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Quali sono le differenze tra le batterie al litio con diverse velocità di scarica?

April 25 , 2025

Quali sono le differenze?Tra batterie al litio con diverse velocità di scarica?

1. Materiali e strutture degli elettrodi
Caratteristiche del materiale attivo:Ad esempio, il litio ferro fosfato (LFP) è adatto a basse velocità ma lunga durata, mentre il litio ternario (NCM/NCA) supporta velocità elevate ma ha una bassa stabilità del ciclo.

Spessore e porosità dell'elettrodo:Elettrodi sottili (ad esempio <100μm) possono accorciare il percorso di diffusione degli ioni di litio e supportare velocità elevate; un'elevata porosità (ad esempio 40%-50%) migliora la bagnatura dell'elettrolita e riduce la polarizzazione.

2.Elettrolita della batteriae diaframma
Formula dell'elettrolita:I solventi con elevata costante dielettrica (come EC) aumentano la dissociazione ionica, ma hanno una viscosità più elevata; gli additivi (come FEC) possono stabilizzare la pellicola SEI e migliorare le prestazioni del ciclo ad alta velocità.

Dimensioni dei pori e bagnabilità del diaframma:Le piccole dimensioni dei pori (ad esempio <10 nm) possono sopprimere i dendriti, ma possono aumentare la resistenza alla trasmissione degli ioni; i diaframmi rivestiti in ceramica possono migliorare la resistenza al calore e supportare una scarica ad alta velocità.

Elettrolita LiFePO4

3. Progettazione e processo della batteria
Disposizione delle orecchie del palo:Il design multipolare a orecchio o a raccolta di corrente di bordo può ridurre la resistenza ohmica e supportare velocità più elevate.
Densità del pacchetto:Una compattazione troppo elevata (ad esempio >2,4 g/cm³) può bloccare i canali ionici; una compattazione troppo bassa aumenterà il volume dell'elettrodo e ridurrà la densità energetica.

Pressione di imballaggio:Una pressione di confezionamento insufficiente delle batterie soft-pack può causare la dislocazione degli elettrodi e aumentare la resistenza di contatto.

4. Gestione termica e dissipazione del calore
Superficie specifica:Le batterie di piccole dimensioni (come la 18650) hanno un'ampia superficie specifica e una rapida dissipazione del calore, che può supportare velocità istantanee più elevate; le batterie quadrate devono fare affidamento su dissipatori di calore o raffreddamento a liquido.

Temperatura di esercizio:A basse temperature (ad esempio -20°C), la conduttività degli ioni dell'elettrolita diminuisce di 3-4 ordini di grandezza, con conseguente brusco calo della velocità di scarica disponibile.

5.Sistema di gestione della batteria(BMS)
Soglia di protezione:Il BMS può limitare la corrente di scarica massima (ad esempio con una protezione 10C) per evitare surriscaldamento o sovratensione, anche se la teoria della batteria supporta una corrente più elevata.

Precisione della stima SOC:La resistenza interna aumenta significativamente a bassi livelli di SOC e il BMS può regolare dinamicamente la velocità di scarica consentita per evitare cali di tensione.

BMS 16s 100A 48V per batteria Lifepo4

6. Stato di invecchiamento del ciclo
Ispessimento del film SEI:La resistenza della pellicola SEI dell'elettrodo negativo aumenta dopo il ciclo, determinando una maggiore polarizzazione durante la scarica ad alta velocità.

Perdita di materiale attivo:I cicli ad alta velocità possono accelerare la polverizzazione degli elettrodi e ridurre l'area di reazione effettiva.

Comparison between high rate batteries and low rate batteries

Anche a parità di materiali, la velocità di scarica delle batterie al litio è comunque soggetta a molteplici vincoli, come la progettazione degli elettrodi, l'ottimizzazione dell'elettrolita, la progettazione della gestione termica, la strategia del BMS e lo stato di invecchiamento. Le batterie ad alta velocità devono sacrificare parte della densità energetica e della durata, e migliorare le prestazioni energetiche attraverso una progettazione strutturale raffinata (come nanoelettrodi, distribuzione dei pori a gradiente) e un controllo di processo (come rivestimento sotto vuoto, saldatura laser).

Acey New Energyè un'impresa high-tech. Il nostro team di ricerca e sviluppo è specializzato nella ricerca e nella produzione di apparecchiature di fascia alta per batterie agli ioni di litio. La nostra attività comprende macchine di assemblaggio semiautomatiche e completamente automatiche per pacchi batteria cilindrici, prismatici e a sacchetto;sistemi di prova per celle e pacchi batteria; macchine di fabbricazione su scala di laboratorio per celle a bottone, celle cilindriche e celle a sacchetto; apparecchiature per test di sicurezza ambientale delle batterie; materiali per batterie; e apparecchiature per la produzione di supercondensatori, ecc.

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Elettrolita LiFePO4

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