خلفية مشروع بطارية ليثيوم أيون

  Lithium-ion battery is an indispensable energy storage product that drives human modern life, Lithium ion batteries are indispensable for daily communication, energy storage, household appliances, electric vehicles, electric ships, etc. And in special applications such as military, deep sea, and mining, lithium-ion batteries are characterized by their high energy density, long service life, and superior safety performance, Widely replaced the traditional lead-acid batteries, nickel-metal hydride batteries and other previous generation products.

تعد بطاريات الليثيوم أيون صناعة كثيفة الاستخدام للتكنولوجيا، ويمكن أن يؤدي تطوير هذه الصناعة أيضًا إلى دفع تطوير صناعة المعدات وصناعات المواد في البلاد. تكنولوجيا الأغشية المتقدمة، وتكنولوجيا خط التجميع التلقائي، ونقطة الندى المنخفضة وتكنولوجيا جو الهواء النظيف العالي والمعدات المقابلة المستخدمة في العملية الأساسية لتصنيع بطاريات الليثيوم أيون، لها دور توجيهي وتوضيحي إيجابي لتطوير التقنيات والمعدات الصناعية الأخرى. يمكن دمج المواد المستخدمة في بطاريات أيون الليثيوم مع خام النحاس المحلي وخام الكوبالت وخام الجرافيت للمعالجة العميقة إلى رقائق نحاس رقيقة جدًا لبطاريات أيون الليثيوم، وكوبالتات الليثيوم (منجنات كوبالت نيكل الليثيوم) ومواد الكاثود، والمواد عالية الجودة. مواد الأنود الجرافيت الطاقة.

على الرغم من أن بطاريات الليثيوم أيون تعد حاليًا أكثر أنواع البطاريات شيوعًا، إلا أنه مع تطور التكنولوجيا، أصبح هناك العديد من أنواع بطاريات الليثيوم أيون، ولكل منها مزاياها وعيوبها. ومع ذلك، بشكل عام، تتمتع بطاريات الليثيوم أيون بالمزايا والعيوب المشتركة التالية:

1. مزايا بطاريات الليثيوم أيون.

(1) الجهد العالي: يمكن أن يصل جهد التشغيل لبطارية واحدة إلى 3.7-3.8 فولت (يمكن شحن أعلى جهد للخلية حتى 4.2 فولت)، وهو ثلاثة أضعاف بطاريات Ni Cd وNi-H.

(2) طاقة نوعية عالية: في الوقت الحالي، تبلغ الطاقة المحددة الفعلية التي يمكن تحقيقها حوالي 555 وات ساعة/كجم، مما يعني أن المادة يمكن أن تصل إلى سعة محددة تزيد عن 150 مللي أمبير/جم (3-4 مرات Ni Cd، 2-3 مرات Ni MH)، وهو ما يقارب حوالي 88% من قيمته النظرية.

(3) دورة حياة طويلة: يمكن أن تصل بشكل عام إلى أكثر من 500 مرة، أو حتى أكثر من 1000 مرة، ويمكن أن يصل فوسفات الحديد الليثيوم إلى أكثر من 2000 مرة. إن عمر البطاريات في أجهزة التفريغ الحالية المنخفضة سيضاعف قدرتها التنافسية.

(4) أداء جيد للسلامة: خالي من التلوث، ولا يوجد تأثير على الذاكرة. باعتبارها سلف Li-ion، خفضت بطاريات الليثيوم أيون مجالات تطبيقها بسبب تكوين التشعبات والدوائر القصيرة الناجمة عن الليثيوم المعدني. لا يحتوي ليثيوم أيون على عناصر تلوث البيئة مثل الكادميوم والرصاص والزئبق. العيب الرئيسي لبعض بطاريات Ni Cd في عمليات معينة (مثل التلبيد) هو "تأثير الذاكرة"، الذي يقيد بشكل خطير استخدام البطاريات. ومع ذلك، ليس لدى Li-ion هذه المشكلة على الإطلاق.

(5) تفريغ ذاتي منخفض: يبلغ معدل التفريغ الذاتي لـ Li ion، المشحون بالكامل في درجة حرارة الغرفة والمخزن لمدة شهر واحد، حوالي 2%، وهو أقل بكثير من 25-30% من Ni Cd و30-35% من Ni و م.ح.

(6) الشحن والتفريغ السريع: يمكن أن تصل السعة إلى أكثر من 80% من السعة الاسمية بعد 30 دقيقة من الشحن، والآن يمكن لبطاريات حديد الفوسفات أن تصل إلى 90% من السعة الاسمية بعد 10 دقائق من الشحن.

(7) High working temperature range: The working temperature is -25~55 ° C. With the improvement of the electrolyte and positive electrode, it is expected to expand to -40~70 ° C.

2. عيوب بطاريات الليثيوم أيون

(1) التقادم: على عكس البطاريات القابلة لإعادة الشحن الأخرى، ستنخفض سعة بطاريات الليثيوم أيون ببطء، بغض النظر عن عدد الاستخدامات، ولكنها مرتبطة بدرجة الحرارة. والآلية المحتملة هي أن المقاومة الداخلية تزداد تدريجياً، لذا فمن المرجح أن تنعكس في المنتجات الإلكترونية ذات تيارات التشغيل العالية. يبدو أن استبدال الجرافيت بتيتانات الليثيوم يطيل العمر الافتراضي.

(2) عدم القدرة على تحمل الشحن الزائد: أثناء الشحن الزائد، ستثبت أيونات الليثيوم المدمجة الزائدة بشكل دائم في الشبكة ولا يمكن إطلاقها، مما قد يؤدي إلى قصر عمر البطارية وإنتاج الغاز مما يسبب فقاعات الغاز.

(3) عدم القدرة على تحمل التفريغ الزائد: أثناء التفريغ الزائد، تتم إزالة أيونات الليثيوم الزائدة من القطب، مما قد يتسبب في انهيار الشبكة، وتقصير العمر الافتراضي، والتسبب في توليد الغاز، مما يؤدي إلى ظهور فقاعات الغاز.

(4) هناك حاجة إلى آليات حماية متعددة: نظرًا لأن الاستخدام غير الصحيح يمكن أن يقلل من العمر الافتراضي بل ويؤدي إلى انفجارات، فقد تمت إضافة آليات حماية متعددة إلى تصميم بطاريات الليثيوم أيون.

دائرة الحماية: تمنع الشحن الزائد، والتفريغ الزائد، والحمل الزائد، وارتفاع درجة الحرارة.

منفذ العادم: لمنع الضغط الزائد داخل البطارية.

خصائص الحجاب الحاجز: لديه مقاومة عالية للثقب لمنع الدوائر القصيرة الداخلية. عندما تكون درجة الحرارة الداخلية للبطارية مرتفعة جدًا، فإنها لا تزال قادرة على الذوبان، وتمنع أيونات الليثيوم من المرور، وتمنع تفاعلات البطارية، وتزيد المقاومة الداخلية (حتى 2 كيلو س).

باختصار، يعد تطوير صناعة بطاريات الليثيوم أيون صناعة قوية تعمل على ترقية الدول النامية إلى دول متقدمة للغاية.