Y rhesymau pam na ellir codi tâl ar batris lithiwm-ion yn gyflym

Ar gyfer cerbydau trydan batri lithiwm-ion pur, mae anhawster codi tâl yn dal i fod yn broblem fawr, felly mae "codi tâl cyflym" wedi dod yn gimig i lawer o weithgynhyrchwyr. Yn fy marn bersonol, mae angen dadansoddi problem codi tâl cyflym batris lithiwm o ddwy lefel.

O safbwynt y gell batri, mae perfformiad cyfradd batris lithiwm-ion yn cael ei gyfyngu gan nodweddion trosglwyddo cynhenid ​​y system cyfuniad deunydd electrod positif / electrolyt / electrod negyddol, ac ar y llaw arall, mae'r broses electrod a dyluniad strwythur celloedd hefyd. cael effaith sylweddol ar berfformiad y gyfradd.
Fodd bynnag, o ran ymddygiad dargludiad a thrafnidiaeth cludwyr mwyaf cynhenid, nid yw batris lithiwm yn addas ar gyfer codi tâl cyflym. Mae ymddygiad dargludiad a chludiant cludwr cynhenid ​​system batri lithiwm yn dibynnu ar sawl prif ffactor, gan gynnwys dargludedd y deunyddiau electrod positif a negyddol, cyfernod tryledu ïonau lithiwm, a dargludedd yr electrolyt organig. Yn seiliedig ar y mecanwaith adwaith gwreiddio, cyfernod trylediad ïonau lithiwm mewn deunyddiau electrod positif (olivine mewn sianeli ïon un-dimensiwn, deunyddiau haenog mewn sianeli dau ddimensiwn, a deunyddiau electrod positif spinel mewn sianeli tri dimensiwn) a graffit electrod negyddol deunyddiau electrod (strwythurau haenog) yn gyffredinol nifer o orchmynion maint yn is na'r cyson cyfradd o adweithiau rhydocs heterogenaidd mewn batris eilaidd dyfrllyd.

 

 

Ar ben hynny, mae dargludedd ïon electrolytau organig yn ddau orchymyn maint yn is na electrolytau batri eilaidd dyfrllyd (asidau cryf neu fasau). Mae gan arwyneb electrod negyddol batris lithiwm haen o ffilm SEI, ac mewn gwirionedd, mae perfformiad cyfradd batris lithiwm yn cael ei reoli i raddau helaeth gan ymlediad ïonau lithiwm yn y ffilm SEI. Oherwydd y polareiddio llawer mwy difrifol o electrodau powdr mewn electrolytau organig o'i gymharu â systemau dyfrllyd, mae arwyneb yr electrod negyddol yn dueddol o gael dyddodiad lithiwm o dan amodau chwyddiad uchel neu dymheredd isel, gan achosi peryglon diogelwch difrifol.
Yn ogystal, o dan amodau codi tâl cyfradd uchel, mae dellt y deunydd electrod positif yn dueddol o gael ei niweidio, a gall haen graffit yr electrod negyddol hefyd gael ei niweidio. Bydd y ffactorau hyn yn cyflymu'r dirywiad gallu, gan effeithio'n ddifrifol ar fywyd gwasanaeth batris pŵer. Felly, mae nodweddion hanfodol adweithiau gwreiddio yn pennu nad yw batris lithiwm-ion yn addas ar gyfer codi tâl cyfradd uchel. Mae canlyniadau'r ymchwil wedi cadarnhau y bydd bywyd beicio batris unigol o dan y modd codi tâl cyflym a rhyddhau cyflym yn gostwng yn sylweddol, a bydd perfformiad y batri yn dirywio'n sylweddol yn y camau defnydd diweddarach.

Wrth gwrs, efallai y bydd rhai darllenwyr yn gofyn, a all batris titanate lithiwm gael eu codi a'u rhyddhau ar gyfraddau uchel?
Gellir esbonio perfformiad cyfradd titanate lithiwm gan ei strwythur grisial a'i gyfernod trylediad ïon. Fodd bynnag, mae dwysedd ynni batris titanate lithiwm yn isel iawn, a chyflawnir eu defnydd pŵer trwy aberthu dwysedd ynni, sy'n arwain at gost ynni uned uchel batris titanate lithiwm. Mae cost-effeithiolrwydd isel yn pennu na all batris titanate lithiwm ddod yn brif ffrwd datblygiad batri lithiwm. Mewn gwirionedd, mae'r duedd gwerthiant swrth o batris Toshiba SCiB yn Japan yn y blynyddoedd diwethaf eisoes wedi dangos y broblem.
Ar lefel y gell, gellir gwella perfformiad y gyfradd o safbwynt proses electrod a dyluniad strwythur celloedd, megis gwneud yr electrodau'n deneuach neu gynyddu cyfran yr asiantau dargludol, sy'n ddulliau technegol a ddefnyddir yn gyffredin. Yn waeth byth, mae rhai gweithgynhyrchwyr wedi troi at ddulliau eithafol megis tynnu thermistorau o'r celloedd batri a thewychu'r casglwr presennol. Mewn gwirionedd, mae llawer o gwmnïau batri pŵer domestig yn ystyried data cyfradd uchel eu batri pŵer LFP yn 30C neu hyd yn oed 50C fel uchafbwynt technolegol.
Yr hyn y mae'r awdur eisiau ei nodi yma yw ei fod yn ddealladwy fel dull profi, ond yr allwedd yw pa newidiadau sydd wedi digwydd y tu mewn i'r gell batri. Efallai bod codi tâl a gollwng chwyddiad uchel hirdymor wedi niweidio strwythur y deunyddiau electrod positif a negyddol, ac mae lithiwm eisoes wedi gwaddodi o'r electrod negyddol. Mae'r materion hyn yn gofyn am ddefnyddio rhai dulliau canfod in-situ (fel SEM, XRD, a diffreithiant niwtronau) i egluro. Yn anffodus, nid oes bron unrhyw adroddiadau ar gymhwyso'r dulliau canfod in-situ hyn mewn cwmnïau batri domestig.
Mae'r awdur hefyd yn atgoffa darllenwyr i roi sylw i'r gwahaniaeth rhwng prosesau codi tâl a rhyddhau batris lithiwm-ion. Yn wahanol i'r broses codi tâl, nid yw batris lithiwm-ion yn achosi difrod mor ddifrifol i'r batri wrth ei ryddhau ar gyfradd uwch (gwneud gwaith allanol) â chodi tâl cyflym, sy'n debyg i fatris eilaidd eraill sy'n seiliedig ar ddŵr. Fodd bynnag, ar gyfer y defnydd ymarferol o gerbydau trydan, mae'r galw am godi tâl cyfradd uchel (codi tâl cyflym) yn ddiamau yn fwy brys na rhyddhau cyfredol uchel.

Ar lefel y pecyn batri, bydd y sefyllfa'n dod yn fwy cymhleth. Yn ystod y broses codi tâl, nid yw foltedd codi tâl a cherrynt gwahanol fatris unigol yn gyson, a fydd yn anochel yn achosi i amser codi tâl y batri pŵer fod yn fwy nag amser y batri unigol. Mae hyn yn golygu, er y gall technoleg codi tâl confensiynol hefyd godi tâl ar un batri i hanner ei gapasiti mewn 30 munud, bydd y pecyn batri yn bendant yn fwy na'r amser hwn, sydd i ryw raddau yn golygu nad yw manteision technoleg codi tâl cyflym yn amlwg iawn.
Yn ogystal, yn ystod y defnydd (rhyddhau) o batris lithiwm-ion, nid yw'r defnydd o'u gallu yn gysylltiedig yn llinol â'r amser rhyddhau, ond yn hytrach mae'n gostwng yn gyflym dros amser. Er enghraifft, os oes gan gar trydan penodol ystod gyrru gwefr lawn o 200 cilomedr, yna ar ôl iddo yrru 100 cilomedr fel arfer, efallai y bydd gan y batri pŵer 80% o'i gapasiti o hyd. Pan fydd gallu'r batri yn parhau i fod yn 50%, efallai mai dim ond 50 cilomedr y gall y car trydan ei deithio.
Mae nodwedd batris lithiwm-ion yn dweud wrthym fod codi tâl dim ond hanner neu 80% o'r batri pŵer yn gwbl annigonol i ddiwallu anghenion defnydd gwirioneddol cerbydau trydan. Er enghraifft, mae technoleg codi tâl cyflym a hyrwyddir yn eang Tesla, yn fy marn i, mewn gwirionedd yn gimig yn hytrach nag un ymarferol. Ar ben hynny, bydd codi tâl cyflym yn dirywio'n ddifrifol oes a pherfformiad y batri, ac yn dod â pheryglon diogelwch.
Gan nad yw batris lithiwm yn gynhenid ​​​​addas ar gyfer codi tâl cyflym, yn ddamcaniaethol, gall y modd cyfnewid batri wneud iawn am eu diffygion mewn codi tâl cyflym. Er y gall dylunio'r batri pŵer fel math plug-in ddod â phroblemau cryfder strwythurol a phroblemau inswleiddio trydanol ar gyfer y cerbyd cyfan, yn ogystal â heriau gwych o ran safonau batri ac esgusodion, credaf yn bersonol fod y modd hwn yn ateb ymarferol yn dechnegol (yn unig ar y lefel dechnegol) i ddatrys y broblem o godi tâl cyflym o batris lithiwm-ion.
Ym marn yr awdur, mae'r rheswm pam nad oes gan y "model rhentu batri + cyfnewid batri" gynsail llwyddiannus ar raddfa fyd-eang nid yn unig oherwydd arferion defnyddwyr (mae perchnogion ceir yn credu mai batris, fel ceir, yw eu heiddo preifat), ond hefyd oherwydd y dosbarthiad enfawr o fuddion sydd wedi'u cuddio y tu ôl i safonau technegol. Mewn gwledydd Gorllewinol sy'n canolbwyntio'n fawr ar y farchnad, mae'r anhawster o ddatrys y broblem hon yn llawer mwy nag yn Tsieina. Yn fy marn bersonol i, efallai y bydd gan y modd cyfnewid batri botensial datblygu sylweddol yn y meysydd lle mae cerbydau trydan pur, megis bysiau a thacsis, yn cael eu defnyddio'n bennaf yn Tsieina yn y dyfodol.