LFP batareyalari yaxshi aylanish ko'rsatkichlari bilan ajralib turadi, ammo ularning tezligi uchlik lityum batareyalarga qaraganda sezilarli darajada yomonroq. Shu sababli, LFP batareyalarining tezligini yaxshilashga xom ashyo va formulalar dizayniga e'tibor qaratish orqali erishish mumkin.
I. Lityum temir fosfatning ishlash tezligidagi to'siqlar
Lityum temir fosfat (LiFePO₄, LFP), eng ko'p qo'llaniladigan katod materiallaridan biri sifatida, ikkita asosiy omil tufayli yomon ishlash tezligidan aziyat chekadi: Birinchidan, olivin tarkibidagi uzluksiz FeO₆ tarmog'i past elektron o'tkazuvchanlikka olib keladi (taxminan 10⁻⁹~10⁰S/sm); ikkinchidan, tor bir{2}}oʻlchovli Li⁺ diffuziya kanallari sekin litiy{3}}ion diffuziya tezligiga olib keladi (taxminan 10⁻¹⁴~10⁻¹⁶ sm²/s). Oddiy qilib aytganda, yuqori{7}}zaryadlash va zaryadsizlantirish vaqtida elektron va litiy{8}}ionlarni tashish samaradorligi joriy talabga javob bera olmaydi, bu esa qutblanish kuchayishiga va sig‘imning sezilarli pasayishiga olib keladi.
Quyida materiallar, elektrodlar, elektrolitlardan umumiy dizayn tizimiga qadar takomillashtirish strategiyalari keltirilgan.
II. Asosiy takomillashtirish strategiyalari
1. Katod materialini o'zgartirish:
(1) Nanostruktura - uzatish masofasini qisqartirish:
LFP zarralari hajmini nano o'lchamga qisqartirish Li⁺ ning qattiq fazadagi diffuziya yo'lini sezilarli darajada qisqartirishi, zaryadlash va tushirish vaqtini qisqartirishi mumkin. G'ovakli LFP mikrosferalari (nanozarrachalardan yig'ilgan) yuqori tezlikli ishlash va yuqori hajmli energiya zichligini birlashtirib, ularni amaliylik va ishlashni birlashtirgan afzal yo'nalishga aylantiradi. Biroq, shuni ta'kidlash kerakki, sof nanomateriallar past siqilish zichligiga ega va odatda tezlik ko'rsatkichlari va hajmli energiya zichligini muvozanatlash uchun kattaroq zarrachalar bilan tasniflanishi kerak.
(2) Uglerod qoplamasi - elektron kanallarni ochish
LFP zarralari yuzasini o'tkazuvchan uglerod qatlami bilan bir xilda qoplash eng tijorat jihatdan etuk modifikatsiya usuli hisoblanadi. Uglerod qatlami zarrachalarning o'ziga xos sirt maydonini oshirishi, Li⁺ migratsiya masofasini kamaytirishi va bir vaqtning o'zida o'tkazuvchan tarmoqni qurishi mumkin. Uglerod nanotubalari (CNTs) va grafen kabi ilg‘or uglerod materiallarini joriy etish “nuqta{2}}chiziq-yuzasi” uch o‘lchovli nuqtai nazaridan yuqori samarali elektr o‘tkazuvchan tarmoqni yaratishi va tezlik ko‘rsatkichlarini yanada oshirishi mumkin. Wanrun New Energy kompaniyasining so'nggi patenti qoplama qatlamiga temir karbidini (massa bo'yicha 0,7% ~ 3,1%) kiritish orqali chang qarshiligini va temirning yuvilishini pasaytiradi, bir vaqtning o'zida sig'im, velosipedda ishlash va tezlikni yaxshilashga erishadi.
(3) Ion doping - panjara ichki qismidan tezlashuv
Li joylarida Na⁺ doping to'rning kengayishiga olib kelishi va Li⁺ diffuziya kanallarini kengaytirishi mumkin; Fe saytlarida Ti⁴⁺ dopingi panjara barqarorligini va qaytariladigan quvvatni yaxshilashi mumkin. Chongqing Texnologiya Universitetidagi Lü Venyan tadqiqot guruhi uglerod bilan qoplangan LFPlarga Na-Ti sinergik doping-qo‘llanib, 5C yuqori tezlikda 1000 sikldan so‘ng 100% sig‘imni ushlab turish va kulon samaradorligini 99,54% ga yetkazdi, bu juda zo‘r yuqori tezlikni namoyish etdi-} barqarorlik. Hunan Yunengning yaqinda tasdiqlangan “Koʻp elementli uglerod manbasini oʻzgartirish” patenti, shuningdek, organik ramkalar, kobalt nitrat va mis nitratining sinergik modifikatsiyasi-siloksan bilan payvandlash orqali yaxshilangan tezlik va aylanish barqarorligiga erishadi.
2. Kengaytirilgan sinterlash jarayoni: issiqlik bilan ishlov berish dilemmasidan o'tish
LFP ning karbotermik sintezi odatda 600-800 daraja haroratda amalga oshiriladi. Ushbu haroratda hosil bo'lgan uglerod qatlami past kristallikka ega va uning o'tkazuvchanligi tez zaryadlash talablari uchun etarli emas. Biroq, haroratni oshirish donning qo'pollashishiga olib keladi, bu esa stavkaning ishlashiga salbiy ta'sir qiladi. Xitoyning Gonkong universiteti (Shenchjen) Chjan Mingjian boshchiligidagi jamoa Li Auto bilan hamkorlikda o‘ta tez sinterlash strategiyasini ishlab chiqdi: tijorat LFPni 1000 darajada atigi 10 soniya davomida ta’sir qilish, so‘ngra tez sovutish, bir vaqtning o‘zida sirtdagi uglerod qatlamining kristalliligini yaxshilaydi (O{7}k{7}k{7} defektini kamaytiradi) litiy{13}}ioni diffuziya sig‘imi (Fe/Li antizit tarkibini ikki baravar oshiradi), shu bilan birga nano o‘lchamdagi don hajmini saqlaydi. O'zgartirilgan LFP 5000 tez zaryadlash tsiklidan so'ng atigi 9,8% sig'im pasayishi bilan 25% dan ko'proq ishlash tezligini ko'rsatadi. Bu usul oddiy trubkali pechni kilogramm{14}}miqyosiga-ko‘tarish uchun oddiy o‘zgartirishlar kiritishni talab qiladi, bu esa tijorat materiallari uchun arzon -qayta ishlashdan keyingi yangilanish yo‘lini ta’minlaydi.
3. Supero'tkazuvchi agentni optimallashtirish: uch o'lchovli{1}}o'tkazuvchi tarmoqni qurish
Turli Supero'tkazuvchilar elektrodda turli xil rol o'ynaydi: o'tkazuvchan uglerod qora (SP) nuqtani-qisqa diapazondagi ulanishlarni, uglerod nanotubalari (CNTs) o'rta diapazonli chiziqli-bog'lanishlarni va grafen (GN) tekis uzun{3}}bog'lanishlarni quradi. Birgalikda foydalanilganda, ular "nuqta{6}}chiziq-tekislik" uch o'lchovli sinergik o'tkazgich tarmog'ini hosil qiladi, bu elektrod qarshiligini sezilarli darajada kamaytiradi va batareya tezligi va aylanish tezligini yaxshilaydi. Uchlik kompozit o'tkazuvchan moddalar (uglerod qora + CNTs + grafen) lityum temir fosfat batareyalarida eng yaxshi kinetik ishlash ta'siriga ega ekanligi tasdiqlangan.
4. Elektrolitlarni optimallashtirish: sinergik suyuqlik-faza tezlashuvi
Elektrolit suyuqlik{0}}fazali muhit bo'lib, u orqali Li⁺ musbat va manfiy elektrodlar o'rtasida o'tadi. Elektrolitlarni optimallashtirish tezlikni yaxshilashning ajralmas qismidir. Optimallashtirish yo'nalishlari quyidagilarni o'z ichiga oladi:
Lithium Salt Selection: LiFSI (lithium bisfluorosulfonylimide) has good thermal stability (>200 daraja ) va yuqori ion o'tkazuvchanligi. Uni LiPF₆ bilan birlashtirish (masalan, 3:1 nisbatda) xarajat va tarif ko'rsatkichlarini muvozanatlashi mumkin. Solvent tizimi: Past{7}}qovushqoqlikdagi erituvchilar (masalan, DME, MA) Li⁺ tashishni tezlashtirishi mumkin, ammo xavfsizlikni hisobga olish kerak; FEC qo'shilishi (5% ~ 10%) SEI plyonkaning mustahkamligini yaxshilashi va lityum dendrit shakllanishini bostirishi mumkin.
Funktsional qo'shimchalar: VC (etilen karbonat, 1% ~ 2%) zich SEI plyonka hosil qilishi va interfaal empedansni kamaytirishi mumkin; LiNO₃ va LiFSI birikmasi manfiy elektrodda SEI ni o'z ichiga olgan barqaror Li₃N-qatlamini hosil qilishi mumkin. Optimallashtirilgan elektrolitdan (erituvchi sifatida etilen karbonat + dimetil karbonat + etil metil karbonat, qo'shimchalar sifatida VC, 1,3-PS, FEC va atsetonitril) foydalanganda sig'imni ushlab turish darajasi 900 tsikldan keyin 95,6% ga etadi va 3C zaryaddan keyin 806% zaryad oladi. aylanish tezligini sezilarli darajada yaxshilaydi.
5. Elektrod tuzilmasining dizayni: Gradient porozligini ajratish ionini tashish
An'anaviy bir qatlamli qalin elektrodlarda oqim kollektori yaqinidagi faol moddaning haddan tashqari uzun ion tashish yo'li tufayli reaktsiyada ishtirok etishi qiyin. Ikki qavatli qoplama texnikasidan foydalangan holda, oqim kollektoridan uzoqroqda joylashgan elektrod qoplamasiga g'ovak hosil qiluvchi vosita (masalan, ammoniy bikarbonat) kiritilib, oqim kollektoridan elektrod yuzasiga asta-sekin o'sib boruvchi g'ovaklilik bilan gradient g'ovak strukturasini yaratadi. Tajribalar shuni ko'rsatadiki, gradient g'ovakli ikki qatlamli qalin elektrod (77,3 mkm) xona haroratida 5C tezlikda hamon 40 mAh/g razryadning o'ziga xos quvvatini saqlab turadi, bir xil maydon zichligidagi bir qatlamli elektrod esa 5C razryadning o'ziga xos sig'imi 0 ga teng. elektrod, yuqori siqilish zichligi (2,6 g/sm³ dan katta yoki teng) ichki qarshilikni kamaytirishga va tezlikni yanada yaxshilashga yordam beradi.
Biz haqimizda
Acey Intelligentilmiy-tadqiqot ishlari va yuqori{0}}litiy-batareya uskunalarini ishlab chiqarishga ixtisoslashgan. Biz akkumulyator xujayralari ishlab chiqarish liniyalari (silindrsimon, tanga va qopli hujayralar) va akkumulyator to‘plamini yig‘ish liniyalari uchun -bir to‘xtamli integratsiyalashgan yechimlarni taklif etamiz. Litiy ionli akkumulyatorlar sanoatiga yangi kelganlar uchun oʻz uyali yoki paketli yigʻish liniyalarini yaratmoqchi boʻlganlar uchun biz professional texnik yordam va koʻrsatmalar beramiz. Iltimos, biz bilan bog'laning.