Nodweddir batris LFP gan berfformiad beicio da, ond mae eu perfformiad cyfradd yn sylweddol waeth na pherfformiad batris lithiwm teiran. Felly, gellir gwella perfformiad cyfradd batris LFP trwy ganolbwyntio ar y deunyddiau crai a'r dyluniad fformiwleiddio.
I. Tagfeydd ym Mherfformiad Cyfradd Ffosffad Haearn Lithiwm
Mae ffosffad haearn lithiwm (LiFePO₄, LFP), fel un o'r deunyddiau catod a ddefnyddir fwyaf, yn dioddef o berfformiad cyfradd gwael oherwydd dau brif ffactor: Yn gyntaf, mae'r rhwydwaith FeO₆ amharhaol yn y strwythur olivine yn arwain at ddargludedd electronig isel (tua 10⁻⁹~10⁻¹⁰ S/cm); yn ail, mae'r un cul-sianeli trylediad Li⁺ dimensiwn yn arwain at gyfradd trylediad ïon lithiwm- araf (tua 10⁻¹⁴~10⁻¹⁶ cm²/s). Yn syml, yn ystod{7}}cyfradd codi tâl a gollwng uchel, ni all yr effeithlonrwydd trafnidiaeth ïon electron a lithiwm gadw i fyny â'r galw presennol, gan arwain at fwy o bolareiddio a gostyngiad sylweddol mewn capasiti.
Mae'r canlynol yn amlinellu strategaethau gwella o ddeunyddiau, electrodau, electrolytau i'r system ddylunio gyffredinol.
II. Strategaethau Gwella Craidd
1. Addasiad Deunydd Cathod:
(1) Nanostrwythuro – Byrhau Pellter Trosglwyddo:
Gall lleihau maint gronynnau LFP i'r nanoscale leihau llwybr trylediad Li⁺ yn sylweddol yn y cyfnod solet, gan leihau'r tâl a'r amser rhyddhau. Mae microsfferau LFP mandyllog (wedi'u cydosod o nanoronynnau) yn cyfuno perfformiad cyfradd uchel a dwysedd ynni cyfeintiol uchel, gan eu gwneud yn gyfeiriad dewisol sy'n cyfuno ymarferoldeb a pherfformiad. Fodd bynnag, dylid nodi bod gan nanomaterials pur ddwysedd cywasgu isel ac fel arfer mae angen eu graddio gyda gronynnau mwy i gydbwyso perfformiad cyfradd a dwysedd ynni cyfeintiol.
(2) Gorchudd Carbon – Agor Sianeli Electron
Gorchuddio wyneb gronynnau LFP yn unffurf â haen garbon dargludol yw'r dull addasu mwyaf aeddfed yn fasnachol. Gall yr haen garbon gynyddu arwynebedd arwyneb penodol y gronynnau, lleihau'r pellter mudo Li⁺, ac adeiladu rhwydwaith dargludol ar yr un pryd. Gall cyflwyno deunyddiau carbon uwch megis nanotiwbiau carbon (CNTs) a graphene adeiladu rhwydwaith dargludol hynod effeithlon o "bwynt-llinell-wyneb" o safbwynt tri dimensiwn, gan wella perfformiad cyfradd ymhellach. Mae patent diweddaraf Wanrun New Energy yn lleihau gwrthedd powdr a thrwytholchi haearn trwy gyflwyno carbid haearn (0.7% ~ 3.1% yn ôl màs) i'r haen cotio, gan gyflawni gwelliannau ar yr un pryd mewn gallu, perfformiad beicio, a pherfformiad cyfradd.
(3) Cyffuriau Ion – Cyflymiad o'r Lattis Interior
Gall Na⁺ Na⁺ ar safleoedd Li achosi ehangiad dellt ac ehangu sianeli trylediad Li; gall dopio Ti⁴⁺ ar safleoedd Fe wella sefydlogrwydd dellt a chapasiti cildroadwy. Defnyddiodd grŵp ymchwil Lü Wenyan ym Mhrifysgol Technoleg Chongqing Na-Ti dopio synergaidd i LFPs wedi'u gorchuddio â charbon, gan gyflawni 100% o gadw capasiti ac effeithlonrwydd coulombig o 99.54% ar ôl 1000 o gylchredau ar gyfradd uchel 5C, gan ddangos sefydlogrwydd hirdymor rhagorol o gyfradd uchel{{{. Mae patent a awdurdodwyd yn ddiweddar gan Hunan Yuneng ar gyfer "Addasu Ffynhonnell Carbon Aml-elfen" hefyd yn cyflawni gwell perfformiad cyfradd a sefydlogrwydd beicio trwy impio metelau siloxane{-fframweithiau organig, nitrad cobalt, ac addasu synergaidd nitrad copr.
2. Proses Sintering Uwch: Torri Trwy'r Dilema Triniaeth Gwres
Mae synthesis carbothermig o LFP fel arfer yn cael ei wneud ar 600-800 gradd . Ar y tymheredd hwn, mae gan yr haen garbon sy'n deillio o hyn grisialu isel, ac mae ei dargludedd yn annigonol ar gyfer gofynion codi tâl cyflym. Fodd bynnag, mae cynyddu'r tymheredd yn arwain at frasu grawn, sy'n effeithio'n negyddol ar berfformiad cyfradd. Mae'r tîm dan arweiniad Zhang Mingjian ym Mhrifysgol Tsieineaidd Hong Kong (Shenzhen) mewn cydweithrediad â Li Auto wedi datblygu strategaeth sintro tra chyflym: datgelu LFP masnachol ar 1000 gradd am ddim ond tua 10 eiliad ac yna oeri cyflym, gan wella ar yr un pryd grisialu haen garbon arwyneb (lleihau diffygion C{{{}}O) a chynhwysedd gwrth-ymlediad lithiwm (gynhwysedd gwrth-ymlediad swmp), a rhagfynegi'r cynnwys gwrth-ymlediad lithiwm swmp. maint grawn nanoscale. Mae'r LFP wedi'i addasu yn dangos gwelliant perfformiad cyfradd o dros 25%, gyda dim ond pydredd capasiti o 9.8% ar ôl 5000 o gylchoedd codi tâl cyflym. Mae'r dull hwn yn gofyn am addasiadau syml yn unig i ffwrnais diwb safonol i gyflawni cilogram-graddfa raddfa-i fyny, gan ddarparu llwybr "uwchraddio ôl-brosesu" cost isel ar gyfer deunyddiau masnachol.
3. Optimeiddio Asiant Dargludol: Adeiladu Rhwydwaith Dargludol Tri Dimensiwn
Mae gwahanol gyfryngau dargludol yn chwarae rolau gwahanol yn yr electrod: mae carbon du dargludol (SP) yn adeiladu pwynt-fel-cysylltiadau amrediad byr, mae nanotiwbiau carbon (CNTs) yn adeiladu cysylltiadau amrediad cyfrwng llinol, ac mae graphene (GN) yn adeiladu cysylltiadau amrediad hir planar. Pan gânt eu defnyddio gyda'i gilydd, maent yn ffurfio rhwydwaith dargludol synergaidd tri dimensiwn o "bwynt-llinell-planar," gan leihau ymwrthedd electrod yn sylweddol a gwella cyfradd batri a pherfformiad beiciau. Mae asiantau dargludol cyfansawdd teiran (carbon du + CNTs + graphene) wedi'u gwirio i gael yr effaith gwella perfformiad cinetig orau mewn batris ffosffad haearn lithiwm.
4. Optimeiddio Electrolyte: Cyflymiad Cyfnod Hylif Synergaidd
Yr electrolyt yw'r cyfrwng cyfnod hylif y mae Li⁺ yn mudo trwyddo rhwng yr electrodau positif a negatif. Mae optimeiddio'r electrolyte yn rhan anhepgor o wella perfformiad cyfradd. Mae'r cyfarwyddiadau optimeiddio yn cynnwys:
Lithium Salt Selection: LiFSI (lithium bisfluorosulfonylimide) has good thermal stability (>200 gradd) a dargludedd ïonig uchel. Gall ei gyfuno â LiPF₆ (ee, mewn cymhareb 3:1) gydbwyso perfformiad cost a chyfradd. System Toddyddion: Gall toddyddion gludedd isel (fel DME, MA) gyflymu cludiant Li⁺, ond rhaid ystyried diogelwch; gall ychwanegu FEC (5% ~ 10%) wella gwydnwch ffilm SEI ac atal ffurfio dendrit lithiwm.
Ychwanegion Swyddogaethol: Gall VC (carbonad ethylene, 1% ~ 2%) ffurfio ffilm SEI drwchus a lleihau rhwystriant rhyngwynebol; gall y cyfuniad o LiNO₃ a LiFSI ffurfio Li₃N- sefydlog sy'n cynnwys haen SEI ar yr electrod negatif. Gan ddefnyddio electrolyte wedi'i optimeiddio (carbonad ethylene + dimethyl carbonate + ethyl methyl carbonate fel toddyddion, VC, 1,3-PS, FEC, ac acetonitrile fel ychwanegion), mae'r gyfradd cadw cynhwysedd yn cyrraedd 95.6% ar ôl 900 o gylchoedd o wefru-rhyddhau 3C a 87% o gylchrediad ar ôl 1000C, gan wella'n sylweddol y gyfradd beicio ar ôl 1000C.
5. Dylunio Strwythur electrod: Graddiant mandylledd Datgysylltu Cludiant Ion
Mewn electrodau trwchus haen sengl traddodiadol, mae'r deunydd gweithredol ger y casglwr presennol yn anodd cymryd rhan yn yr adwaith oherwydd y llwybr cludo ïon rhy hir. Trwy ddefnyddio techneg cotio haen ddwbl, cyflwynir asiant ffurfio mandwll (fel amoniwm bicarbonad) i'r cotio electrod sydd wedi'i leoli i ffwrdd o'r casglwr cerrynt, gan adeiladu strwythur mandwll graddiant gyda mandylledd sy'n cynyddu'n raddol o'r casglwr cerrynt i'r wyneb electrod. Mae arbrofion yn dangos bod yr electrod mandwll graddiant dwbl haen drwchus (77.3 μm) yn dal i gynnal cynhwysedd rhyddhau penodol o 40 mAh/g ar gyfradd 5C ar dymheredd yr ystafell, tra bod gan yr electrod haen sengl gyda'r un dwysedd areal allu rhyddhau penodol o 5C o 0. Mae'r strwythur mandwll graddiant yn hyrwyddo dwysedd digonol o gludo electrod o fewn yr electrod cryno, tra'n hyrwyddo trafnidiaeth drwchus o fewn yr electrod cywasgu uchel. na neu'n hafal i 2.6 g / cm³) yn helpu i leihau ymwrthedd mewnol a gwella perfformiad cyfradd ymhellach.
Amdanom Ni
Acey Deallusyn arbenigo mewn ymchwil a datblygu a gweithgynhyrchu offer batri lithiwm ïon uchel. Rydym yn cynnig datrysiadau un stop integredig ar gyfer llinellau cynhyrchu celloedd batri (celloedd silindrog, darnau arian a chodyn) a llinellau cydosod pecynnau batri. Ar gyfer newydd-ddyfodiaid i'r diwydiant batri ïon lithiwm sydd am sefydlu eu llinellau cydosod cell neu becyn eu hunain, rydym yn darparu cymorth technegol proffesiynol ac arweiniad. Mae croeso i chi gysylltu â ni.