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        鋰離子電池快充型石墨負極的技術路線
        Development Strategy of the Fast Charge Type Graphite Anode for Li-ion Batteries
        • 2021/12/22
        • 937
        • 61

        隨著近20年來手機與筆記型電腦等移動式電子設備之普及,能量型的鋰離子電池已被廣泛地使用在日常生活中;另也隨著近年電動工具、無線家電等發展,陸續由鎳鎘、鎳氫電池轉換至鋰離子電池,拓展了在動力型電池的市場;再加上近來報導不斷的電動汽車與儲能(ESS)應用更是顯現未來10~20年對鋰離子電池需求的成長將相當驚人。而在鋰離子電池之使用上,除了安全性問題外,消費者相當希望改善、甚至影響電動車市場普及率的即是電池的快充能力;在這項特性上,負極材料更扮演重要角色。本文針對近年來負極大廠在提升快充性能的發展方向進行探討,期能讓此領域內的研究人員對負極有更多的認識,並對如何設計使用能有更實質的幫助。

        【內容大綱】

        • 一、電池快充的定義與所需搭配的硬體需求
        • 二、快充與電芯內阻壓差(IR drop)及充電過程之探討
        • 三、鋰離子電池快充的主要的瓶頸-負極
        • 四、各石墨負極供應商對材料快充的改善方式與策略
        • 五、滿足5C以上的充電已是未來電池應用趨勢
        • IEKView
         

        【圖表大綱】

        • 圖一、台達電在不同類型之電動車充電設備分類及其所提供之充電功率與所需時間
        • 圖二、電池開路電壓、工作電壓及各類阻抗在放電過程中之關聯性
        • 圖三、不同充電速率下之電池電壓變化、充電電流變化及SOC之關聯
        • 圖四、(a)Tabless設計及(b)傳統極片及多極柄低阻抗極片設計之比較
        • 圖五、日立化成對於負極充電時之電子與鋰離子的移動過程及主要影響因素研究
        • 圖六、鋰離子於電解液及極片界面間進行電荷轉移之活化能示意圖
        • 圖七、充電過程中,影響電子導電度及離子導電度對應到負極材料物性之整理
        • 圖八、(左)石墨及(右)軟碳於0.2C及1C之鋰嵌入(充電)及鋰嵌出(放電)之曲線
        • 圖九、日立化成分別從極片角度(bulk)、顆粒角度(macro)及顆粒之內部結構(micro)來探討對於充電因子之影響
        • 圖十、日立化成對其(圖左)二次粒子結構之優點及(圖右)焦類原料影響之研究
        • 圖十一、日立化成對於(圖左)表面改質之充電改善及(圖右)不同包覆材質之研究
        • 圖十二、日立化成對於顆粒形態與接觸阻抗對於放電倍率及循環特性之研究
        • 圖十三、杉杉科技對於高容量、長循環及充電等特性之材料技術應用研究
        • 圖十四、杉杉科技之快充型石墨負極材料特點及採用技術
        • 圖十五、凱金新能源之快充型石墨負極設計思路-原料選擇及選用小粒徑骨料
        • 圖十六、凱金新能源之快充型石墨負極設計思路-採用更均勻的無序結構包覆層及複合結構
        • 圖十七、中碳之新一代快充型石墨負極-UF系列物性與常見之倍率型MG11比較
        • 圖十八、LG化學對於碳包覆比例(3~5%)對鋰析出改善、阻抗及電容量影響之研究
        • 圖十九、Panasonic對於階梯式充電對循環壽命及充電時間之研究

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