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Revele o papel fundamental do eletrólito na melhoria do desempenho de carregamento rápido das baterias.

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Revele o papel fundamental do eletrólito na melhoria do desempenho de carregamento rápido das baterias.

30/08/2024
Hoje, com a crescente popularidade dos novos veículos energéticos, a autonomia e a velocidade de carregamento tornaram-se o foco da maior preocupação dos consumidores. Como o “coração” dos novos veículos energéticos, as baterias de íons de lítio determinam diretamente o alcance do veículo e a eficiência de carregamento. Entre as estruturas centrais das baterias de íon-lítio, o eletrólito desempenha um papel crucial.

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I. Princípio de funcionamento das baterias de íons de lítio e a importância do eletrólito

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O princípio de funcionamento das baterias de íons de lítio é como uma “cadeira de balanço”. Ao carregar, os íons de lítio são liberados do eletrodo positivo, passam pelo separador, movem-se para o eletrodo negativo no eletrólito e, finalmente, são incorporados no eletrodo negativo. Neste momento, o eletrodo negativo armazena energia. Ao descarregar, os íons de lítio são liberados do eletrodo negativo, retornam ao eletrodo positivo através do eletrólito e liberam energia. Pode-se dizer que o eletrólito é o portador da migração reversível dos íons de lítio entre os eletrodos, e seu desempenho afeta diretamente o tempo de carga e descarga da bateria.

 

II. Como os eletrólitos afetam o desempenho do carregamento rápido da bateria

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O eletrólito é um componente chave do eletrólito e desempenha um papel importante no desempenho de carregamento rápido da bateria. Em primeiro lugar, a condutividade iônica do eletrólito afeta diretamente a velocidade de migração dos íons de lítio no eletrólito. Eletrólitos com alta condutividade iônica podem fazer com que os íons de lítio se movam mais rapidamente entre os eletrodos positivo e negativo, encurtando assim o tempo de carregamento. Por exemplo, alguns novos eletrólitos têm maior mobilidade iônica e podem fornecer um canal de transporte de íons mais eficiente durante o carregamento rápido.

 

Em segundo lugar, a estabilidade do electrólito também é crucial para um desempenho de carregamento rápido. Durante o carregamento rápido, uma temperatura e tensão mais altas serão geradas dentro da bateria. Se o eletrólito estiver instável, poderá ocorrer decomposição ou reações colaterais, afetando o desempenho e a vida útil da bateria. Portanto, escolher um eletrólito com boa estabilidade é essencial para conseguir um carregamento rápido.

 

III. Fatores que afetam o desempenho de carregamento rápido do eletrólito

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  1. Tipos de solvente
  2. Atualmente, os solventes eletrolíticos comumente usados ​​incluem carbonatos e carboxilatos com estruturas em cadeia e cíclicas. O ponto de fusão e a viscosidade desses solventes afetarão a velocidade de difusão dos íons de lítio. Quanto menor o ponto de fusão e a viscosidade do solvente à temperatura ambiente, mais forte será a condutividade iônica e maior será o coeficiente de autodifusão dos íons de lítio, melhorando assim o desempenho de carregamento rápido da bateria.
  3. Por exemplo, alguns solventes com baixo ponto de fusão e baixa viscosidade podem fornecer um canal de migração mais suave para os íons de lítio, assim como uma estrada larga e plana em uma cidade, permitindo que os veículos (íons de lítio) viajem mais rapidamente.
  4. Concentração de eletrólitos
  5. Aumentar a concentração do eletrólito pode aumentar significativamente o coeficiente de autodifusão dos íons de lítio. Isto é como aumentar a largura do canal, permitindo que os íons de lítio passem mais rapidamente, melhorando assim o desempenho de carregamento rápido das baterias de íons de lítio.
  6. Imagine que uma concentração mais alta de eletrólito é como uma rodovia mais larga que pode acomodar mais íons de lítio para passar rapidamente.
  7. Número de migração iônica
  8. Eletrólitos com um grande número de migração iônica podem suportar uma taxa de carga mais alta no mesmo estado de carga. Isto é como um controle de tráfego mais eficiente, garantindo que os veículos passem rapidamente durante a hora do rush.
  9. Eletrólitos com alto número de migração de íons podem orientar de forma mais eficaz a migração de íons de lítio e melhorar a eficiência de carregamento.
  10. Formulação de solvente e condutividade
  11. A condutividade do íon lítio em eletrólitos com diferentes formulações de solventes também é diferente e tem efeitos diferentes no desempenho de carregamento rápido da bateria.
  12. Ao otimizar a formulação do solvente, pode-se encontrar a combinação mais adequada para a migração de íons de lítio para melhorar a condutividade e atingir uma velocidade de carregamento mais rápida.
  13. Estabilidade do ciclo a longo prazo
  14. Algumas formulações de eletrólitos podem melhorar a estabilidade do ciclo e a capacidade de descarga da bateria e, ao mesmo tempo, suprimir o fenômeno do revestimento de lítio no eletrodo negativo da bateria, melhorando ainda mais o desempenho do carregamento rápido.
  15. Assim como fornecer um ambiente de trabalho estável para a bateria, garantir que os íons de lítio possam sempre migrar com eficiência durante o uso a longo prazo.

 

4. Como melhorar a condutividade eletrolítica

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Para melhorar a condutividade do eletrólito, os seguintes aspectos podem ser iniciados:

 

  1. Otimize a seleção de eletrólitos: Selecione eletrólitos com alta condutividade iônica, como alguns novos sais de lítio ou sistemas eletrolíticos mistos. Esses eletrólitos podem fornecer mais íons livres e aumentar a capacidade de transporte de íons.
  2. Ajustar a composição do solvente: Ao otimizar os tipos e proporções dos solventes, reduza a viscosidade do eletrólito e aumente a velocidade de difusão dos íons. Por exemplo, o uso de solventes de baixa viscosidade ou sistemas de solventes mistos pode melhorar a condutividade do eletrólito.
  3. Aplicação de aditivos: Adicionar uma quantidade adequada de aditivos condutores pode melhorar a condutividade do eletrólito. Esses aditivos podem aumentar o número de migração iônica e melhorar o desempenho da interface entre o eletrodo e o eletrólito, melhorando assim o desempenho de carregamento rápido da bateria.
  4. Controle de temperatura: Dentro de uma certa faixa, aumentar a temperatura operacional da bateria pode reduzir a viscosidade do eletrólito e aumentar a condutividade iônica. No entanto, uma temperatura demasiado elevada pode afectar a estabilidade e a vida útil da bateria, pelo que esta necessita de ser controlada dentro de um intervalo de temperatura adequado.

 

V. Importância da Otimização do Desempenho do Eletrólito

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Ao melhorar os tipos de solventes, ajustar a concentração do eletrólito, aumentar o número de migração iônica e otimizar a formulação do solvente, a velocidade de migração dos íons de lítio no eletrólito pode ser efetivamente aumentada, encurtando assim o tempo de carregamento. Isto não só melhora a experiência do utilizador dos consumidores, proporciona um melhor alcance e experiência de carregamento para viagens de longa distância de veículos eléctricos, mas também promove o desenvolvimento da nova indústria de veículos energéticos.

 

No futuro, com o progresso contínuo da tecnologia, acredita-se que o desempenho do eletrólito será ainda mais otimizado, trazendo potência mais potente e métodos de uso mais convenientes para novos veículos energéticos. Aguardemos com expectativa novos avanços no desempenho de carregamento rápido de novos veículos energéticos e contribuamos mais para o futuro das viagens ecológicas.