Quais são os fatores que afetam a carga rápida da bateria?

As bateriasde lítio são chamadas de baterias de cadeira de balanço, pois funcionam movendo íons carregados entre os polos positivo e negativo para transferir carga, de modo a alimentar um circuito externo ou carregar a partir de uma fonte de energia externa. A estrutura da bateria, seja ela eletroquímica ou física, que afeta a transferência de carga durante toda a operação de íons e elétrons, terá um impacto no desempenho do carregamento rápido. No caso das baterias, se você quiser melhorar o desempenho de energia, é necessário fazer esforços em todos os aspectos da bateria como um todo, incluindo principalmente o polo positivo, o polo negativo, o eletrólito e o diafragma.

Polo positivo e polo negativo

Na verdade, quase todos os tipos de materiais de eletrodos positivos podem ser usados para fabricar baterias recarregáveis rápidas. O principal desempenho que precisa ser garantido inclui condutância, difusão, vida útil, segurança e desempenho de processamento adequado. Pode haver diferenças nos problemas a serem resolvidos para cada material específico, mas os materiais de ânodo comuns podem atender a esses requisitos por meio de uma série de otimizações. Os materiais de ânodo comuns incluem fosfato de ferro e lítio, materiais ternários e manganita de lítio, etc.

Quando uma bateria de íons de lítio é carregada, o lítio se move para o polo negativo. O alto potencial gerado pela corrente de carga rápida levará a um potencial de cátodo mais negativo. Nesse ponto, a pressão do polo negativo para aceitar o lítio rapidamente aumentará, e a tendência de dendritos de lítio também aumentará. Portanto, o cátodo durante o carregamento rápido deve não apenas atender aos requisitos cinéticos da difusão de lítio, mas também resolver o problema de segurança causado pela tendência intensificada de formação de dendritos de lítio. Na verdade, a principal dificuldade técnica do núcleo de carregamento rápido é a inserção de íons de lítio no cátodo.

Atualmente, o material de eletrodo negativo dominante no mercado ainda é o grafite (responsável por cerca de 90% da participação de mercado). Nos últimos anos, houve muitas melhorias nos materiais de carbono duro e carbono macio, e o material de eletrodo negativo de silício é uma importante direção de desenvolvimento.

Diafragma

No caso da bateria do tipo de energia, o trabalho com alta corrente proporciona requisitos mais elevados para sua segurança e vida útil. O diafragma de revestimento de cerâmica está sendo rapidamente afastado devido à sua alta segurança e às impurezas que podem consumir o eletrólito, especialmente para melhorar a segurança das baterias ternárias.

Atualmente, o diafragma de cerâmica é usado principalmente para revestir partículas de alumina na superfície do diafragma tradicional. A nova abordagem é aplicar fibras de eletrólito sólido ao diafragma, que tem menor resistência interna, melhor suporte mecânico do diafragma e menor tendência de obstruir o orifício do diafragma durante o serviço. O diafragma revestido tem boa estabilidade e não é fácil se contrair e deformar no curto-circuito, mesmo que a temperatura esteja alta.

Eletrólito

O eletrólito tem grande influência no desempenho da bateria de íons de lítio de carga rápida. Para garantir a estabilidade e a segurança da bateria no fluxo de carga rápida, o eletrólito deve atender às seguintes características. Ele não se decompõe, é altamente condutor, é inerte para o material positivo e negativo e não pode reagir nem se dissolver.

O segredo para atender a esses requisitos é usar aditivos e eletrólitos funcionais. Por exemplo, a segurança das baterias recarregáveis rápidas ternárias é muito afetada por isso. É necessário adicionar vários aditivos para protegê-las contra alta temperatura, retardante de chamas e sobrecarga, de modo a melhorar sua segurança até certo ponto. A expansão em alta temperatura das baterias de titanato de lítio também depende do eletrólito funcional de alta temperatura para melhorar.