Vad är det största problemet med supersnabb laddning av power 2s lipo-batteriet?

Vägledd läsning

Denna artikel ger en omfattande översikt över faktorer som påverkar snabbladdning av 2s lipo-batterier, de huvudsakliga problemen och lösningarna för snabbladdning från materialnivå till systemnivå.

Bakgrund till snabbladdning av 2s lipo-batterier

Under de senaste åren, för att begränsa klimatförändringarnas och luftföroreningarnas påverkan, accelererar den utbredda användningen av 2s lipo-batterier i rena elfordon. Jämfört med traditionella bränslefordon har dock 2s lipo-batteriers räckviddsångest och långa laddningstid blivit de främsta problemen som hindrar utvecklingen av elfordon. Därför har förbättringen av snabbladdningskapaciteten blivit ett gemensamt utvecklingsmål för 2s lipo-batteritillverkare och OEM.

Med hänvisning till 2s lipo-batteris snabbladdning introducerar följande artikel laddnings- och urladdningsprincipen för 2s lipo-batteri, och de som behöver det kan klicka för att se:
Lipo-batteri 4s laddnings- och urladdningsprincip, se till att förvara det väl!
Studier har dock visat att låg temperatur och hög laddningshastighet orsakar accelererad nedbrytning av batterikapacitet och uteffekt; en fråga. Denna artikel fokuserar på en översikt och sammanfattning av befintlig litteratur och analyserar de viktigaste tekniska begränsningarna på varje nivå.

Klassificering av elfordons 2s lipo-batteriladdning

Klassificeringen av elfordons 2s lipo-batteriladdning inkluderar AC och DC, där DC-laddning är snabbare. Tesla var det första företaget att använda 120 kW snabbladdning; Bosch lanserade en 350 kW snabbladdningsplan 2017, som implementerades i "Taycan" 2019. Eftersom den nuvarande spänningen för 2s lipo-batteripacket för fordon är runt 400 V kräver hög effektladdning på 350 kW en högre spänning för 2s lipo-batteripacket för att undvika problem med överström och överhettning. Både Bosch "Taycan" och Audis e-tron GT konceptbil (laddning upp till 350 kW) är utrustade med ett 800 V 2s lipo-batteripack. I december 2018 uppnådde en gemensam forskargrupp från BMW, Bosch och Siemens snabbladdning i 450 kW CCS-läge på två testbilar i Tyskland.

Begränsande faktor för snabbladdning av 2s lipo-batteri

Även om forskningen om att förbättra laddningseffekten för 2s lipo-batterier för elfordon har gjort stora framsteg, är dessa snabbladdningstekniker inte lämpliga för alla situationer. Beroende på de specifika arbetsförhållandena och laddningsmiljön för elfordonet kommer laddningseffekten gradvis att minska under den kontinuerliga laddningsprocessen av 2s lipo-batteriet. Dessutom, i snabbladdningsläge, på grund av säkerhet och andra faktorer, kan 2s lipo-batteriet vanligtvis bara laddas upp till 80 % av kapaciteten; vid högre effekt kommer laddningshastigheten gradvis att minska för att undvika överladdning.

Dessutom påverkas laddningseffekten också av 2s lipo-batteriets batterihanteringssystem (BMS).(Lipo battery 3s management system and its necessity). Branschen är alltmer intresserad av området för snabb batteriladdning, och det är nödvändigt att förstå de hastighetsbestämmande stegen för olika laddningsmetoder och deras påverkan på livslängden för 2s lipo-batteriet. Denna artikel syftar till att etablera kopplingen mellan mikroskopiska processer, materialegenskaper, 2s lipo-batteri och packdesign samt optimering av laddningsstrategi utifrån den mångskaliga och tvärvetenskapliga naturen hos snabb laddning.

2s lipo-batteris snabbladdningsprincip

Det idealiska 2s lipo-batteriet bör ha lång livslängd, hög energitäthet och hög effekttäthet, så att det snabbt kan laddas och laddas om var som helst och vid vilken temperatur som helst för att möta elfordons långdistanskrav. Det finns dock en kompromiss mellan dessa fysiska egenskaper, och påverkan av material och utrustningstemperatur bestämmer användningströskeln för 2s lipo-batteriet.

När temperaturen sjunker bör både laddningshastigheten och den maximala spänningen minskas för säkerhet, vilket gör temperaturen till en nyckelfaktor som begränsar snabbladdning. Bland annat ökar risken för litiumutfällning i 2s lipo-batteriet avsevärt när temperaturen sjunker. Även om många forskare har påpekat att litiumutfällning i 2s lipo-batteriet ofta sker vid en temperatur under 25 ℃, är det också vanligt vid hög temperatur, särskilt vid hög laddningshastighet och energitäthet (partners som inte förstår energitätheten för 2s lipo-batteri kan hänvisa till denna artikel: 1200mah lipo battry energy density improvement - cell density improvement). Dessutom är sambandet mellan snabbladdningseffektivitet och temperatur mycket nära. Laddningseffektiviteten för en 50kW laddstolpe vid 25°C är 93 %, men laddningseffektiviteten vid -25°C är så låg som 39 %. Detta beror huvudsakligen på att 2s lipo-batteriets BMS begränsar den nominella effekten vid låg temperatur.

Ett vanligt litiumjonbatteri består huvudsakligen av en grafitnegativ elektrod, en litiummetalloxidpositiv elektrod, en elektrolyt, en strömsamlare och en porös separator. När 2s lipo-batteriet laddas överförs Li+ från den positiva elektroden till den negativa elektroden genom elektrolyten. De huvudsakliga överföringsvägarna är:
1) Efter fasta elektroder;
2) genom elektroden/elektrolytgränssnittet för den positiva och negativa elektroden;
3) Efter elektrolyten, inklusive solvatisering och desolvatisering av Li+.
Felaktiga användningsförhållanden för 2s lipo-batteri orsakar ofta en serie sidoreaktioner som påverkar prestanda och livslängd. Dessutom påverkar laddnings- och urladdningshastigheten, det interna motståndet i 2s lipo-batteriet och batteriets polarisering alla batteriets termiska egenskaper, såsom ökad värmeutveckling, minskad laddningseffektivitet och säkerhet, etc.

Nyckelfaktorer för snabbladdning av 2s lipo-batteri

1) 2s lipo-batteris negativa pol

Ett stort antal studier har visat att nedbrytningen av den positiva elektroden i 2s lipo-batteriet och tillväxten av den positiva elektroden CEI-film inte påverkar snabbladdningshastigheten i det traditionella litiumjonssystemet, så den negativa elektroden har blivit huvudfokus under laddningsprocessen.
Under vissa omständigheter kan litiummetall fortsätta att fällas ut som litiumdendriter och till och med tränga igenom separatorn och orsaka kortslutning i 2s lipo-batteriet. Faktorer som påverkar Li-utfällning och utfällningsstruktur inkluderar diffusionshastigheten för Li-joner i anoden, elektrolytens koncentrationsgradient vid anodgränssnittet, metallsaltavsättning på strömsamlaren och sidoreaktioner vid elektrod/elektrolyt-gränssnittet.

Forskningen visar att prestandan hos den negativa elektroden under litiumavsättningen i 2s lipo-batteriet kan hänföras till strömpåverkan i början av litiumavsättningen på yttäthet och intern resistans hos den negativa elektroden. Att minska den negativa interna resistansen B genom design av 2s lipo-batteriet är mycket viktigt för att förbättra snabbladdningskapaciteten hos 2s lipo-batteriet.

2) 2s lipo-batteris snabbladdningstemperatur

Dessutom är temperaturens effekt också mycket viktig. För låg eller för hög temperatur anses ogynnsam för batteriet, men den högre temperaturen hos 2s lipo-batteriet under snabbladdning hjälper dess egen balans, särskilt för 2s lipo-batterier med hög specifik energi.

3) Elektrodens tjocklek för 2s lipo-batteri

Effekten av elektrodens tjocklek på laddningsprestanda behöver också uppmärksammas. Tunna elektroder anses ofta vara idealiska för litiumjontransport, och när elektroden blir tjockare blir det viktigt att säkerställa tillräcklig koncentration av litiumjoner vid elektrod/elektrolyt-gränssnittet för att bibehålla överpotentialstabilitet och minska risken för litiumutfällning. Under snabbladdning av batterier med tjocka elektroder kan litiumsalter avsättas vid strömsamlaren, vilket resulterar i en obalans i elektrodutnyttjandet och en ökning av strömtätheten vid separatorns anod.

Nåväl, ovanstående är hela innehållet om de viktigaste frågorna kring supersnabb laddning av power 2s lipo-batteriet som presenteras av tillverkaren av 2s lipo-batterier CNHL idag. Förstå, om du vill få mer information om 2s lipo-batterier kan du kolla följande:
Detaljerad förklaring av 6s lipo batteri katodmaterial