Kontaktiere uns
Tel .: + 86-755-25629920
Fax: + 86-755-25629925
Mob: +8613828897550
E-Mail: sales@himaxelectronics.com
Adresse: Gebäude C, Huaming Industriepark, Huaming Road, Dalang, Longhua, Shenzhen China
Startseite > News > Inhalt
Neuer Sensor zeigt, dass Lithium-Ionen-Akkus 5 Mal schneller aufgeladen werden können
Mar 29, 2018

battery news.jpg

Dies ist ein Lithium-Batterie-Temperatursensor. WMG, Universität von Warwick

Forscher der WMG an der University of Warwick haben einen neuen direkten und präzisen Test der internen Temperaturen von Lithium-Ionen-Batterien und ihrer Elektrodenpotentiale entwickelt und festgestellt, dass die Batterien bis zu fünf Mal schneller als die derzeit empfohlenen Ladegrenzwerte geladen werden können. Die neue Technologie arbeitet während des normalen Betriebs einer Batterie vor Ort, ohne ihre Leistung zu beeinträchtigen, und wurde mit handelsüblichen Standardbatterien getestet. Diese neue Technologie wird Fortschritte in der Batteriematerialforschung, flexible Batterieladeraten, thermische und elektrotechnische Entwicklung neuer Batteriematerialien / -technologien ermöglichen und das Potenzial zur Entwicklung von Energiespeichersystemen für Hochleistungsanwendungen wie Rennsport und Netzausgleich haben .

Wenn eine Batterie überhitzt wird, besteht die Gefahr schwerer Schäden insbesondere an ihrem Elektrolyt und kann sogar zu gefährlichen Situationen führen, in denen der Elektrolyt zu Gasen zusammenbricht, die entflammbar sind und einen erheblichen Druckaufbau verursachen. Überladen der Anode kann zu so viel Lithium-Elektroplattieren führen, dass es metallische Dendriten bildet und schließlich den Separator durchstößt, was zu einem internen Kurzschluss mit der Kathode und einem anschließenden katastrophalen Versagen führt.

Um dies zu vermeiden, schreiben Hersteller eine maximale Ladegeschwindigkeit oder -intensität für Batterien vor, basierend auf dem, was sie für das entscheidende Temperatur- und Potentialniveau halten, um dies zu vermeiden. Bis jetzt hat sich jedoch das Testen der Innentemperatur (und Gewinnen von Daten über das Potential jeder Elektrode) in einer Batterie entweder als unmöglich oder unpraktisch erwiesen, ohne die Leistungsfähigkeit der Batterien signifikant zu beeinflussen.

Die Hersteller mussten sich auf eine begrenzte externe Instrumentierung verlassen. Diese Methode ist offensichtlich nicht in der Lage, genaue Messwerte zu liefern, was dazu geführt hat, dass die Hersteller sehr konservative Grenzwerte für maximale Ladegeschwindigkeit oder -intensität zugewiesen haben, um sicherzustellen, dass die Batterie nicht beschädigt wird oder im schlimmsten Fall ein katastrophaler Fehler auftritt.

Forscher der WMG an der Universität Warwick haben jedoch eine neue Reihe von Methoden entwickelt, die eine direkte, hochpräzise interne Temperatur- und "Per-Elektroden" -Statusüberwachung von Lithium-Ionen-Batterien verschiedener Formate und Bestimmungsorte ermöglichen. Diese Verfahren können während des normalen Betriebs einer Batterie verwendet werden, ohne ihre Leistungsfähigkeit zu beeinträchtigen, und sie wurde mit handelsüblichen Batterien der Fahrzeugklasse getestet. Die mit solchen Verfahren gewonnenen Daten sind viel genauer als externe Messungen, und die WMG konnte feststellen, dass kommerziell erhältliche Lithiumbatterien, die heute verfügbar sind, mindestens fünfmal schneller geladen werden können als die derzeit empfohlenen maximalen Ladungsraten.

Die WMG-Forscher haben ihre Forschung in diesem Monat (Februar 2018) in der renommierten? Zeitschrift Electrochimica Acta in einem Artikel mit dem Titel "Verständnis der Grenzen der Schnellladung mit instrumentierten kommerziellen 18650 hochenergetischen Li-Ionen-Zellen."

Dr. Tazdin Amietszajew, der WMG-Forscher, der diese Forschung leitete, sagte:

"Dies könnte enorme Vorteile für Bereiche wie den Motorsport bringen, die offensichtlich Vorteile durch die Möglichkeit haben, die Leistungsgrenzen zu überschreiten, aber auch enorme Möglichkeiten für Verbraucher und Energiespeicher bieten. Schnelleres Laden wie immer geht zu Lasten der gesamten Batterielebensdauer, aber viele Verbraucher würden die Möglichkeit begrüßen, eine Fahrzeugbatterie schnell zu laden, wenn kurze Reisezeiten erforderlich sind, und dann zu anderen Ladezeitperioden zu wechseln. Wenn diese Flexibilität bei den Ladestrategien sogar noch weiter gesenkt werden kann , werden die Verbraucher von finanziellen Anreizen von Stromunternehmen profitieren, die versuchen, die Netzversorgung mit am Netz angeschlossenen Fahrzeugen auszugleichen. "

"Diese Technologie kann jetzt auf kommerzielle Batterien angewendet werden, aber wir müssen sicherstellen, dass Batteriemanagementsysteme an Fahrzeugen und die Infrastruktur, die für Elektrofahrzeuge eingesetzt wird, variable Laderaten aufnehmen können, die diese neuen, genauer abgestimmten beinhalten würden Profile / Grenzen "

Die Technologie, die die WMG-Forscher für diese neue direkte In-situ-Batterieerfassung entwickelt haben, verwendet Miniatur-Referenzelektroden und Faser-Bragg-Gitter (FBG), die durch eine maßgeschneiderte Dehnungsschutzschicht eingefädelt werden. Eine Außenhaut aus fluoriertem Ethylenpropylen (FEP) wurde über die Faser aufgebracht, wodurch chemischer Schutz vor dem korrosiven Elektrolyten hinzugefügt wurde. Das Ergebnis ist ein Gerät, das direkten Kontakt mit allen wichtigen Teilen der Batterie hat und elektrischen, chemischen und mechanischen Belastungen standhält, die während des Batteriebetriebs auftreten, während es immer noch präzise Temperatur- und Potentialablesungen ermöglicht.

Professor Dr. Rohit Bhagat von der WMG, der auch ein Forscher auf dem Papier war, sagte:

"Diese Methode hat uns ein neuartiges Instrumentendesign für den Einsatz in kommerziellen 18650-Zellen ermöglicht, das die nachteiligen und bisher unvermeidbaren Veränderungen der Zellgeometrie minimiert. Die Vorrichtung umfasste eine In-Situ-Referenzelektrode, die mit einem Lichtleitfaser-Temperatursensor gekoppelt war. Wir sind zuversichtlich, dass ähnliche Techniken auch für den Einsatz in Pouch-Zellen entwickelt werden können. "

"Unsere Forschungsgruppe in WMG hat an einer Reihe von technischen Lösungen für dieses Problem gearbeitet und dies ist erst das erste, was wir zur Veröffentlichung gebracht haben. Wir hoffen, unsere Arbeit im nächsten Jahr über weitere innovative Ansätze für diese Herausforderung zu veröffentlichen. "

 

Veröffentlichung: Tazdin Amietszajew, et al., "Verständnis der Grenzen der Schnellladung unter Verwendung von instrumentierten kommerziellen 18650-Hochenergie-Li-Ionen- Zellen", Electrochimica Acta, Band 263, 10. Februar 2018, Seiten 346-352; doi: 10.1016 / j.electacta.2018.01.076

Quelle: Lisa Barwick, Universität Warwick