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Was sind die Unterschiede zwischen Lithiumbatterien mit unterschiedlichen Entladeraten?

April 25 , 2025

Was sind die Unterschiedes zwischen Lithiumbatterien mit unterschiedlichen Entladeraten?

1. Elektrodenmaterialien und -strukturen
Eigenschaften des aktiven Materials:Beispielsweise eignet sich Lithiumeisenphosphat (LFP) für niedrige Raten, aber eine lange Lebensdauer, während ternäres Lithium (NCM/NCA) hohe Raten unterstützt, aber eine geringe Zyklenstabilität aufweist.

Elektrodendicke und Porosität:Dünne Elektroden (z. B. <100 μm) können den Diffusionsweg der Lithiumionen verkürzen und hohe Raten unterstützen; eine hohe Porosität (z. B. 40–50 %) verbessert die Elektrolytbenetzung und verringert die Polarisation.

2.Batterieelektrolytund Membran
Elektrolytformel:Lösungsmittel mit hoher Dielektrizitätskonstante (wie EC) erhöhen die Ionendissoziation, haben aber eine höhere Viskosität; Additive (wie FEC) können den SEI-Film stabilisieren und die Leistung bei Hochgeschwindigkeitszyklen verbessern.

Porengröße und Benetzbarkeit der Membran:Eine kleine Porengröße (z. B. <10 nm) kann Dendriten unterdrücken, kann aber den Ionenübertragungswiderstand erhöhen; keramikbeschichtete Membranen können die Hitzebeständigkeit verbessern und eine Hochratenentladung unterstützen.

LiFePO4-Elektrolyt

3. Batteriedesign und -prozess
Anordnung der Stangenohren:Das mehrpolige Ohr- oder Kantenstromsammlungsdesign kann den ohmschen Widerstand verringern und höhere Raten unterstützen.
Packungsdichte:Eine zu hohe Verdichtung (z. B. > 2,4 g/cm³) kann die Ionenkanäle blockieren, eine zu niedrige Verdichtung erhöht das Elektrodenvolumen und verringert die Energiedichte.

Verpackungsdruck:Unzureichender Verpackungsdruck bei Softpack-Batterien kann zu einer Elektrodenverschiebung und einem erhöhten Kontaktwiderstand führen.

4. Wärmemanagement und Wärmeableitung
Spezifische Oberfläche:Kleine Batterien (wie etwa 18650) haben eine große spezifische Oberfläche und eine schnelle Wärmeableitung, wodurch sie höhere Momentanraten unterstützen können; quadratische Batterien sind auf Kühlkörper oder Flüssigkeitskühlung angewiesen.

Betriebstemperatur:Bei niedrigen Temperaturen (z. B. -20 °C) sinkt die Ionenleitfähigkeit des Elektrolyten um 3–4 Größenordnungen, was zu einem starken Abfall der verfügbaren Entladerate führt.

5.Batteriemanagementsystem(BMS)
Schutzschwelle:BMS kann den maximalen Entladestrom begrenzen (z. B. 10C-Schutz), um eine Überhitzung oder Überspannung zu verhindern, selbst wenn die Batterietheorie eine höhere Rate unterstützt.

Genauigkeit der SOC-Schätzung:Bei niedrigem SOC steigt der Innenwiderstand erheblich an und das BMS kann die zulässige Entladerate dynamisch anpassen, um einen Spannungsabfall zu vermeiden.

16s 100A 48V BMS für Lifepo4-Batterie

6. Zyklusalterungszustand
SEI-Filmverdickung:Der Widerstand des SEI-Films der negativen Elektrode erhöht sich nach dem Zyklisieren, was zu einer erhöhten Polarisation während der Hochgeschwindigkeitsentladung führt.

Ablösen des aktiven Materials:Eine schnelle Zyklisierung kann die Elektrodenpulverisierung beschleunigen und die effektive Reaktionsfläche verringern.

Comparison between high rate batteries and low rate batteries

Auch bei gleichen Materialien unterliegt die Entladerate von Lithiumbatterien zahlreichen Einschränkungen, wie z. B. der Elektrodenkonstruktion, der Elektrolytoptimierung, dem Wärmemanagement, der BMS-Strategie und dem Alterungszustand. Hochleistungsbatterien müssen bei der Energiedichte und Lebensdauer Abstriche machen und die Leistung durch ein verfeinertes Strukturdesign (z. B. Nanoelektroden, Gradientenporenverteilung) und eine verbesserte Prozesskontrolle (z. B. Vakuumbeschichtung, Laserschweißen) verbessern.

Acey Neue Energieist ein Hightech-Unternehmen. Unser Forschungs- und Entwicklungsteam ist auf die Erforschung und Herstellung hochwertiger Geräte für Lithium-Ionen-Batterien spezialisiert. Unser Geschäftsfeld umfasst halb- und vollautomatische Montagemaschinen für zylindrische, prismatische und Beutel-Batteriepacks.Testsysteme für Batteriezellen und -packs; Maschinen zur Herstellung von Knopfzellen, zylindrischen Zellen und Beutelzellen im Labormaßstab; Geräte zur Prüfung der Umweltsicherheit von Batterien; Batteriematerialien; und Geräte zur Herstellung von Superkondensatoren usw.

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Batteriemanagementsystem
Lithiumbatteriematerialien
Maschine zur Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien

LiFePO4-Elektrolyt

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