Quels sont les facteurs qui influencent la charge rapide d'une batterie ?
Les batteriesau lithium sont appelées batteries à bascule car elles fonctionnent en déplaçant des ions chargés entre les pôles positif et négatif pour transférer la charge, afin d'alimenter un circuit externe ou de charger à partir d'une source d'énergie externe. La structure de la batterie, qu'elle soit électrochimique ou physique, qui affecte le transfert de charge pendant toute l'opération des ions et des électrons, aura un impact sur la performance de la charge rapide. Pour les batteries, si l'on veut améliorer les performances de puissance, il est nécessaire de faire des efforts sur tous les aspects de la batterie, notamment le pôle positif, le pôle négatif, l'électrolyte et le diaphragme.
Pôle positif et pôle négatif
En fait, presque tous les types de matériaux d'électrode positive peuvent être utilisés pour fabriquer des piles rechargeables rapides. Les principales performances à garantir sont la conductance, la diffusion, la durée de vie, la sécurité et les performances de traitement. Il peut y avoir des différences dans les problèmes à résoudre pour chaque matériau spécifique, mais les matériaux d'anode courants peuvent répondre à ces exigences grâce à une série d'optimisations. Les matériaux d'anode courants comprennent le phosphate de fer lithié, les matériaux ternaires et le manganite lithié, etc.
Lorsqu'une batterie lithium-ion est chargée, le lithium se déplace vers le pôle négatif. Le potentiel élevé apporté par le courant de charge rapide conduit à un potentiel de cathode plus négatif. À ce stade, la pression exercée sur le pôle négatif pour qu'il accepte rapidement le lithium augmente et la tendance à la formation de dendrites de lithium augmente également. Par conséquent, la cathode pendant la charge rapide doit non seulement répondre aux exigences cinétiques de la diffusion du lithium, mais aussi résoudre le problème de sécurité causé par la tendance accrue à la formation de dendrites de lithium. En fait, la principale difficulté technique du noyau de charge rapide est l'insertion d'ions lithium dans la cathode.
Actuellement, le matériau d'électrode négative dominant sur le marché est toujours le graphite (représentant environ 90 % de la part de marché). Ces dernières années, de nombreuses améliorations ont été apportées aux matériaux à base de carbone dur et de carbone mou, et le matériau d'électrode négative à base de silicium constitue un axe de développement important.
Diaphragme
Pour les batteries de puissance, le fonctionnement à courant élevé impose des exigences plus élevées en matière de sécurité et de durée de vie. Le diaphragme à revêtement céramique est rapidement délaissé en raison de sa sécurité élevée et des impuretés qui peuvent consommer l'électrolyte, en particulier pour améliorer la sécurité des batteries ternaires.
Actuellement, le diaphragme en céramique est principalement utilisé pour recouvrir des particules d'alumine sur la surface du diaphragme traditionnel. La nouvelle approche consiste à appliquer des fibres d'électrolyte solide sur le diaphragme, ce qui réduit la résistance interne, améliore le support mécanique du diaphragme et réduit la tendance à boucher le trou du diaphragme en cours d'utilisation. Le diaphragme revêtu présente une bonne stabilité et il n'est pas facile de le contracter et de le déformer en cas de court-circuit, même si la température est élevée.
Électrolyte
L'électrolyte a une grande influence sur les performances de la batterie lithium-ion à charge rapide. Afin d'assurer la stabilité et la sécurité de la batterie dans le flux de charge rapide, l'électrolyte doit répondre aux caractéristiques suivantes. Il ne se décompose pas, il est hautement conducteur, il est inerte pour les matériaux positif et négatif et ne peut pas réagir ou se dissoudre.
La clé pour répondre à ces exigences est d'utiliser des additifs et des électrolytes fonctionnels. Par exemple, la sécurité des piles rechargeables rapides ternaires en est fortement affectée. Il est nécessaire d'ajouter divers additifs pour les protéger contre les températures élevées, les ignifuges et la surcharge, afin d'améliorer leur sécurité dans une certaine mesure. L'expansion à haute température des piles au titanate de lithium dépend également de l'amélioration de l'électrolyte fonctionnel à haute température.
