如何提高鋰離子電池的快速充放電性能?

鋰離子電池快速充放電的實(shí)質(zhì)是鋰離子可以在正極和負(fù)極之間迅速引爆數(shù)據(jù)。電池?cái)?shù)據(jù)的特性、工藝規(guī)劃和充放電準(zhǔn)則都影響大電流的充電功能。

用這個(gè)圖來說明電池充電的過程，橫坐標(biāo)是時(shí)間，縱坐標(biāo)是電壓。在鋰離子電池充電初期，會(huì)有一個(gè)小的電流預(yù)充電過程，即CC預(yù)充電，目的是為了穩(wěn)定正極和負(fù)極的數(shù)據(jù)。之后，當(dāng)電池穩(wěn)定后，可以調(diào)節(jié)到大電流充電，即CC快速充電。

畢竟，輸入恒壓充電表(CV)。關(guān)于鋰離子電池，系統(tǒng)檢測(cè)到電壓達(dá)到4.2v后，開始恒壓充電模式，充電電流逐漸減小，直到小于一定值。

在整個(gè)過程中，不同的電池有不同的充電電流規(guī)格。例如3C產(chǎn)品，電池規(guī)格一般選擇0.1-0.5c，大功率動(dòng)力鋰電池充電規(guī)格一般選擇1C。選擇較低的充電電流也要考慮到電池的安全性。因此，一般所說的快速充電，就是比標(biāo)準(zhǔn)充電電流高幾倍到幾十倍。

有人說，鋰離子電池充電就像倒啤酒，它是快的，灌啤酒是快的，但泡沫是很多的。快速充電節(jié)省了充電時(shí)間，但也會(huì)對(duì)電池本身造成很大的損害。

由于電池內(nèi)部存在極化現(xiàn)象，隨著充放電周期的新增，電池所能承受的最大充電電流也會(huì)減小。當(dāng)充電電流較大且持續(xù)時(shí)，電極上的離子濃度增大，極化程度增大。電池端電壓不能與充電/能量成正比。同時(shí)，大電流充電內(nèi)阻的增大會(huì)導(dǎo)致焦耳熱效應(yīng)(Q=I2Rt)的加劇，從而帶來電解質(zhì)的反應(yīng)分化、產(chǎn)氣等一系列副用途。風(fēng)險(xiǎn)因素的突然新增，會(huì)對(duì)電池安全出現(xiàn)影響，非動(dòng)力鋰電池的壽命必然會(huì)大大縮短。

01積極數(shù)據(jù)

鋰離子電池快速充電的過程就是鋰離子快速遷移并嵌入負(fù)極的過程。正極數(shù)據(jù)的粒度大小會(huì)影響電池在電化學(xué)過程中的響應(yīng)時(shí)間、離子彌散路徑等。研究表明，隨著數(shù)據(jù)晶粒尺寸的減小，鋰離子的彌散系數(shù)增大。但是，隨著數(shù)據(jù)顆粒尺寸的減小，制漿過程中會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的顆粒團(tuán)聚、成分和分散不均的現(xiàn)象。同時(shí)，納米顆粒會(huì)降低電極板的壓實(shí)密度，新增充放電過程中電解液接觸的面積，影響電池的功能。

比較可靠的方法是涂覆法對(duì)正極數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。例如，LFP本身的導(dǎo)電性不是很好。將碳數(shù)據(jù)或其他數(shù)據(jù)涂覆在其表面后，可以提高電導(dǎo)率，有利于電池的快速充電功能。

02-數(shù)據(jù)

鋰離子電池快速充電意味著鋰離子迅速退出并游到陰極，這就要求陰極數(shù)據(jù)具有快速嵌入鋰的能力。用于鋰離子電池快速充電的陰極數(shù)據(jù)包含碳數(shù)據(jù)、鈦酸鋰數(shù)據(jù)等新數(shù)據(jù)。

碳數(shù)據(jù),因?yàn)榍度氲匿嚳赡茴愃朴跐撛诘姆蛛x鋰,鋰離子通常被優(yōu)先是嵌入石墨的傳統(tǒng)充電,但快速充電或低溫條件下,鋰離子可能是分離的外表面形成枝晶鋰。枝晶鋰刺破SEI會(huì)造成Li+二次損耗，降低電池容量。當(dāng)金屬鋰達(dá)到要求的量時(shí)，它會(huì)從負(fù)極長(zhǎng)到膜上，造成電池短路的風(fēng)險(xiǎn)。