锂离子电池的充电速度要快5倍。
华威大学(University of Warwick)的WMG的研究人员开发了一种新的直接、精确的锂离子电池内部温度和电极电位测试,发现电池的充电速度可以比目前推荐的充电限制快5倍。
这项新技术在电池正常运行的情况下,在不妨碍其性能的情况下工作,并且已经在标准的商用电池上进行了测试。这种新技术将在电池材料科学、柔性电池充电率、新电池材料/技术的热电工程方面取得进展,并有潜力帮助设计用于高性能应用的储能系统,如赛车和电网平衡。
锂电池温度传感器
如果电池过热,就会对其电解液造成严重损害,甚至会导致危险的情况,即电解液分解成气体而不是易燃气体,并造成巨大的压力积聚。阳极的过度充电会导致大量的锂电镀层,从而形成金属的树突,最终穿透隔膜,导致内部短路,导致阴极和随后的灾难性故障。
为了避免这种情况,制造商规定电池的最大充电率或强度是根据他们认为的关键温度和潜在水平来避免的。然而,到目前为止,在电池内部的温度测试(并获取每个电极的电势数据)已经被证明是不可能的或者是不切实际的,而没有显著影响电池的性能。
制造商不得不依赖有限的外部仪器。这种方法显然无法提供精确的读数,这使得制造商在最大的充电速度或强度上设置了非常保守的限值,以确保电池没有受损,或者最坏的情况会发生灾难性的故障。
然而,华威大学WMG的研究人员正在开发一种新的方法,允许直接、高度精确的内部温度和各种格式和目的地的锂离子电池的“每电极”状态监测。这些方法可以在电池正常运行时使用,不会影响电池的性能,并且已经在商用的汽车级电池上进行了测试。通过这种方法获得的数据比外部传感更加精确,而WMG已经能够确定今天可用的商用锂电池的充电速度至少是目前推荐的最高收费标准的5倍。
WMG的研究人员于本月(2018年2月)发表了他们的研究成果,发表在《电子chimica Acta》杂志上,题目是“了解快速充电的极限,使用有仪器的商业18650高能锂离子电池”。
这项研究的负责人、WMG研究员塔兹丁•米特扎伊萨伊表示:“这可能给赛车等领域带来巨大的好处,因为它们能够推动性能极限,但同时也为消费者和能源存储供应商创造了巨大的机遇。”充电速度越快,电池续航时间就越快,但许多消费者会欢迎在短时间内快速充电,然后在其他时间切换到标准充电时段。在充电策略上有这样的灵活性,甚至可能会让消费者受益于电力公司的财务激励,这些公司希望利用与电网相连的车辆来平衡电网供应。
“这项技术已经准备好应用于商用电池,但我们需要确保车辆的电池管理系统,以及为电动汽车投入的基础设施,能够适应可变的充电率,包括这些新的更精确的配置文件/限制。”
WMG研究人员为这种新型直接的原位电池传感技术开发的技术采用了微型参考电极和光纤光栅(FBG)穿过定制的应变保护层。在纤维上应用了氟化乙丙烯(FEP)的外皮,在腐蚀电解质中加入了化学保护。其结果是一种装置,可以直接接触电池的所有关键部件,并能承受电池运行过程中产生的电气、化学和机械应力,同时还能保持精确的温度和潜在读数。
WMG的副教授Rohit Bhagat博士也是一名研究人员,他说:
“这个方法给了我们一个新的仪器设计用于商业18650 细胞最小化不利和以前不可避免的改变细胞几何。该设备包括一个现场的refe。