Pozadina projekta litijum-jonske baterije

  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.

Litijum-jonske baterije su tehnološki intenzivna industrija，Razvoj ove industrije takođe može aktivno pokretati razvoj proizvodnje opreme i industrije materijala u zemlji. Napredna membranska tehnologija, tehnologija automatske montažne linije, tehnologija niske tačke rosišta i visoke čiste atmosfere i odgovarajuća oprema koja se koristi u osnovnom procesu proizvodnje litijum-jonskih baterija, ima pozitivnu ulogu vodiča i demonstracije za razvoj drugih industrijskih tehnologija i opreme. Materijali koji se koriste u litijum-jonskim baterijama mogu se integrisati sa lokalnom rudom bakra, rude kobalta i rude grafita za dubinsku preradu u ultra tanku bakarnu foliju za litijum-jonske baterije, litijum kobaltat (litijum nikl kobalt manganat) katodne materijale i visoko- energetski grafitni anodni materijali.

Iako su litijum-jonske baterije trenutno najpopularniji tip baterija, razvojem tehnologije postoji mnogo vrsta litijum-jonskih baterija, od kojih svaka ima svoje prednosti i nedostatke. Međutim, sveukupno, litijum-jonske baterije imaju sljedeće zajedničke prednosti i nedostatke:

1. Prednosti litijum-jonskih baterija.

(1) Visok napon: Radni napon jedne baterije može doseći čak 3,7-3,8V (najviši napon ćelije može se napuniti do 4,2V), što je tri puta više od Ni Cd i Ni-H baterija.

(2) Visoka specifična energija: Trenutno, stvarna specifična energija koja se može postići je oko 555Wh/kg, što znači da materijal može dostići specifični kapacitet veći od 150mAh/g (3-4 puta Ni Cd, 2-3 puta Ni MH), što je blizu 88% njegove teorijske vrijednosti.

(3) Dug životni vijek ciklusa: općenito može doseći više od 500 puta, ili čak više od 1000 puta, a litijum željezo fosfat može doseći više od 2000 puta. Vijek trajanja baterija u uređajima sa slabom strujom će udvostručiti njihovu konkurentnost.

(4) Dobre sigurnosne performanse: bez zagađenja, bez efekta memorije. Kao prethodnik Li-ion, litijum-jonske baterije su smanjile svoje područje primjene zbog stvaranja dendrita i kratkih spojeva uzrokovanih metalnim litijem. Li-ion ne sadrži elemente koji zagađuju okolinu kao što su kadmijum, olovo i živa. Glavni nedostatak nekih Ni Cd baterija u određenim procesima (kao što je sinterovanje) je „efekat memorije“, koji ozbiljno ograničava upotrebu baterija. Međutim, Li-ion uopće nema ovaj problem.

(5) Nisko samopražnjenje: Stopa samopražnjenja Li jona, koji je potpuno napunjen na sobnoj temperaturi i pohranjen jedan mjesec, je oko 2%, mnogo niži od 25-30% Ni Cd i 30-35% Ni i MH.

(6) Brzo punjenje i pražnjenje: Kapacitet može dostići preko 80% nominalnog kapaciteta nakon 30 minuta punjenja, a sada fosfatne baterije mogu dostići 90% nominalnog kapaciteta nakon 10 minuta punjenja.

(7) Opseg visoke radne temperature: Radna temperatura je -25 ~ 55 ° C. Sa poboljšanjem elektrolita i pozitivne elektrode, očekuje se da će se proširiti na -40 ~ 70 ° C.

2. Nedostaci litijum-jonskih baterija

(1) Starenje: Za razliku od drugih punjivih baterija, kapacitet litijum-jonskih baterija će polako opadati, nezavisno od broja upotreba, ali u zavisnosti od temperature. Mogući mehanizam je da se unutrašnji otpor postepeno povećava, pa je veća verovatnoća da će se odraziti na elektronske proizvode sa visokim radnim strujama. Čini se da zamjena grafita litij-titanatom produžuje životni vijek.

(2) Nemogućnost podnošenja prekomjernog punjenja: Tokom prekomjernog punjenja, prekomjerno ugrađeni litijum joni će se trajno fiksirati u rešetki i ne mogu se osloboditi, što može dovesti do kratkog vijeka trajanja baterije i proizvodnje plina uzrokujući mjehuriće plina.

(3) Nemogućnost da se izdrži prekomerno pražnjenje: Tokom prekomernog pražnjenja, prekomerni litijum joni se uklanjaju sa elektrode, što može da izazove kolaps rešetke, skrati životni vek i izazove stvaranje gasa, što dovodi do mjehurića gasa.

(4) Potrebni su višestruki zaštitni mehanizmi: Zbog činjenice da nepravilna upotreba može smanjiti životni vijek, pa čak i dovesti do eksplozije, u dizajn litijum-jonskih baterija dodani su višestruki zaštitni mehanizmi.

Zaštitni krug: spriječi prekomjerno punjenje, prekomjerno pražnjenje, preopterećenje i pregrijavanje.

Izduvni otvor: za sprečavanje prevelikog pritiska unutar baterije.

Karakteristike dijafragme: Ima visoku otpornost na probijanje kako bi se spriječili unutrašnji kratki spojevi; Kada je unutrašnja temperatura baterije previsoka, ona se i dalje može otopiti, spriječiti prolazak litijum jona, blokirati reakcije baterije i povećati unutrašnji otpor (do 2kQ).

Ukratko, razvoj industrije litijum-jonskih baterija je moćna industrija koja promoviše zemlje u razvoju u visoko razvijene zemlje.