Jaký je hlavní problém s velmi rychlým nabíjením baterie power 2s lipo?

Doporučené čtení

Tento článek komplexně přehledně hodnotí faktory ovlivňující rychlé nabíjení 2s lipo baterie, hlavní problémy a řešení rychlého nabíjení od úrovně materiálů až po systémovou úroveň.

Úvod do pozadí rychlého nabíjení 2s lipo baterií

V posledních letech, aby se omezil dopad změny klimatu a znečištění ovzduší, se zrychluje široké používání 2s lipo baterií v čistě elektrických vozidlech. Ve srovnání s tradičními vozidly na palivo se však obavy z dojezdu 2s lipo baterií a dlouhá doba nabíjení staly hlavními problémy bránícími rozvoji elektrických vozidel. Proto se zlepšení schopnosti rychlého nabíjení stalo společným cílem vývoje výrobců 2s lipo baterií a OEM.

S odkazem na rychlé nabíjení 2s lipo baterie následující článek představuje princip nabíjení a vybíjení 2s lipo baterie, a partneři, kteří to potřebují, mohou kliknout pro zobrazení:
Princip nabíjení a vybíjení LiPo baterie 4s, nezapomeňte ji dobře skladovat!
Studie však ukázaly, že nabíjení při nízké teplotě a vysoké rychlosti způsobuje zrychlené zhoršování kapacity baterie a výstupního výkonu; otázka. Tento článek se zaměřuje na přehled a shrnutí existující literatury a analyzuje klíčová technická omezení na každé úrovni.

Klasifikace nabíjení 2s lipo baterie elektrických vozidel

Klasifikace nabíjení 2s lipo baterie elektrických vozidel zahrnuje AC a DC, přičemž DC nabíjení je rychlejší. Tesla je první společností, která použila rychlé nabíjení 120 kW; Bosch v roce 2017 představil plán rychlého nabíjení 350 kW, který byl realizován v "Taycan" v roce 2019. Vzhledem k tomu, že aktuální napětí 2s lipo baterie pro vozidla je kolem 400 V, vyžaduje vysokovýkonné nabíjení 350 kW vyšší napětí 2s lipo baterie, aby se předešlo problémům s nadměrným proudem a přehříváním. Jak Bosch "Taycan", tak koncept Audi e-tron GT (nabíjení až 350 kW) jsou vybaveny 800V 2s lipo baterií. V prosinci 2018 dosáhla společná výzkumná skupina BMW, Bosch a Siemens rychlého nabíjení v režimu 450 kW CCS na dvou testovacích vozech v Německu.

Omezující faktor rychlého nabíjení 2s lipo baterie

Ačkoli výzkum zlepšení nabíjecího výkonu 2s lipo baterie pro elektrická vozidla dosáhl velkého pokroku, tyto technologie rychlého nabíjení nejsou vhodné pro všechny situace. Podle konkrétních pracovních podmínek a nabíjecího prostředí elektrického vozidla se nabíjecí výkon během kontinuálního nabíjecího procesu 2s lipo baterie postupně snižuje. Navíc v režimu rychlého nabíjení může být 2s lipo baterie z bezpečnostních a dalších důvodů obvykle nabita pouze na 80 % kapacity; při vyšším výkonu se rychlost nabíjení postupně snižuje, aby se zabránilo přebití.

Kromě toho je nabíjecí výkon ovlivněn také systémem správy baterie (BMS) 2s lipo baterie. (Lipo battery 3s management system and its necessity). Průmysl se stále více zajímá o oblast rychlého nabíjení baterií a je nutné porozumět krokům určujícím rychlost různých metod nabíjení a jejich dopadu na životnost 2s lipo baterie. Tento článek si klade za cíl navázat spojení mezi mikroskopickými procesy, vlastnostmi materiálů, designem 2s lipo baterie a balíčku a optimalizací strategie nabíjení z multiskalární a multidisciplinární povahy rychlého nabíjení.

Princip rychlého nabíjení 2s lipo baterie

Ideální 2s lipo baterie by měla vykazovat dlouhou životnost, vysokou hustotu energie a vysokou hustotu výkonu, aby mohla být rychle nabíjena a dobíjena kdekoli a při jakékoli teplotě, aby splnila požadavky na dlouhé vzdálenosti elektrických vozidel. Existuje však kompromis mezi těmito fyzikálními vlastnostmi a vliv teploty materiálu a zařízení určuje hranici použití 2s lipo baterie.

S poklesem teploty by měly být pro bezpečnost sníženy jak rychlost nabíjení, tak maximální napětí, což činí teplotu klíčovým omezujícím faktorem rychlého nabíjení. S poklesem teploty se výrazně zvyšuje riziko precipitace lithia v 2s lipo baterii. Ačkoliv mnoho výzkumníků uvedlo, že precipitace lithia v 2s lipo baterii často nastává při teplotě nižší než 25 ℃, při vysoké teplotě, zejména při vysoké rychlosti nabíjení a hustotě energie (partneři, kteří nerozumí hustotě energie 2s lipo baterie, mohou se odkázat na tento článek: 1200mah lipo battry energy density improvement - cell density improvement), je také pravděpodobné, že k ní dojde. Navíc je vztah mezi účinností rychlého nabíjení a teplotou velmi úzký. Účinnost nabíjení 50kW nabíjecí stanice při 25 °C je 93 %, ale při -25 °C je pouze 39 %. To je hlavně proto, že BMS 2s lipo baterie omezuje jmenovitý výkon při nízkých teplotách.

Běžná lithium-iontová baterie se skládá převážně z grafitové záporné elektrody, kladné elektrody z lithné kovové oxidové sloučeniny, elektrolytu, sběrače proudu a porézního separátoru. Při nabíjení 2s lipo baterie se Li+ přenáší z kladné elektrody na zápornou přes elektrolyt. Hlavní přenosové cesty jsou:
1) Po pevných elektrodách;
2) přes rozhraní elektroda/elektrolyt kladné a záporné elektrody;
3) Po elektrolytu, včetně solvace a desolvace Li+.
Nesprávné podmínky použití 2s lipo baterie často způsobují řadu vedlejších reakcí, které ovlivňují výkon a životnost. Kromě toho rychlost nabíjení a vybíjení, vnitřní odpor 2s lipo baterie a polarizace baterie ovlivňují tepelné vlastnosti baterie, jako je zvýšená tvorba tepla, snížení účinnosti nabíjení a bezpečnosti atd.

Klíčové faktory rychlého nabíjení 2s lipo baterie

1) Záporný pól 2s lipo baterie

Mnoho studií ukázalo, že degradace kladné elektrody 2s lipo baterie a růst CEI filmu na kladné elektrodě nemají vliv na rychlost rychlého nabíjení tradičního lithno-iontového systému, takže záporná elektroda se stala hlavním předmětem zájmu během nabíjecího procesu.
Za určitých okolností může lithný kov pokračovat v precipitaci do lithných dendritů a dokonce prorazit separátor, což způsobí zkrat v 2s lipo baterii. Faktory ovlivňující ukládání lithia a strukturu usazenin zahrnují rychlost difúze lithných iontů v anodě, gradient koncentrace elektrolytu na rozhraní anody, ukládání kovových solí na sběrači proudu a vedlejší reakce na rozhraní elektroda/elektrolyt.

Výzkum ukazuje, že výkon záporné elektrody během ukládání lithia u 2s lipo baterie lze připsat vlivu proudu na začátku ukládání lithia na povrchovou hustotu a vnitřní odpor záporné elektrody. Snížení vnitřního odporu B záporné elektrody pomocí konstrukce 2s lipo baterie je velmi důležité pro zlepšení schopnosti rychlého nabíjení 2s lipo baterie.

2) Teplota rychlého nabíjení 2s lipo baterie

Kromě toho je velmi důležitý i vliv teploty. Příliš nízká nebo příliš vysoká teplota je považována za nevýhodnou pro baterii, ale vyšší teplota 2s lipo baterie během rychlého nabíjení pomáhá její vlastní rovnováze, zejména u 2s lipo baterií s vysokou specifickou energií.

3) Tloušťka elektrody 2s lipo baterie

Vliv tloušťky elektrody na výkon nabíjení si také zaslouží pozornost. Tenké elektrody jsou často považovány za ideální pro transport lithných iontů, a jak elektroda zesiluje, je důležité zajistit dostatečnou koncentraci lithných iontů na rozhraní elektroda/elektrolyt, aby byla zachována stabilita přepětí a snížena možnost precipitace lithia. Při rychlém nabíjení baterií s tlustou elektrodou se mohou lithné soli ukládat na sběrači proudu, což vede k nerovnováze ve využití elektrody a zvýšení proudové hustoty na anodě separátoru.

No, výše uvedené je celé shrnutí klíčových otázek superrychlého nabíjení 2s lipo baterie, které vám dnes přináší výrobce 2s lipo baterií CNHL. Pokud chcete získat více informací o 2s lipo bateriích, můžete se podívat na následující:
Podrobný popis katodového materiálu 6s lipo baterie