ما هي العوامل التي تؤثر على الشحن السريع للبطارية؟
تسمىبطاريات الليثيوم بطاريات الكرسي الهزاز لأنها تعمل عن طريق تحريك الأيونات المشحونة بين القطبين الموجب والسالب لنقل الشحنة، وذلك لتشغيل دائرة خارجية أو شحنها من مصدر طاقة خارجي. سيكون لبنية البطارية، سواء كانت كهروكيميائية أو فيزيائية، التي تؤثر على نقل الشحنة خلال العملية الكاملة للأيونات والإلكترونات تأثير على أداء الشحن السريع. بالنسبة للبطاريات، إذا كنت ترغب في تحسين أداء الطاقة، فمن الضروري بذل الجهود في جميع جوانب البطارية بأكملها، بما في ذلك القطب الموجب والقطب السالب والإلكتروليت والحجاب الحاجز.
القطب الموجب والقطب السالب
في الواقع، يمكن استخدام جميع أنواع مواد القطب الموجب تقريبًا لصنع بطاريات سريعة قابلة لإعادة الشحن. ويشمل الأداء الرئيسي الذي يجب ضمانه التوصيل والانتشار والعمر والسلامة وأداء المعالجة المناسب. قد تكون هناك اختلافات في المشاكل التي يجب حلها لكل مادة محددة، ولكن يمكن لمواد الأنود الشائعة أن تلبي هذه المتطلبات من خلال سلسلة من التحسينات. تشمل مواد الأنود الشائعة فوسفات حديد الليثيوم والمواد الثلاثية ومواد الليثيوم المنغنيت وغيرها.
عندما يتم شحن بطارية ليثيوم أيون، ينتقل الليثيوم إلى القطب السالب. ستؤدي الإمكانات العالية الناتجة عن تيار الشحن السريع إلى مزيد من إمكانات الكاثود السالبة. عند هذه النقطة، سيزداد ضغط القطب السالب لقبول الليثيوم بسرعة، وسيزداد أيضًا ميل تشعبات الليثيوم. ولذلك، يجب ألا يفي الكاثود أثناء الشحن السريع بالمتطلبات الحركية لانتشار الليثيوم فحسب، بل يجب أن يحل أيضًا مشكلة الأمان الناجمة عن الميل المكثف لتكوين تشعبات الليثيوم. في الواقع، تتمثل الصعوبة التقنية الرئيسية لقلب الشحن السريع في إدخال أيونات الليثيوم في القطب السالب.
في الوقت الحالي، لا تزال مادة القطب السالب المهيمنة في السوق هي الجرافيت (تمثل حوالي 90% من حصة السوق). كان هناك الكثير من التحسينات على مواد الكربون الصلب والكربون اللين في السنوات الأخيرة، في حين أن مادة القطب السالب السيليكونية السالبة هي اتجاه تطوير مهم.
الحجاب الحاجز
بالنسبة لبطارية نوع الطاقة، يوفر العمل الحالي العالي متطلبات أعلى لسلامتها وعمرها. يتم إبعاد غشاء طلاء السيراميك بسرعة بسبب سلامته العالية والشوائب التي يمكن أن تستهلك الإلكتروليت، خاصة لتحسين سلامة البطاريات الثلاثية.
في الوقت الحاضر، يُستخدم الحجاب الحاجز الخزفي بشكل أساسي لطلاء جزيئات الألومينا على سطح الحجاب الحاجز التقليدي. ويتمثل النهج الجديد في تطبيق ألياف الإلكتروليت الصلب على الحجاب الحاجز الذي يتمتع بمقاومة داخلية أقل، ودعم ميكانيكي أفضل للحجاب الحاجز، وميل أقل لسد ثقب الحجاب الحاجز أثناء الخدمة. يتمتع الحجاب الحاجز المطلي بثبات جيد، وليس من السهل أن يتقلص ويتشوه في الدائرة القصيرة حتى لو كانت درجة الحرارة مرتفعة.
المنحل بالكهرباء
للإلكتروليت تأثير كبير على أداء بطارية الليثيوم أيون سريعة الشحن. من أجل ضمان استقرار وسلامة البطارية في تدفق الشحن السريع، يجب أن يفي الإلكتروليت بالخصائص التالية. ألا يتحلل؛ وأن يكون موصلًا بدرجة عالية؛ وأن يكون خاملًا للمادة الموجبة والسالبة ولا يمكن أن يتفاعل أو يذوب.
مفتاح تلبية هذه المتطلبات هو استخدام المواد المضافة والإلكتروليتات الوظيفية. على سبيل المثال، تتأثر سلامة البطاريات الثلاثية السريعة القابلة لإعادة الشحن بشكل كبير. من الضروري إضافة إضافات مختلفة لحمايتها من درجات الحرارة المرتفعة ومثبطات اللهب والشحن الزائد، وذلك لتحسين سلامتها إلى حد ما. كما يعتمد التمدد في درجات الحرارة العالية لبطاريات تيتانات الليثيوم على الإلكتروليت الوظيفي عالي الحرارة لتحسينها.
Chin Trento
