельная тепловая энергия, плотность, удельная площадь поверхности, размер частиц и другие факторы, распределение температурного поля элемента в конце разряда при 7C составляет относительно стабильный, внутренняя разница температур составляет менее 4 ° C, а максимальная температура нагнетания 7 ° C. Повышение составляет менее 7 ° C, что близко к нашим фактическим результатам испытаний.

Емкость нашей батареи составляет 20 Ач, 75,6% емкости можно высвободить при температуре минус 20 ° C, емкость 70% может быть высвобождена при температуре минус 30 ° C, при зарядке 11C можно заряжать 97% емкости, а степень сохранения емкости разряда 7C составляет 88%. При хранении при комнатной температуре уровень сохранения заряда через 97 дней составляет 97,7%. Цикл заряда и разряда 1С составлял 8000 раз, а степень сохранения емкости составляла 98,5%. 3C заряжался и разряжался 6000 раз, а коэффициент сохранения емкости составлял 91%.

Что касается тестирования безопасности батарей, мы строго проверяем их в соответствии с GB / T31485. Кроме того, мы добавили несколько более строгих элементов тестирования, таких как изгиб на 180 °, эксперимент с горячей камерой при 150 ° C и эксперимент с горением огня. Для низкотемпературного запуска батареи стандарт VDA составляет минус 18 ° C, разряд при 11 ° C составляет 10 с, а напряжение разрядки на клеммах должно быть больше 1,2 В, стандарт, который мы используем, - минус 20 ° C, Разряд 11 C в течение 10 с, и такое же напряжение разряда на клеммах должно быть больше 1,2 В.

Мы перехватили два данных: 80% SOC и 100% SOC низкотемпературный пусковой тест, 80% SOC минус 20 ° C конечное напряжение разряда составляет 1,38 В, конечное напряжение разряда 100% SOC составляет 1,54 В, мы провели циклическое испытание в соответствии с стандарт VDA, испытание цикла DOD 50% и 17,5%, 50% метода тестирования цикла DOD - это зарядка и разрядка 3C, емкость заряда и разряда составляет 11Ah, интервал заряда и разряда составляет 50% - 100% SOC, цикл Cut Условие выключения заключается в том, что цикл завершается, когда напряжение разряда на клеммах ниже 1,5 В.

Мы протестировали 1500-недельный цикл, напряжение на клеммах батареи упало примерно на 19 мВ, а напряжение разряда на клеммах поддерживалось выше 2,3 В. Для цикла DOD 17,5% заряд и разряд 3C также составляют 3,85 Ач, и цикл завершается, когда напряжение на клеммах достигает 1,5 В. На данный момент выполнено 2500 циклов, и напряжение на клеммах упало примерно на 13 мВ. Затухание емкости очень мало.

И снова наша батарея из титаната лития имеет высокую производительность. Одна из основных причин заключается в том, что память относительно мала, внутреннее сопротивление переменного тока составляет около 0,6 мОм, скорость сохранения заряда 11C составляет 97%, а тест старт-стоп при низких температурах составляет минус 20, когда ° C @ 11C разряжается. в течение 30 секунд напряжение на клеммах превышает 1,5 В, а разрядная емкость при температуре ниже 20 ° C при 1C поддерживается на уровне 72%.

Что касается испытаний на безопасность, в дополнение к испытаниям в соответствии с национальным стандартом GB / T31485, мы также добавили несколько более строгих проверок, таких как эксперимент с хранением в горячем боксе при 150 ° C, эксперимент на изгиб на 180 ° и испытание на огнестойкость.

Мы также провели эксперименты по экстремальной деградации, испытание на огнестойкость, температура пламени между 600-700 ° C, на ранней стадии горения неизбежно происходит возгорание диафрагмы и электролита, пламя имеет тенденцию к нарастанию, но в момент роста мы После извлечения батареи пламя немедленно гаснет, указывая на то, что сама батарея не воспламеняется, за исключением электролита и диафрагмы. Сохранность других основных материалов самой батареи по-прежнему очень высока. В будущем мы сосредоточимся на повышении безопасности аккумуляторных элементов в электролите и диафрагме, чтобы добиться разработки полностью негорючих старт-стопных батарей.

Многие из наших работ принимали во внимание разработку аккумуляторных батарей со старт-стопом и аккумуляторных батарей HEV. Для батарей на основе титаната лития было много других тестовых элементов, которые здесь не рассматриваются.

Наконец, подведем итоги: старт-стопный аккумулятор на основе титаната лития имеет чрезвычайно долгий срок службы, более 10 000 раз. Наша сверхмощная батарея Start-Stop прошла эксперимент по хранению в горячем ящике при 150 ° C и испытание на изгиб на 180 °, которые показали, что она имеет очень хорошую безопасность, и в дальнейшем еще есть возможности для улучшений, в основном с точки зрения электролита и диафрагмы. . Осуществите разработку полностью негорючих батарей со старт-стопом. Сама батарея обладает сверхвысокой мощностью и может заряжать 97% емкости в случае зарядки 11C.

Страница содержит содержимое машинного перевода.