Quel est le problème clé avec la charge super rapide de la batterie lipo power 2s ?

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Cet article passe en revue de manière exhaustive les facteurs affectant la charge rapide de la batterie 2s lipo, les principaux problèmes et solutions de la charge rapide du niveau matériel au niveau système.

Introduction au contexte de la charge rapide des batteries 2s lipo

Ces dernières années, afin de limiter l'impact du changement climatique et de la pollution de l'air, l'utilisation généralisée des batteries 2s lipo dans les véhicules électriques purs s'accélère. Cependant, comparé aux véhicules à carburant traditionnels, l'angoisse liée à l'autonomie des batteries 2s lipo et le temps de charge long sont devenus les principaux problèmes freinant le développement des véhicules électriques. Par conséquent, l'amélioration de la capacité de charge rapide est devenue un objectif commun de développement des fabricants de batteries 2s lipo et des OEM.

En se référant à la charge rapide de la batterie lipo 2s, l'article suivant présente le principe de charge et de décharge de la batterie lipo 2s, et les partenaires intéressés peuvent cliquer pour consulter :
Principe de charge et de décharge de la batterie Lipo 4s, assurez-vous de bien la stocker !
Cependant, des études ont montré que la charge à basse température et à taux élevé provoque une dégradation accélérée de la capacité et de la puissance de sortie de la batterie ; question. Cet article se concentre sur la revue et le résumé de la littérature existante, et analyse les contraintes techniques clés à chaque niveau.

Classification de la charge des batteries lipo 2s pour véhicules électriques

La classification de la charge des batteries lipo 2s pour véhicules électriques comprend la charge AC et DC, la charge DC étant la plus rapide. Tesla est la première entreprise à utiliser la charge rapide de 120 kW ; Bosch a lancé un plan de charge rapide de 350 kW en 2017, qui a été mis en œuvre dans la "Taycan" en 2019. Étant donné que la tension actuelle du pack batterie lipo 2s pour véhicules est d'environ 400 V, une charge haute puissance de 350 kW nécessite une tension plus élevée du pack batterie lipo 2s pour éviter les problèmes de courant excessif et de surchauffe. Tant la "Taycan" de Bosch que la voiture concept Audi e-tron GT (charge jusqu'à 350 kW) sont équipées d'un pack batterie lipo 2s de 800 V. En décembre 2018, un groupe de recherche conjoint de BMW, Bosch et Siemens a réalisé une charge rapide en mode CCS 450 kW sur deux voitures d'essai en Allemagne.

Facteur limitant de la charge rapide de la batterie lipo 2s

Bien que la recherche sur l'amélioration de la puissance de charge de la batterie lipo 2s pour véhicules électriques ait fait de grands progrès, ces technologies de charge rapide ne conviennent pas à toutes les situations. Selon les conditions de travail spécifiques et l'environnement de charge du véhicule électrique, la puissance de charge diminuera progressivement lors du processus de charge continue de la batterie lipo 2s. De plus, en mode charge rapide, pour des raisons de sécurité et autres facteurs, la batterie lipo 2s ne peut généralement être chargée qu'à 80 % de sa capacité ; à une puissance plus élevée, le taux de charge diminuera progressivement pour éviter la surcharge.

De plus, la puissance de charge est également affectée par le système de gestion de batterie (BMS) de la batterie lipo 2s.(Système de gestion de batterie lipo 3s et sa nécessité). L'industrie s'intéresse de plus en plus au domaine de la charge rapide des batteries, et il est nécessaire de comprendre les étapes déterminantes de la vitesse des différentes méthodes de charge ainsi que leur impact sur la durée de vie de la batterie lipo 2s. Cet article vise à établir le lien entre les processus microscopiques, les propriétés des matériaux, la batterie lipo 2s, la conception du pack et l'optimisation de la stratégie de charge à partir de la nature multiscalaire et multidisciplinaire de la charge rapide.

Principe de charge rapide de la batterie 2s lipo

La batterie 2s lipo idéale devrait présenter une longue durée de vie, une haute densité d'énergie et une haute densité de puissance, afin de pouvoir être rapidement chargée et rechargée à tout endroit et à toute température pour répondre aux exigences de conduite longue distance des véhicules électriques. Cependant, il existe une relation de compromis entre ces propriétés physiques, et l'influence de la température des matériaux et de l'équipement détermine le seuil d'utilisation de la batterie 2s lipo.

À mesure que la température baisse, le taux de charge et la tension maximale doivent être réduits pour des raisons de sécurité, faisant de la température un facteur limitant clé pour la charge rapide. Parmi eux, à mesure que la température diminue, le risque de précipitation de lithium dans la batterie 2s lipo augmente considérablement. Bien que de nombreux chercheurs aient indiqué que la précipitation de lithium dans la batterie 2s lipo se produit souvent à une température inférieure à 25 ℃, à haute température, en particulier à un taux de charge élevé et une densité d'énergie élevée (les partenaires qui ne comprennent pas la densité d'énergie de la batterie 2s lipo peuvent se référer à cet article : 1200mah lipo battry energy density improvement - cell density improvement) elle est également sujette à se produire. De plus, la relation entre l'efficacité de la charge rapide et la température est également très étroite. L'efficacité de charge d'une borne de charge de 50 kW à 25 °C est de 93 %, mais l'efficacité de charge à -25 °C est aussi basse que 39 %. Cela est principalement dû au fait que le BMS de la batterie 2s lipo limite la puissance nominale à basse température.

Une batterie lithium-ion courante est principalement composée d'une électrode négative en graphite, d'une électrode positive en oxyde métallique de lithium, d'un électrolyte, d'un collecteur de courant et d'un séparateur poreux. Lorsque la batterie 2s lipo est chargée, Li+ est transféré de l'électrode positive à l'électrode négative à travers l'électrolyte. Les principaux chemins de transmission sont :
1) Après les électrodes à l'état solide ;
2) à travers l'interface électrode/électrolyte des électrodes positive et négative ;
3) Après l'électrolyte, y compris la solvatation et la désolvation de Li+.
Cependant, des conditions d'utilisation inappropriées de la batterie 2s lipo provoquent souvent une série de réactions secondaires qui affectent les performances et la durée de vie. De plus, le taux de charge-décharge, la résistance interne de la batterie 2s lipo et la polarisation de la batterie affecteront toutes les caractéristiques thermiques de la batterie, telles que l'augmentation de la génération de chaleur, la réduction de l'efficacité de charge et de la sécurité, etc.

Facteurs clés de la charge rapide de la batterie 2s lipo

1) Pôle négatif de la batterie 2s lipo

De nombreuses études ont montré que la dégradation de l'électrode positive de la batterie 2s lipo et la croissance du film CEI de l'électrode positive n'ont aucun effet sur la vitesse de charge rapide du système lithium-ion traditionnel, donc l'électrode négative est devenue la principale préoccupation pendant le processus de charge.
Dans certaines circonstances, le métal lithium peut continuer à précipiter sous forme de dendrites de lithium, et même percer le séparateur pour provoquer un court-circuit dans la batterie 2s lipo. Les facteurs affectant le dépôt de Li et la structure du dépôt incluent la vitesse de diffusion des ions Li dans l'anode, le gradient de concentration de l'électrolyte à l'interface de l'anode, le dépôt de sels métalliques sur le collecteur de courant, et les réactions secondaires à l'interface électrode/électrolyte.

Les recherches montrent que la performance de l'électrode négative lors du dépôt de lithium de la batterie 2s lipo peut être attribuée à l'influence du courant au début du dépôt de lithium sur la densité de surface et la résistance interne de l'électrode négative. Réduire la résistance interne négative B grâce à la conception de la batterie 2s lipo est très important pour améliorer la capacité de charge rapide de la batterie 2s lipo.

2) Température de charge rapide de la batterie 2s lipo

De plus, l'effet de la température est également très important. Une température trop basse ou trop élevée sera considérée comme défavorable à la batterie, mais une température plus élevée de la batterie 2s lipo lors de la charge rapide aidera à son propre équilibre, en particulier pour la batterie 2s lipo à haute énergie spécifique.

3) Épaisseur de l'électrode de la batterie 2s lipo

L'effet de l'épaisseur de l'électrode sur la performance de charge nécessite également une attention particulière. Les électrodes fines sont souvent considérées comme idéales pour le transport des ions lithium, et à mesure que l'électrode s'épaissit, il devient important d'assurer une concentration suffisante d'ions lithium à l'interface électrode/électrolyte pour maintenir la stabilité du surtension et réduire la possibilité de précipitation de lithium. Lors de la charge rapide des batteries à électrode épaisse, des sels de lithium peuvent se déposer sur le collecteur de courant, entraînant un déséquilibre dans l'utilisation des électrodes et une augmentation de la densité de courant de l'anode du séparateur.

Eh bien, ce qui précède est le contenu complet des questions clés de la charge super rapide de la batterie 2s lipo, présenté aujourd'hui par le fabricant de batteries 2s lipo CNHL. Comprenez que si vous souhaitez obtenir plus d'informations sur la batterie 2s lipo, vous pouvez consulter ce qui suit :
Explication détaillée du matériau de cathode de la batterie lipo 6s