Wat is het belangrijkste probleem met het supersnel opladen van de power 2s lipo batterij?

Geleide lezing

Dit artikel geeft een uitgebreide beoordeling van de factoren die het snelladen van 2s lipo-batterijen beïnvloeden, de belangrijkste problemen en oplossingen van snelladen van materiaalkundig tot systeemniveau.

Achtergrondintroductie van snelladen van 2s lipo-batterijen

In de afgelopen jaren, om de impact van klimaatverandering en luchtvervuiling te beperken, versnelt het wijdverbreide gebruik van 2s lipo-batterijen in volledig elektrische voertuigen. Echter, vergeleken met traditionele brandstofvoertuigen, zijn 2s lipo-batterij actieradiusangst en lange oplaadtijd de belangrijkste problemen die de ontwikkeling van elektrische voertuigen belemmeren. Daarom is de verbetering van de snellaadcapaciteit een gemeenschappelijk ontwikkelingsdoel geworden van 2s lipo-batterijfabrikanten en OEM's.

Met verwijzing naar snel opladen van 2s lipo batterij introduceert het volgende artikel het laad- en ontlaadprincipe van 2s lipo batterij, en partners die dit nodig hebben kunnen doorklikken om te bekijken:
Lipo batterij 4s laad- en ontlaadprincipe, zorg ervoor dat je het goed bewaart!
Uit studies is echter gebleken dat laden bij lage temperatuur en hoge snelheid versnelde degradatie van batterijcapaciteit en uitgangsvermogen veroorzaakt; een punt van zorg. Dit artikel richt zich op de beoordeling en samenvatting van de bestaande literatuur en analyseert de belangrijkste technische beperkingen op elk niveau.

Classificatie van het opladen van elektrische voertuig 2s lipo batterijen

De classificatie van het opladen van elektrische voertuig 2s lipo batterijen omvat AC en DC, waarbij DC laden sneller is. Tesla is het eerste bedrijf dat 120kW snel laden toepaste; Bosch bracht in 2017 een 350kW snel laadplan uit, dat in 2019 werd geïmplementeerd in de "Taycan". Aangezien de huidige spanning van de 2s lipo batterijPack voor voertuigen rond de 400V ligt, vereist het snel laden met 350kW een hogere spanning van de 2s lipo batterijPack om problemen met overmatige stroom en oververhitting te voorkomen. Zowel de Bosch "Taycan" als Audi's e-tron GT conceptauto (laden tot 350kW) zijn uitgerust met een 800V 2s lipo batterijPack. In december 2018 behaalde een gezamenlijk onderzoeksteam van BMW, Bosch en Siemens snel laden in 450kW CCS-modus op twee testauto's in Duitsland.

Beperkende factor voor snel opladen van 2s lipo batterij

Hoewel onderzoek naar het verbeteren van het laadvermogen van 2s lipo batterijen voor elektrische voertuigen grote vooruitgang heeft geboekt, zijn deze snel laadtechnologieën niet voor alle situaties geschikt. Afhankelijk van de specifieke werkomstandigheden en de laadomgeving van het elektrische voertuig zal het laadvermogen geleidelijk afnemen tijdens het continue laadproces van de 2s lipo batterij. Bovendien kan de 2s lipo batterij in de snel laadmodus vanwege veiligheids- en andere factoren meestal slechts tot 80% van de capaciteit worden opgeladen; bij hoger vermogen zal het laadtempo geleidelijk afnemen om overladen te voorkomen.

Bovendien wordt het laadvermogen ook beïnvloed door het 2s lipo batterijbeheersysteem (BMS).(Lipo batterij 3s beheersysteem en de noodzaak ervan). De industrie toont steeds meer interesse in het gebied van snel opladen van batterijen, en het is noodzakelijk om de snelheidsbepalende stappen van verschillende laadmethoden en hun impact op de levensduur van de 2s lipo batterij te begrijpen. Dit artikel heeft als doel de link te leggen tussen microscopische processen, materiaaleigenschappen, 2s lipo batterij- en packontwerp en optimalisatie van laadstrategieën vanuit het multiscale en multidisciplinaire karakter van snel opladen.

Snellaadprincipe van 2s lipo batterij

De ideale 2s lipo batterij zou een lange levensduur, hoge energiedichtheid en hoge vermogensdichtheid moeten hebben, zodat deze snel kan worden opgeladen en herladen op elke locatie en bij elke temperatuur om te voldoen aan de langeafstandsrijvereisten van elektrische voertuigen. Er bestaat echter een afwegingsrelatie tussen deze fysische eigenschappen, en de invloed van materiaal- en apparaatt temperatuur bepaalt de gebruiksdrempel van de 2s lipo batterij.

Naarmate de temperatuur daalt, moeten zowel het laadsnelheid als de maximale spanning om veiligheidsredenen worden verlaagd, waardoor temperatuur een belangrijke beperkende factor is voor snel laden. Daarbij neemt het risico op lithiumneerslag in de 2s lipo batterij aanzienlijk toe bij lagere temperaturen. Hoewel veel onderzoekers hebben aangegeven dat lithiumneerslag bij 2s lipo batterijen vaak optreedt bij een temperatuur lager dan 25 ℃, kan het ook bij hoge temperaturen, vooral bij hoge laadsnelheden en energiedichtheid (partners die de energiedichtheid van 2s lipo batterijen niet begrijpen, kunnen dit artikel raadplegen: 1200mah lipo battry energy density improvement - cell density improvement), gemakkelijk optreden. Bovendien is de relatie tussen snel laadefficiëntie en temperatuur ook zeer nauw. De laadefficiëntie van een 50kW laadpaal bij 25°C is 93%, maar bij -25°C is deze slechts 39%. Dit komt voornamelijk doordat het BMS van de 2s lipo batterij bij lage temperaturen het nominale vermogen beperkt.

Een gewone lithium-ion batterij bestaat voornamelijk uit een grafiet negatieve elektrode, een lithium-metaaloxide positieve elektrode, een elektrolyt, een stroomverzamelaar en een poreuze separator. Wanneer de 2s lipo batterij wordt opgeladen, wordt Li+ via het elektrolyt van de positieve elektrode naar de negatieve elektrode overgedragen. De belangrijkste transmissieroutes zijn:
1) Na vaste-stof elektroden;
2) via de elektrode/elektrolyt-interface van de positieve en negatieve elektroden;
3) Na het elektrolyt, inclusief de solvatie en desolvatie van Li+.
Onjuiste gebruiksomstandigheden van een 2s lipo batterij veroorzaken vaak een reeks nevenreacties die de prestaties en levensduur beïnvloeden. Daarnaast beïnvloeden het laad-ontlaadtempo, de interne weerstand van de 2s lipo batterij en de polarisatie van de batterij allemaal de thermische eigenschappen van de batterij, zoals verhoogde warmteontwikkeling, verminderde laadefficiëntie en veiligheid, enz.

Belangrijke factoren voor snel opladen van 2s lipo batterij

1) 2s lipo batterij negatieve pool

Veel studies hebben aangetoond dat de achteruitgang van de positieve elektrode van de 2s lipo batterij en de groei van de positieve elektrode CEI-film geen effect hebben op de snel oplaadsnelheid van het traditionele lithium-ion systeem, dus is de negatieve elektrode de belangrijkste zorg geworden tijdens het laadproces.
Onder bepaalde omstandigheden kan lithiummetaal blijven neerslaan in lithiumdendrieten, en zelfs de separator doorboren waardoor een kortsluiting in de 2s lipo batterij ontstaat. Factoren die Li-afzetting en afzettingsstructuur beïnvloeden zijn onder andere de diffusiesnelheid van Li-ionen in de anode, de elektrolytconcentratiegradiënt aan de anode-interface, de metaalzoutafzetting van de stroomverzamelaar en de nevenreacties aan de elektrode/elektrolytinterface.

Onderzoek toont aan dat de prestatie van de negatieve elektrode tijdens de lithiumafzetting van de 2s lipo batterij kan worden toegeschreven aan de invloed van de stroom aan het begin van de lithiumafzetting op de oppervlaktedichtheid en interne weerstand van de negatieve elektrode. Het verlagen van de negatieve interne weerstand B door het ontwerp van de 2s lipo batterij is erg belangrijk om de snel oplaadcapaciteit van de 2s lipo batterij te verbeteren.

2) 2s lipo batterij snel opladen temperatuur

Daarnaast is het effect van temperatuur ook erg belangrijk. Te lage of te hoge temperatuur wordt als ongunstig voor de batterij beschouwd, maar de hogere temperatuur van de 2s lipo batterij tijdens snel opladen helpt bij het eigen evenwicht, vooral voor de 2s lipo batterij met hoge specifieke energie.

3) Elektrodedikte van 2s lipo batterij

Het effect van elektrodedikte op de oplaadprestaties verdient ook aandacht. Dunne elektroden worden vaak als ideaal beschouwd voor lithiumionentransport, en naarmate de elektrode dikker wordt, wordt het belangrijk om voldoende lithiumionconcentratie aan de elektrode/elektrolytinterface te waarborgen om de overpotentiaalstabiliteit te behouden en de mogelijkheid van lithiumafzetting te verminderen. Tijdens het snel opladen van batterijen met dikke elektroden kunnen lithiumzouten zich afzetten op de stroomverzamelaar, wat resulteert in een onevenwichtige elektrodengebruik en een toename van de stroomdichtheid van de separator-anode.

Nou, het bovenstaande is de volledige inhoud van de belangrijkste kwesties van het supersnel opladen van de power 2s lipo batterij, gebracht door de 2s lipo batterij fabrikant CNHL vandaag. Begrijp dat als je meer informatie over 2s lipo batterijen wilt, je het volgende kunt bekijken:
Gedetailleerde uitleg over het kathodemateriaal van 6s lipo-batterijen