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배터리 급속 충전에 영향을 미치는 요인은 무엇인가요?
리튬 배터리는 외부 회로에 전력을 공급하거나 외부 전원으로부터 충전하기 위해 양극과 음극 사이에서 하전된 이온을 이동시켜 전하를 전달하는 방식으로 작동하기 때문에 흔들 의자 배터리라고 불립니다. 이온과 전자의 전체 작동 중에 전하 이동에 영향을 미치는 전기화학적 또는 물리적 배터리 구조는 급속 충전 성능에 영향을 미칩니다. 배터리의 경우 전력 성능을 개선하려면 주로 양극, 음극, 전해질, 다이어프램 등 배터리 전체의 모든 측면에서 노력을 기울여야 합니다.
양극과 음극
사실 거의 모든 종류의 양극 소재를 사용하여 급속 충전식 배터리를 만들 수 있습니다. 보장해야 하는 주요 성능에는 전도도, 확산, 수명, 안전 및 적절한 처리 성능이 포함됩니다. 특정 재료마다 해결해야 할 문제에는 차이가 있을 수 있지만 일반적인 양극 재료는 일련의 최적화를 통해 이러한 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 일반적인 음극 재료에는 리튬 인산철, 삼원계 재료, 리튬 망간 등이 있습니다.
리튬 이온 배터리가 충전되면 리튬은 음극으로 이동합니다. 급속 충전 전류로 인해 높은 전위가 발생하면 음극 전위가 더 높아집니다. 이 시점에서 리튬을 빠르게 받아들이는 음극의 압력이 증가하고 리튬 수상 돌기의 경향도 증가합니다. 따라서 급속 충전 중 음극은 리튬 확산의 운동 요구 사항을 충족해야 할뿐만 아니라 리튬 수상 돌기 형성의 강화 경향으로 인한 보안 문제도 해결해야합니다. 실제로 급속 충전 코어의 주요 기술적 어려움은 음극에 리튬 이온을 삽입하는 것입니다.
현재 시장에서 지배적인 음극 소재는 여전히 흑연입니다(시장 점유율의 약 90% 차지). 최근 몇 년 동안 경질 탄소 및 연질 탄소 소재가 많이 개선되었으며 실리콘 음극 소재가 중요한 개발 방향입니다.
다이어프램
파워 타입 배터리의 경우 고전류 작동으로 인해 안전과 수명에 대한 요구 사항이 더 높아졌습니다. 세라믹 코팅 다이어프램은 특히 삼원계 배터리의 안전성 향상을 위해 높은 안전성과 전해질을 소비할 수 있는 불순물로 인해 빠르게 밀려나고 있습니다.
현재 세라믹 다이어프램은 주로 기존 다이어프램의 표면에 알루미나 입자를 코팅하는 데 사용됩니다. 새로운 접근 방식은 다이어프램에 고체 전해질 섬유를 적용하는 것으로, 내부 저항이 낮고 다이어프램의 기계적 지지력이 우수하며 사용 중 다이어프램 구멍이 막히는 경향이 낮습니다. 코팅된 다이어프램은 안정성이 우수하고 온도가 높더라도 단락 시 수축 및 변형이 쉽지 않습니다.
전해질
전해액은 급속 충전 리튬 이온 배터리의 성능에 큰 영향을 미칩니다. 급속 충전 흐름에서 배터리의 안정성과 안전성을 보장하기 위해 전해질은 다음과 같은 특성을 충족해야 합니다. 분해되지 않고, 전도성이 높으며, 양극과 음극 물질에 불활성이며, 반응하거나 용해되지 않아야 합니다.
이러한 요구 사항을 충족하기 위한 핵심은 첨가제와 기능성 전해질을 사용하는 것입니다. 예를 들어 삼원계 급속 충전식 배터리의 안전성은 이에 크게 영향을 받습니다. 고온, 난연성 및 과충전으로부터 보호하기 위해 다양한 첨가제를 추가하여 어느 정도 안전성을 향상시킬 필요가 있습니다. 리튬 티타 네이트 배터리의 고온 팽창은 또한 고온 기능성 전해질에 따라 개선됩니다.
Chin Trento
