登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
不同脉冲占空比对脉冲充电的影响
脉冲充电中的负电流放电时间对充电快慢有,一定影响, 放电时间越长, 充电越慢; 保持相同平均电流充电时, 放电时间越长。从下表可以看出,不同占空比对效率和充入电量有明确的影响趋势,但数值差异不是很大。与此相关的,还有两个重要参数,充电时间和温度没有显示。
因此,选择脉冲充电优于持续恒流充电,具体选择占空比,则需要重点考虑电池温升和充电时间诉求。
每一种锂电池在不同状态参数和环境参数下都存在一个最优充电电流值,那么,从电池结构上看,影响这个最优充电值的因素都有哪些。
充电的微观过程
锂电池被称为“摇椅型”电池,带电离子在正负极之间运动,实现电荷转移,给外部电路供电或者从外部电源充电。具体的充电过程中,外电压加载在电池的两极,锂离子从正极材料中脱嵌,进入电解液中,同时产生多余电子通过正极集流体,经外部电路向负极运动;锂离子在电解液中从正极向负极运动,穿过隔膜到达负极;经过负极表面的SEI膜嵌入到负极石墨层状结构中,并与电子结合。
在整个离子和电子的运行过程中,对电荷转移产生影响的电池结构,无论电化学的还是物理的,都将对快速充电性能产生影响。
快充,对电池各部分的要求
对于电池来说,如果要提升功率性能,需要在电池整体的各个环节中都下功夫,主要包括正极、负极、电解液、隔膜和结构设计等。
正极
实际上,各种正极材料几乎都可以用来制造快充型电池,主要需要保证的性能包括电导(减少内阻)、扩散(保证反应动力学)、寿命(不需要解释)、安全(不需要解释)、适当的加工性能(比表面积不可太大,减少副反应,为安全服务)。当然,对于每种具体材料要解决的问题可能有所差异,但是我们一般常见的正极材料都可以通过一系列的优化来满足这些要求,但是不同材料也有所区别:
A、磷酸铁锂可能更侧重于解决电导、低温方面的问题。进行碳包覆,适度纳米化(注意,是适度,绝对不是越细越好的简单逻辑),在颗粒表面处理形成离子导体都是最为典型的策略。
B、三元材料本身电导已经比较好,但是其反应活性太高,因此三元材料少有进行纳米化的工作(纳米化可不是什么万金油式的材料性能提升的解药,尤其是在电池领域中有时还有好多反作用),更多在注重安全性和抑制(与电解液的)副反应,毕竟目前三元材料的一大命门就在于安全,近来的电池安全事故频发也对此方面提出了更高的要求。
C、锰酸锂是则对于寿命更为看重,目前市面上也有不少锰酸锂系的快充电池。
负极
锂离子电池充电的时候,锂向负极迁移。而快充大电流带来的过高电位会导致负极电位更负,此时负极迅速接纳锂的压力会变大,生成锂枝晶的倾向会变大,因此快充时负极不仅要满足锂扩散的动力学要求,更要解决锂枝晶生成倾向加剧带来的安全性问题,所以快充电芯实际上主要的技术难点为锂离子在负极的嵌入。
A、目前市场上占有统治地位的负极材料仍然是石墨(占市场份额的90%左右),根本原因无他——便宜(你们天天嫌电池贵,叹号!),以及石墨综合的加工性能、能量密度方面都比较优秀,缺点相对较少。石墨负极当然也有问题,其表面对于电解液较为敏感,锂的嵌入反应带有强的方向性,因此进行石墨表面处理,提高其结构稳定性,促进锂离子在基上的扩散是主要需要努力的方向。
B、硬碳和软碳类材料近年来也有不少的发展:硬碳材料嵌锂电位高,材料中有微孔因此反应动力学性能良好;而软碳材料与电解液相容性好,MCMB材料也很有代表性,只是硬软碳材料普遍效率偏低,成本较高(而且想像石墨一样便宜恐怕从工业角度上看希望不大),因此目前用量远不及石墨,更多用在一些特种电池上。
C、有人会问笔者钛酸锂如何。简单说一下:钛酸锂的优点是功率密度高,较安全,缺点也明显,能量密度很低,按Wh计算成本很高。因此作者对于钛酸锂电池的观点一直是:是一种有用的在特定场合下有优势的技术,但是对于很多对成本、续航里程要求较高的场合并不太适用。
D、硅负极材料是重要的发展方向,松下的新型18650电池已经开始了对此类材料的商用进程。但是如何在纳米化追求性能与电池工业对于材料的一般微米级的要求方面达到一个平衡,仍是比较有挑战性的工作。
隔膜
对于功率型电池,大电流工作对其安全、寿命上提供了更高的要求。隔膜涂层技术是绕不开的,陶瓷涂层隔膜因为其高安全、可以消耗电解液中杂质等特性正在迅速推开,尤其对于三元电池安全性的提升效果格外显著。陶瓷隔膜目前主要使用的体系是把氧化铝颗粒涂布在传统隔膜表面,比较新颖的做法是将固态电解质纤维涂在隔膜上,这样的隔膜的内阻更低,纤维对于隔膜的力学支撑效果更优,而且在服役过程中其堵塞隔膜孔的倾向更低。涂层以后的隔膜,稳定性好,即使温度比较高,也不容易收缩变形导致短路,清华大学材料学院南策文院士课题组技术支持的江苏清陶能源公司在此方面就有一些代表性的工作,隔膜如下图所示。
涂布固态电解质纤维的隔膜
电解液
电解液对于快充锂离子电池的性能影响很大。要保证电池在快充大电流下的稳定和安全性,此时电解液要满足以下几个特性:A)不能分解,B)导电率要高,C)对正负极材料是惰性的,不能反应或溶解。如果要达到这几个要求,关键要用到添加剂和功能电解质。比如三元快充电池的安全受其影响很大,必须向其中加入各种抗高温类、阻燃类、防过充电类的添加剂保护,才能一定程度上提高其安全性。而钛酸锂电池的老大难问题,高温胀气,也得靠高温功能型电解液改善。
电池结构设计
典型的一个优化策略就是叠层式VS卷绕式,叠层式电池的电极之间相当于是并联关系,卷绕式则相当于是串联,因此前者内阻要小的多,更适合用于功率型场合。另外也可以在极耳数目上下功夫,解决内阻和散热问题。此外使用高电导的电极材料、使用更多的导电剂、涂布更薄的电极也都是可以考虑的策略。
总之,影响电池内部电荷移动和嵌入电极孔穴速率的因素,都会影响锂电池快速充电能力。
主流厂家快充技术路线概览
CATL
对于正极,宁德时代开发了“超电子网”技术,使得磷酸铁锂具有优异的电子导电性能;在负极石墨表面,采用了“快离子环”技术修饰,修饰后的石墨兼顾超级快充和高能量密度的特性,快充时负极不再出现过量副产物,使其具备4-5C快充能力,实现10-15分钟快充充电,并能保证系统级别70wh/kg以上的能量密度,实现10000次的循环寿命(话说这个寿命蛮高的)。热管理方面,其热管理系统,充分识别固定化学体系在不同温度和SOC下的“健康充电区间”,极大拓宽锂电池的运营温度。
沃特玛
沃特玛最近不太好,咱们只论技术。沃特玛使用的粒径更小的磷酸铁锂,目前市场上普遍的磷酸铁锂粒径在300~600nm之间,而沃特玛只用100~300nm的磷酸铁锂,这样锂离子将拥有更快的迁移速度,能够更大倍率的电流进行充放电。在电池以外的系统上,加强以热管理系统和系统安全设计。
微宏动力
早期,微宏动力选择了能承受快充大电流、具有尖晶石结构的钛酸锂+多孔复合碳做负极材料;为了避免快充时高功率电流对电池安全性造成的威胁,微宏动力结合不燃烧电解液、高孔隙率高透气性隔膜技术以及STL智能热控流体技术,在实现电池快充时保障电池的安全性。
2017年,其发布了新一代高能量密度电池,采用高容量高功率锰酸锂正极材料,单体能量密度达到170wh/kg,实现15分钟快充,目标定位于兼顾寿命和安全问题。
珠海银隆
钛酸锂负极,宽工作温度范围和大充放电倍率著称,具体技术方案,没有明确资料显示。展会上与工作人员交谈,据称其快充已经可以实现10C,寿命20000次。
快充技术的未来
电动汽车快充技术,是历史的方向还是昙花一现过眼云烟,其实现在众说纷纭,并没有定论。作为解决里程焦虑的一个备选方案,它与电池能量密度和整体用车成本放在一个平台去考量。
能量密度与快充性能,在同一只电池中,可以说是不相容的两个方向,不可兼得。电池能量密度的追求,目前看是主流。当能量密度足够高,一台车装载电量足够大,足以避免所谓“里程焦虑”,电池倍率充电性能的需求就会降低;同时,电量大了,如果电池度电成本不够低,那么是否要可丁可卯的购买足以“不焦虑”的电量,就需要消费者做出选择,这么一想,快充就有存在的价值。另外一个角度,就是昨天提到的快充配套设施成本,这当然是整个社会推电动化的成本的一部分。
一句站着不腰疼的话总结陈词,快充技术是否能够得到大面积推广,能量密度和快充技术谁发展的快,两个技术谁降成本降得狠,可能对其未来前途起到相当的决定性作用。
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
北京市政府参事、中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高在2024中关村论坛年会期间表示,新能源的协同协调发展和互动式发展将是下一阶段中国新型能源体系发展的主基调。在28日国务院参事室主办的2024中关村论坛平行论坛——“创新驱动助力绿色发展论坛”上,欧阳明高表示,中国迎来新能源发展革命的爆发
据国家电网智慧车联网平台预测,今年“五一”假期,全国多地高速公路将迎来充电高峰,全国高速公路日均充电次数将超30万次,较去年同期增长超50%,单日充电次数峰值较春节假期也有望超50%。为应对“五一”期间高速公路充电高峰,全国多地加大了充电桩的升级改造。天津在节前完成了103台充电桩升级改造
中共中央政治局常委、国务院总理李强4月28日在2024北京国际汽车展览会调研。他强调,要深入落实习近平总书记关于推动汽车产业高质量发展的重要指示精神,大力发展智能网联新能源汽车,坚持以科技创新引领产业创新,深化拓展开放合作,促进汽车产业高端化、智能化、绿色化升级,更好满足和创造市场需求
近日,广州市人民政府印发广州市推动大规模设备更新和消费品以旧换新实施方案。文件提出,推进存量煤电机组节煤降耗、供热和灵活性改造,支持煤电机组应用碳捕集利用与封存(CCUS)技术设备。支持燃煤燃气电厂灵活配储,推广储能设备应用。推动已达或临近寿命期的充换电、港口岸电、光伏设备更新改造。
4月28日,据AITO汽车官微消息,2024年4月26日16时34分左右,一辆问界M7Plus在山西运城发生严重交通事故,对于事故中出现的人员伤亡,我们深表痛心,对遇难者表示沉痛的哀悼。根据国家平台数据接入管理规定,获悉该车辆发生事故时车速115公里/小时,安全气囊正常打开,动力电池包特性均正常。我们正在积
在车展现场,一场场发布会紧锣密鼓进行,车企争相秀出自家真功夫。站在新能源汽车发展的新赛点,汽车产业以技术创新为驱动的发展方向,带着发展的新理念、新成就,迈入发展新阶段。“今天体验了一圈国产车,我是见一辆爱一辆。”360集团创始人周鸿祎一身红衣坐在一辆车上,成为2024北京国际车展(下称
北极星储能网获悉,4月24日,商务部、财政部等7部门发布关于印发《汽车以旧换新补贴实施细则》的通知。自本细则印发之日至2024年12月31日期间,对个人消费者报废国三及以下排放标准燃油乘用车或2018年4月30日前(含当日,下同)注册登记的新能源乘用车,并购买纳入工业和信息化部《减免车辆购置税的新
全球视野,中国制造。4月25日,由深圳市战略性新兴产业发展促进会,PNEEXPO组委会、印尼米奥兰特主办,英特尔大湾区科技创新中心联合主办的“印尼电车及周边配套对接交流会”,在英特尔大湾区科技创新中心19楼成功召开,本次会议得到了PERIKLINDO印尼电动汽车工业协会的支持,车桩网,索比储能,北极星
如果你最近和燃油车主聊天,他们可能不会关注小米SU7卖得好不好,也不会关注谁家又出了新车,而是大概率会向你诉苦,如今的油价一涨再涨,每一脚踩下去都是钱,出门开车都没法痛痛快快地开了。4月17日0点,油价迎来2024年最大上调,此次油价上涨是2024年的“第5次”上涨,经过这一轮调整后,92#汽油价
最近,盐城供电公司配合市政府出台了《江苏省盐南高新区居住区电动汽车充电设施建设“一区一策”方案(试行)》,文件规范了既有小区充电设施统筹改造原则及各主管部门职责,并对改造规划方案进行公示,极大提升居民获得感,为新能源汽车基础设施在基层社区的推广、落地提供了有益的实践范本。随着我国
过去“10年来动力电池能量密度提升3倍,成本下降80%以上。”中国科学院院士欧阳明高表示。实际上,对于300Wh/kg能量密度的动力电池,行业目前已经司空见惯。国务院办公厅印发的《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》指出,到2025年动力电池单体比能量达到400Wh/kg,2030年能量密度达到500Wh/kg。随
近日,黄河明珠水利水电建设有限公司南阳回龙运维项目部与业主单位紧密配合,成功完成了生活区充电桩的安装工作。接到安装任务后,该项目部迅速行动,制定施工方案,组织专业人员对现场进行了详细勘察和规划。在安装过程中,项目部合理安排施工进度,确保每一道工序都严格按照规范进行。同时,及时与业
据国家电网智慧车联网平台预测,今年“五一”假期,全国多地高速公路将迎来充电高峰,全国高速公路日均充电次数将超30万次,较去年同期增长超50%,单日充电次数峰值较春节假期也有望超50%。为应对“五一”期间高速公路充电高峰,全国多地加大了充电桩的升级改造。天津在节前完成了103台充电桩升级改造
北极星储能网获悉,4月23日,交通运输部办公厅发布关于公布第二批智能交通先导应用试点项目(自动驾驶和智能建造方向)的通知。文件提出,务实推动技术应用。试点工作要坚持应用导向,立足实际场景、面向实际需求,聚焦智能交通技术与交通运输业务的深度融合,以新技术赋能提升运输服务效率、提高基础
4月24日,特锐德发布2023年年报,2023年,特锐德实现营业总收入146.02亿元,较上年同期增长25.56%;归属于上市公司股东的净利润达4.91亿元,较上年同期增长80.44%;经营活动产生的现金流量净额13.45亿,较上年同期增长10.62%。年报中提到,特锐德业务主要分为电力设备“智能制造+集成服务”业务以及电
4月27日,特锐德发布2024年一季度报,其中显示,报告期内营收25.67亿,比上年同期增加29.93%,归属于上市公司股东的净利润6159.57亿,比上年同期增加203.18%,归属于上市公司股东的扣除非经常性损益的净利润4733.26亿,比上年同期增加748.12%。
最近,盐城供电公司配合市政府出台了《江苏省盐南高新区居住区电动汽车充电设施建设“一区一策”方案(试行)》,文件规范了既有小区充电设施统筹改造原则及各主管部门职责,并对改造规划方案进行公示,极大提升居民获得感,为新能源汽车基础设施在基层社区的推广、落地提供了有益的实践范本。随着我国
4月19日,安徽省合肥市滨湖印小区住户李嘉文购置了一台新能源汽车,准备给自家停车位安装充电桩。他拨打95598供电服务热线后,当天下午,合肥供电公司包河供电分公司客户经理郭佳佳上门勘查,制订充电桩接电方案。4月21日,装表接电完成。截至目前,合肥新能源汽车保有量突破26万辆。合肥供电公司不断
“现在给车子充电方便多了,再也不用像过去一样东奔西走,真是太棒了!”4月21日,安徽省合肥市滨湖康园小区居民张春生对家门口新设立的智能移动充电机器人赞不绝口。在国网安徽合肥供电公司客户经理姚先君指引下,张春生驾驶新能源车停靠于小区的南区北广场一角的机器人旁。和普通充电桩使用方法基本
北极星储能网获悉,据奥迪中国消息,4月25日,奥迪宣布,奥迪与保时捷宣布在华开展充电网络合作,向其用户开放各自品牌充电站。自2024年下半年起,奥迪与保时捷用户可以使用来自双方品牌遍布中国50个城市的超过900根充电桩。
记者从中国汽车流通协会相关部门了解到,4月上半月,我国新能源乘用车零售渗透率首次突破50%。该协会的乘用车市场联席分会的数据显示,4月1日至14日,我国新能源乘用车市场零售26万辆,同比增长32%,4月上半月,新能源乘用车零售渗透率为50.39%,首次超过传统燃油乘用车。近二十年来,新能源汽车以惊人
4月22日,浙江省平湖市印发平湖市进一步推动经济高质量发展若干政策(平政发〔2024〕10号),其中提到,适度超前建设农村电网,重点支持乡村公共充电设施建设及运营,支持新建乡村充电设施100根左右。鼓励结合实际情况,推进分布式光伏规模化开发。原文如下:平湖市人民政府关于印发平湖市进一步推动经
北极星储能网讯,4月26日上午,广东省佛山市顺德区招商局与广东安洋博创智能科技有限公司举行签约仪式,安洋智能的“智能化锂电池生产设备产业基地项目”落地北滘镇拓野零碳智造产业园。项目计划租用1.5万平方米厂房,投资额1亿元,固定资产投资额不少于1500万元,3年内累计经济贡献不低于3000万元。厂
得益于全球节能减排趋势,近年来新能源汽车快速发展,三电(电机电控电池)是衡量车辆品质的重要因素,电池质量更是重中之重,全球锂电池市场需求随之迅猛增长,预测在2025年达到1,223亿瓦时的总需求。锂电行业产业链可分为:锂电制造、锂电应用、锂电回收等。锂电制造:电芯制造(前段)—电芯装配(
近日,由无锡市检验检测认证研究院筹建的国家高端储能产品质量检验检测中心(江苏)获得国家市场监督管理总局批准成立(国市监检测函〔3034〕53号)。该中心是长三角地区唯一的“国字号”储能领域质检中心,填补了区域内“储能+氢能”检验检测能力空白。同时,检研院还获批建设江苏省市场监管重点实验
北极星储能网获悉,4月27日,湖南中科电气股份有限公司发布关于投资建设海外锂离子电池负极材料一体化基地项目的公告。公告指出,为进一步实施公司国际化发展战略、扩大海外市场业务规模并满足下游客户的需求,公司经过多次考察、调研和多方比较,拟先试先行,通过公司控股子公司湖南中科星城石墨有限
北极星储能网获悉,4月29日,国家能源局举行新闻发布会,发布一季度能源形势和可再生能源并网运行情况,介绍新型储能发展和电网安全“三项行动”有关情况,并回答记者提问。[总台央视记者]国家能源局近期组织开展了新型储能试点示范工作,请问后续将如何发挥好试点示范项目的示范带动效应,促进各类技
北极星储能网获悉,据亿纬锂能消息,4月22日,亿纬锂能与金卡智能集团股份有限公司(以下简称“金卡智能”)在亿纬锂能惠州总部举行战略合作签约仪式。双方计划在锂电池业务上加强合作与协同,深入战略布局,建立长期、稳定、紧密的合作伙伴关系,为锂电产业升级和创新发展贡献更多力量。仪式上,双方
GGII数据显示,2023年正极、负极、隔膜用粘结剂产品的出货量分别达到5.6、3.8、1万吨,同比增长56%、23%、43%。2023年正极和隔膜粘结剂增速高于锂电池35%的增速,原因为:1)铁锂电池正极用PVDF添加量(3.5%)较三元(2%)多,铁锂市场占比从64%提升至74%,带动PVDF增长大于锂电池市场增长;2)涂覆隔
4月26日,雅保四川新材料有限公司(以下简称“雅保四川”)年产5万吨氢氧化锂锂电池材料项目在四川省眉山市彭山区建成投产,项目投产后将对相关行业发展起到一定的促进作用。据了解,随着新能源汽车、移动电子设备、储能电池组、铝锂合金、新型制冷剂等产业的蓬勃发展,对上游产品碳酸锂和氢氧化锂的需求
数据显示,2024年4月的前半个月,中国乘用车零售51.6万辆。其中,新能源乘用车零售26万辆,同比增长32%,新车渗透率达50.39%,占比首次超过传统燃油车!而且值得一提的是,新车渗透率突破50%的时间,比我国原定的2035年提前了11年。这不仅是中国交通领域能源转型的重要标志,表明中国汽车产业持续向绿色
2024年4月25日,北京国际汽车展览会首日,宁德时代发布全球首款兼顾1000km续航和4C超充特性的磷酸铁锂电池新品——神行PLUS。自2023年8月发布神行超充电池,到今天发布神行PLUS,宁德时代用8个月时间,再次刷新磷酸铁锂电池纪录。宁德时代首席科学家吴凯博士1000km超长续航,真正让出行无忧神行PLUS电
北极星储能网讯,4月26日,华软科技发布《关于终止投资建设锂电池电解液添加剂项目的公告》。根据公告显示,华软科技决定终止年产12000吨锂电池电解液添加剂项目和年产6000吨氟代碳酸乙烯酯(FEC)锂电池电解液添加剂项目。据了解,2021年,华软科技控股子公司北京奥得赛化学有限公司的全资子公司武穴
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!