Hintergrund des Lithium-Ionen-Batterieprojekts

  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-Ionen-Batterien sind eine technologieintensive Branche. Die Entwicklung dieser Branche kann auch die Entwicklung der Ausrüstungs- und Materialindustrie des Landes aktiv vorantreiben. Fortschrittliche Membrantechnologie, automatische Fließbandtechnologie, Technologie mit niedrigem Taupunkt und hochreiner Luftatmosphäre sowie entsprechende Ausrüstung, die im Kernprozess der Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien verwendet wird. Sie spielt eine positive Orientierungs- und Demonstrationsrolle für die Entwicklung anderer industrieller Technologien und Ausrüstungen. Die in Lithium-Ionen-Batterien verwendeten Materialien können mit lokalem Kupfererz, Kobalt-Erz und Graphit-Erz für die Tiefenverarbeitung zu ultradünner Kupferfolie für Lithium-Ionen-Batterien, Lithium-Kobaltat-Kathodenmaterialien (Lithium-Nickel-Kobalt-Manganat) und hochverarbeiteten Materialien kombiniert werden. Energie-Graphit-Anodenmaterialien.

Obwohl Lithium-Ionen-Batterien derzeit der beliebteste Batterietyp sind, gibt es mit der Entwicklung der Technologie viele Arten von Lithium-Ionen-Batterien, von denen jede ihre eigenen Vor- und Nachteile hat. Insgesamt haben Lithium-Ionen-Batterien jedoch die folgenden gemeinsamen Vor- und Nachteile:

1. Die Vorteile von Lithium-Ionen-Batterien.

(1) Hochspannung: Die Arbeitsspannung einer einzelnen Batterie kann bis zu 3,7–3,8 V betragen (die höchste Zellenspannung kann bis zu 4,2 V geladen werden), was dreimal so viel ist wie bei Ni-Cd- und Ni-H-Batterien.

(2) Hohe spezifische Energie: Derzeit liegt die tatsächlich erreichbare spezifische Energie bei etwa 555 Wh/kg, was bedeutet, dass das Material eine spezifische Kapazität von mehr als 150 mAh/g erreichen kann (3-4 mal Ni Cd, 2-3 mal Ni MH), was etwa 88 % seines theoretischen Wertes entspricht.

(3) Lange Lebensdauer: Im Allgemeinen kann sie mehr als das 500-fache oder sogar mehr als das 1000-fache erreichen, und Lithiumeisenphosphat kann mehr als das 2000-fache erreichen. Die Lebensdauer von Batterien in Niedrigstromentladungsgeräten wird ihre Wettbewerbsfähigkeit verdoppeln.

(4) Gute Sicherheitsleistung: schadstofffrei, kein Memory-Effekt. Als Vorläufer von Li-Ion haben Lithium-Ionen-Batterien aufgrund der Dendritenbildung und Kurzschlüsse durch metallisches Lithium ihre Einsatzgebiete eingeschränkt. Li-Ion enthält keine umweltschädlichen Elemente wie Cadmium, Blei und Quecksilber. Ein großer Nachteil einiger Ni-Cd-Akkus bei bestimmten Prozessen (z. B. Sintern) ist der „Memory-Effekt“, der den Einsatz von Akkus stark einschränkt. Bei Li-Ion gibt es dieses Problem jedoch überhaupt nicht.

(5) Geringe Selbstentladung: Die Selbstentladungsrate von Li-Ionen, die bei Raumtemperatur vollständig aufgeladen und einen Monat lang gelagert werden, beträgt etwa 2 %, viel niedriger als 25–30 % von Ni Cd und 30–35 % von Ni und MH.

(6) Schnelles Laden und Entladen: Die Kapazität kann nach 30 Minuten Ladezeit über 80 % der Nennkapazität erreichen, und jetzt können Phosphat-Eisen-Batterien nach 10 Minuten Ladezeit 90 % der Nennkapazität erreichen.

(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. Nachteile von Lithium-Ionen-Batterien

(1) Alterung: Im Gegensatz zu anderen wiederaufladbaren Batterien nimmt die Kapazität von Lithium-Ionen-Batterien langsam ab, unabhängig von der Anzahl der Nutzungen, aber abhängig von der Temperatur. Der mögliche Mechanismus besteht darin, dass der Innenwiderstand allmählich ansteigt, sodass er sich eher in elektronischen Produkten mit hohen Betriebsströmen widerspiegelt. Der Ersatz von Graphit durch Lithiumtitanat scheint die Lebensdauer zu verlängern.

(2) Unverträglichkeit gegenüber Überladung: Bei Überladung werden überschüssige eingebettete Lithium-Ionen dauerhaft im Gitter fixiert und können nicht freigesetzt werden, was zu einer verkürzten Batterielebensdauer und einer Gasproduktion führen kann, die zu Gasblasen führt.

(3) Unfähigkeit, einer Tiefentladung standzuhalten: Bei einer Tiefentladung werden überschüssige Lithiumionen aus der Elektrode entfernt, was zu einem Zusammenbruch des Gitters, einer Verkürzung der Lebensdauer und einer Gasbildung mit der Folge von Gasblasen führen kann.

(4) Mehrere Schutzmechanismen sind erforderlich: Da unsachgemäße Verwendung die Lebensdauer verkürzen und sogar zu Explosionen führen kann, wurden bei der Konstruktion von Lithium-Ionen-Batterien mehrere Schutzmechanismen hinzugefügt.

Schutzschaltung: Verhindert Überladung, Tiefentladung, Überlastung und Überhitzung.

Entlüftungsanschluss: um übermäßigen Druck in der Batterie zu verhindern.

Eigenschaften der Membran: Sie verfügt über eine hohe Durchstoßfestigkeit, um interne Kurzschlüsse zu verhindern. Wenn die Innentemperatur der Batterie zu hoch ist, kann sie immer noch schmelzen, Lithiumionen am Durchtritt hindern, Batteriereaktionen blockieren und den Innenwiderstand erhöhen (bis zu 2 kΩ).

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Entwicklung der Lithium-Ionen-Batterieindustrie eine leistungsstarke Industrie ist, die Entwicklungsländer zu hochentwickelten Ländern befördert.