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Zeigen Sie die Schlüsselrolle des Elektrolyten bei der Verbesserung der Schnellladeleistung von Batterien auf.

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Zeigen Sie die Schlüsselrolle des Elektrolyten bei der Verbesserung der Schnellladeleistung von Batterien auf.

30.08.2024
Heutzutage, mit der zunehmenden Beliebtheit von Fahrzeugen mit neuer Energie, sind Reichweite und Ladegeschwindigkeit in den Mittelpunkt der größten Sorge der Verbraucher gerückt. Als „Herz“ von New-Energy-Fahrzeugen bestimmen Lithium-Ionen-Batterien direkt die Reichweite und Ladeeffizienz des Fahrzeugs. Unter den Kernstrukturen von Lithium-Ionen-Batterien spielt der Elektrolyt eine entscheidende Rolle.

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I. Funktionsprinzip von Lithium-Ionen-Batterien und die Bedeutung von Elektrolyten

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Das Funktionsprinzip von Lithium-Ionen-Batterien ähnelt einem „Schaukelstuhl“. Beim Laden werden Lithiumionen von der positiven Elektrode freigesetzt, passieren den Separator, wandern im Elektrolyten zur negativen Elektrode und werden schließlich in der negativen Elektrode eingebettet. Zu diesem Zeitpunkt speichert die negative Elektrode Energie. Beim Entladen werden Lithiumionen von der negativen Elektrode freigesetzt, kehren über den Elektrolyten zur positiven Elektrode zurück und geben dort Energie ab. Man kann sagen, dass der Elektrolyt der Träger für die reversible Wanderung von Lithiumionen zwischen Elektroden ist und seine Leistung sich direkt auf die Lade- und Entladezeit der Batterie auswirkt.

 

II. Wie Elektrolyte die Schnellladeleistung von Batterien beeinflussen

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Der Elektrolyt ist ein Schlüsselbestandteil des Elektrolyten und spielt eine wichtige Rolle für die Schnellladeleistung der Batterie. Erstens beeinflusst die Ionenleitfähigkeit des Elektrolyten direkt die Migrationsgeschwindigkeit von Lithiumionen im Elektrolyten. Elektrolyte mit hoher Ionenleitfähigkeit können dafür sorgen, dass sich Lithiumionen schneller zwischen der positiven und negativen Elektrode bewegen und dadurch die Ladezeit verkürzen. Einige neue Elektrolyte verfügen beispielsweise über eine höhere Ionenmobilität und können beim Schnellladen einen effizienteren Ionentransportkanal bereitstellen.

 

Zweitens ist auch die Stabilität des Elektrolyten entscheidend für die Schnellladeleistung. Beim Schnellladen wird im Akku eine höhere Temperatur und Spannung erzeugt. Wenn der Elektrolyt instabil ist, kann es zu Zersetzung oder Nebenreaktionen kommen, die die Leistung und Lebensdauer der Batterie beeinträchtigen. Daher ist die Wahl eines Elektrolyten mit guter Stabilität für eine schnelle Aufladung von entscheidender Bedeutung.

 

III. Faktoren, die die Schnellladeleistung des Elektrolyten beeinflussen

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  1. Lösungsmitteltypen
  2. Zu den derzeit am häufigsten verwendeten Elektrolytlösungsmitteln gehören Carbonate und Carboxylate mit Ketten- und zyklischen Strukturen. Der Schmelzpunkt und die Viskosität dieser Lösungsmittel beeinflussen die Diffusionsgeschwindigkeit von Lithiumionen. Je niedriger der Schmelzpunkt und die Viskosität des Lösungsmittels bei Raumtemperatur sind, desto stärker ist die Ionenleitfähigkeit und desto höher ist der Selbstdiffusionskoeffizient der Lithiumionen, wodurch die Schnellladeleistung der Batterie verbessert wird.
  3. Beispielsweise können einige Lösungsmittel mit niedrigem Schmelzpunkt und niedriger Viskosität einen sanfteren Migrationskanal für Lithiumionen bieten, genau wie eine breite und ebene Straße in einer Stadt, wodurch Fahrzeuge (Lithiumionen) schneller fahren können.
  4. Elektrolytkonzentration
  5. Eine Erhöhung der Konzentration des Elektrolyten kann den Selbstdiffusionskoeffizienten von Lithiumionen deutlich erhöhen. Dies entspricht einer Vergrößerung der Kanalbreite, wodurch Lithium-Ionen schneller passieren können und dadurch die Schnellladeleistung von Lithium-Ionen-Batterien verbessert wird.
  6. Stellen Sie sich vor, dass eine höhere Elektrolytkonzentration wie eine breitere Autobahn ist, die mehr Lithiumionen aufnehmen kann, um sie schnell passieren zu können.
  7. Ionenwanderungszahl
  8. Elektrolyte mit einer großen Ionenwanderungszahl können bei gleichem Ladezustand einer höheren Laderate standhalten. Dies gleicht einer effizienteren Verkehrskontrolle, die dafür sorgt, dass die Fahrzeuge während der Hauptverkehrszeit schnell vorbeifahren.
  9. Elektrolyte mit einer hohen Ionenwanderungszahl können die Wanderung von Lithiumionen effektiver steuern und die Ladeeffizienz verbessern.
  10. Lösungsmittelformulierung und Leitfähigkeit
  11. Auch die Lithiumionenleitfähigkeit in Elektrolyten mit unterschiedlichen Lösungsmittelformulierungen ist unterschiedlich und hat unterschiedliche Auswirkungen auf die Schnellladeleistung der Batterie.
  12. Durch die Optimierung der Lösungsmittelformulierung kann die am besten geeignete Kombination für die Lithiumionenmigration gefunden werden, um die Leitfähigkeit zu verbessern und eine schnellere Ladegeschwindigkeit zu erreichen.
  13. Langfristige Zyklenstabilität
  14. Einige Elektrolytformulierungen können die Zyklenstabilität und Entladekapazität der Batterie verbessern und gleichzeitig das Phänomen der Lithiumbeschichtung an der negativen Elektrode der Batterie unterdrücken, wodurch die Schnellladeleistung weiter verbessert wird.
  15. Ebenso wie die Bereitstellung einer stabilen Arbeitsumgebung für die Batterie und die Sicherstellung, dass Lithium-Ionen bei langfristiger Nutzung stets effizient migrieren können.

 

IV. So verbessern Sie die Elektrolytleitfähigkeit

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Um die Leitfähigkeit des Elektrolyten zu verbessern, können folgende Aspekte angegangen werden:

 

  1. Optimieren Sie die Elektrolytauswahl: Wählen Sie Elektrolyte mit hoher Ionenleitfähigkeit, wie zum Beispiel einige neue Lithiumsalze oder gemischte Elektrolytsysteme. Diese Elektrolyte können mehr freie Ionen bereitstellen und die Ionentransportkapazität verbessern.
  2. Passen Sie die Lösungsmittelzusammensetzung an: Durch die Optimierung der Arten und Anteile der Lösungsmittel verringern Sie die Viskosität des Elektrolyten und erhöhen die Ionendiffusionsgeschwindigkeit. Beispielsweise kann die Verwendung niedrigviskoser Lösungsmittel oder gemischter Lösungsmittelsysteme die Leitfähigkeit des Elektrolyten verbessern.
  3. Anwendung von Additiven: Durch die Zugabe einer geeigneten Menge leitfähiger Additive kann die Leitfähigkeit des Elektrolyten verbessert werden. Diese Zusätze können die Anzahl der Ionenwanderungen erhöhen und die Grenzflächenleistung zwischen der Elektrode und dem Elektrolyten verbessern, wodurch die Schnellladeleistung der Batterie verbessert wird.
  4. Temperaturkontrolle: Innerhalb eines bestimmten Bereichs kann eine Erhöhung der Batteriebetriebstemperatur die Viskosität des Elektrolyten verringern und die Ionenleitfähigkeit erhöhen. Allerdings kann eine zu hohe Temperatur die Stabilität und Lebensdauer der Batterie beeinträchtigen, weshalb sie innerhalb eines angemessenen Temperaturbereichs kontrolliert werden muss.

 

V. Bedeutung der Optimierung der Elektrolytleistung

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Durch die Verbesserung der Lösungsmitteltypen, die Anpassung der Elektrolytkonzentration, die Erhöhung der Ionenmigrationszahl und die Optimierung der Lösungsmittelformulierung kann die Migrationsgeschwindigkeit von Lithiumionen im Elektrolyten effektiv erhöht und dadurch die Ladezeit verkürzt werden. Dies verbessert nicht nur das Benutzererlebnis der Verbraucher, sorgt für eine bessere Reichweite und ein besseres Ladeerlebnis für Langstreckenfahrten von Elektrofahrzeugen, sondern fördert auch die Entwicklung der neuen Energiefahrzeugindustrie.

 

Man geht davon aus, dass die Leistung des Elektrolyten angesichts des kontinuierlichen technologischen Fortschritts in Zukunft weiter optimiert wird, um Fahrzeugen mit neuer Energie mehr Leistung und bequemere Nutzungsmethoden zu bieten. Freuen wir uns auf neue Durchbrüche bei der Schnellladeleistung von Fahrzeugen mit neuer Energie und tragen wir mehr zur Zukunft des umweltfreundlichen Reisens bei.