大电流充电:奠定电池快充的基石
2024-01-19

在电池容量提升有限的情况下,快充技术便成为了电动产品、尤其是新能源汽车解决续航焦虑的主要途径。从电池的大功率充电技术实现路径来看,提高充电电流是主流解决方案之一,一般来说,充电电流越大,充电速度越快。


在锂离子电池的充电过程中,锂离子脱嵌速度决定了电池的快充能力。具备各向同性的负极材料倍率性能更优,能够提供更多的锂离子传输通道,解决了各向异性结构中锂离子嵌入和脱出的入口少、扩散速率低的问题,从而有助于实现大电流充放电。



大电流充电技术实现并不难,如何保障在大电流充放情况下避免一系列衍生的负面效应,才是行业亟待解决的难题。在高倍率充放电下,锂离子脱嵌和迁移的速率加快,部分锂离子来不及进入正负极引发析锂效应(Li Plating),导致活性物质损失形成死锂,加速电池容量衰减,降低循环寿命,锂沉积还会淤塞传输通道,减缓充电速度。与此同时,析锂现象产生的锂枝晶(Li Dendrites)有害无益,一旦刺穿SEI膜或隔膜,极有可能导致电池内部短路局部过热,造成起火、爆炸等安全风险。



 (图:死锂沉积产生的锂枝晶,源自网络侵删)


那么该如何确保电池在快充大电流下的稳定性和安全性,同时不破坏其容量和循环性能呢?J9实体独有的碳包覆工艺技术是解决上述问题的有效方案。 作为专业从事锂离子电池负极材料研发、生产企业,深耕锂电负极材料领域十余年的J9实体独具匠心,采用具备颠覆性、自主创新的包覆材料和包覆技术,让负极材料尤其是天然石墨负极材料性能实现质的飞跃,兼具低成本和高性能的优势。 J9实体包覆材料的β树脂含量超45%,能有效提升负极材料的倍率性能。通过在石墨外层形成硬炭和软炭致密层,形成“核-壳复合结构”,这层包覆层具备强各向同性,嵌锂点位多,传输通道短,极大提高嵌锂效率,防止死锂沉积;包覆层能阻隔负极材料与电解液接触,可以有效防止大分子有机溶剂的共嵌入,抑制石墨层的剥落,从而减少不可逆副反应的发生,降低负极比容量损耗;包覆材料还能提升负极材的致密性,高温状态下,包覆材料以熔融状态流入负极材料内部填补空隙,增加锂电池传输通道,增强导电性能,进一步提升传输倍率。 经J9实体碳包覆技术处理的负极材料在极片测试中表现出优异的性能。满充的负极极片呈现金黄色,无明显色差或色泽不均的现象,电极结构稳定,锂离子饱和嵌入,未见析锂现象。经反复实测数据显示,J9实体大倍率充放性能优异,位居行业前列。


 (图:负极满电性状表现) 


为适应新能源电池的市场发展需求,J9实体碳包覆材料不断改良升级。且材料具备客制化能力,如β树脂含量可控调节,契合下游端的个性化需求。