Pozadí projektu lithium-iontové baterie

  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.

Lithium-iontové baterie jsou technologicky náročným průmyslem, Rozvoj tohoto odvětví může také aktivně řídit rozvoj průmyslu výroby zařízení a materiálů v zemi. Pokročilá membránová technologie, technologie automatické montážní linky, technologie s nízkým rosným bodem a vysokým čistým ovzduším a odpovídající zařízení používané v hlavním procesu výroby lithium-iontových baterií, má pozitivní vodítko a demonstrační roli pro vývoj dalších průmyslových technologií a zařízení. Materiály používané v lithium-iontových bateriích lze integrovat s místní měděnou rudou, kobaltovou rudou a grafitovou rudou pro hloubkové zpracování na ultratenkou měděnou fólii pro lithium-iontové baterie, katodové materiály s kobaltátem lithným (lithium-nikl-kobaltmanganát) a vysoce materiály energetické grafitové anody.

Přestože jsou lithium-iontové baterie v současnosti nejoblíbenějším typem baterií, s rozvojem technologie existuje mnoho typů lithium-iontových baterií, z nichž každá má své výhody a nevýhody. Celkově však mají lithium-iontové baterie následující společné výhody a nevýhody:

1. Výhody lithium-iontových baterií.

(1) Vysoké napětí: Pracovní napětí jedné baterie může dosáhnout až 3,7-3,8 V (nejvyšší napětí článku lze nabíjet až na 4,2 V), což je trojnásobek napětí Ni Cd a Ni-H baterií.

(2) Vysoká měrná energie: V současné době je skutečná měrná energie, které lze dosáhnout, přibližně 555 Wh/kg, což znamená, že materiál může dosáhnout specifické kapacity více než 150 mAh/g (3-4krát Ni Cd, 2-3 krát Ni MH), což se blíží asi 88 % své teoretické hodnoty.

(3) Dlouhá životnost: obecně může dosáhnout více než 500krát nebo dokonce více než 1000krát a fosforečnan lithný může dosáhnout více než 2000krát. Životnost baterií v nízkoproudých vybíjecích zařízeních zdvojnásobí jejich konkurenceschopnost.

(4) Dobrý bezpečnostní výkon: bez znečištění, bez paměťového efektu. Jako předchůdce Li-ion, lithium-iontové baterie mají omezenou oblast použití v důsledku tvorby dendritů a zkratů způsobených kovovým lithiem. Li-ion neobsahuje prvky, které znečišťují životní prostředí, jako je kadmium, olovo a rtuť. Hlavní nevýhodou některých Ni Cd baterií v určitých procesech (jako je slinování) je "paměťový efekt", který vážně omezuje použití baterií. Li-ion však tento problém vůbec nemá.

(5) Nízké samovybíjení: Rychlost samovybíjení Li iontu, který je plně nabitý při pokojové teplotě a skladován po dobu jednoho měsíce, je asi 2 %, mnohem nižší než 25-30 % Ni Cd a 30-35 % Ni a MH.

(6) Rychlé nabíjení a vybíjení: Kapacita může dosáhnout více než 80 % jmenovité kapacity po 30 minutách nabíjení a nyní mohou fosfátové železné baterie dosáhnout 90 % jmenovité kapacity po 10 minutách nabíjení.

(7) Rozsah vysokých pracovních teplot: Pracovní teplota je -25~55 °C. Se zlepšením elektrolytu a kladné elektrody se očekává, že se rozšíří na -40~70 °C.

2. Nevýhody lithium-iontových baterií

(1) Stárnutí: Na rozdíl od jiných dobíjecích baterií bude kapacita lithium-iontových baterií pomalu klesat, nezávisle na počtu použití, ale v závislosti na teplotě. Možným mechanismem je, že vnitřní odpor se postupně zvyšuje, takže se pravděpodobněji projeví u elektronických výrobků s vysokými provozními proudy. Zdá se, že výměna grafitu za lithium titanát prodlužuje životnost.

(2) Neschopnost snést přebíjení: Během přebíjení se přebytečné ionty lithia trvale zafixují v mřížce a nemohou se uvolnit, což může vést ke krátké životnosti baterie a tvorbě plynu způsobující bublinky plynu.

(3) Neschopnost odolat nadměrnému vybití: Během nadměrného vybíjení jsou z elektrody odstraněny nadměrné ionty lithia, což může způsobit kolaps mřížky, zkrátit životnost a způsobit tvorbu plynu, což má za následek vznik plynových bublin.

(4) Vyžaduje se více ochranných mechanismů: Vzhledem k tomu, že nesprávné použití může zkrátit životnost a dokonce vést k explozi, bylo do konstrukce lithium-iontových baterií přidáno několik ochranných mechanismů.

Ochranný obvod: zabraňuje přebíjení, nadměrnému vybíjení, přetížení a přehřátí.

Výfukový port: zabraňuje nadměrnému tlaku uvnitř baterie.

Vlastnosti membrány: Má vysokou odolnost proti proražení, aby se zabránilo vnitřním zkratům; Když je vnitřní teplota baterie příliš vysoká, může se stále tavit, bránit průchodu lithiových iontů, blokovat reakce baterie a zvyšovat vnitřní odpor (až 2kQ).

Stručně řečeno, rozvoj průmyslu lithium-iontových baterií je silný průmysl, který podporuje rozvojové země ve vysoce rozvinuté země.