Contexte du projet de batterie au lithium-ion

  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.

Les batteries lithium-ion sont une industrie à forte intensité technologique. Le développement de cette industrie peut également stimuler activement le développement des industries de fabrication d'équipements et de matériaux du pays. Technologie de membrane avancée, technologie de chaîne d'assemblage automatique, technologie à faible point de rosée et atmosphère d'air propre élevée et équipement correspondant utilisé dans le processus de base de la fabrication de batteries lithium-ion, il a un rôle positif d'orientation et de démonstration pour le développement d'autres technologies et équipements industriels. Les matériaux utilisés dans les batteries lithium-ion peuvent être intégrés au minerai de cuivre local, au minerai de cobalt et au minerai de graphite pour un traitement en profondeur en une feuille de cuivre ultra-mince pour les batteries lithium-ion, des matériaux cathodiques au cobaltate de lithium (manganate de lithium-nickel-cobalt) et des matériaux cathodiques de haute qualité. matériaux d'anode en graphite énergétique.

Bien que les batteries lithium-ion soient actuellement le type de batterie le plus populaire, avec le développement de la technologie, il existe de nombreux types de batteries lithium-ion, chacune ayant ses propres avantages et inconvénients. Cependant, dans l’ensemble, les batteries lithium-ion présentent les avantages et inconvénients communs suivants :

1. Les avantages des batteries lithium-ion.

(1) Haute tension : la tension de fonctionnement d'une seule batterie peut atteindre 3,7 à 3,8 V (la tension de cellule la plus élevée peut être chargée jusqu'à 4,2 V), soit trois fois celle des batteries Ni-Cd et Ni-H.

(2) Énergie spécifique élevée : Actuellement, l'énergie spécifique réelle pouvant être obtenue est d'environ 555 Wh/kg, ce qui signifie que le matériau peut atteindre une capacité spécifique de plus de 150 mAh/g (3 à 4 fois Ni Cd, 2 à 3 fois Ni MH), qui est proche d'environ 88 % de sa valeur théorique.

(3) Longue durée de vie : peut généralement atteindre plus de 500 fois, voire plus de 1 000 fois, et le phosphate de fer et de lithium peut atteindre plus de 2 000 fois. La durée de vie des batteries des appareils à faible décharge de courant doublera leur compétitivité.

(4) Bonnes performances de sécurité : sans pollution, sans effet mémoire. En tant que prédécesseurs du Li-ion, les batteries lithium-ion ont réduit leurs domaines d'application en raison de la formation de dendrites et de courts-circuits provoqués par le lithium métallique. Le Li-ion ne contient pas d’éléments polluants pour l’environnement comme le cadmium, le plomb et le mercure. Un inconvénient majeur de certaines batteries NiCd dans certains procédés (comme le frittage) est « l'effet mémoire », qui restreint sérieusement l'utilisation des batteries. Cependant, le Li-ion n’a pas du tout ce problème.

(5) Faible autodécharge : le taux d'autodécharge de l'ion Li, qui est complètement chargé à température ambiante et stocké pendant un mois, est d'environ 2 %, bien inférieur à 25 à 30 % de Ni Cd et à 30 à 35 % de Ni. et MH.

(6) Charge et décharge rapides : la capacité peut atteindre plus de 80 % de la capacité nominale après 30 minutes de charge, et désormais les batteries au phosphate de fer peuvent atteindre 90 % de la capacité nominale après 10 minutes de charge.

(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. Inconvénients des batteries lithium-ion

(1) Vieillissement : Contrairement aux autres batteries rechargeables, la capacité des batteries lithium-ion diminuera lentement, indépendamment du nombre d’utilisations, mais en fonction de la température. Le mécanisme possible est que la résistance interne augmente progressivement, ce qui est plus susceptible de se refléter dans les produits électroniques avec des courants de fonctionnement élevés. Le remplacement du graphite par du titanate de lithium semble prolonger la durée de vie.

(2) Incapacité à supporter une surcharge : pendant une surcharge, des ions lithium intégrés en excès se fixeront de manière permanente dans le réseau et ne pourront pas être libérés, ce qui peut entraîner une courte durée de vie de la batterie et une production de gaz provoquant des bulles de gaz.

(3) Incapacité à résister à une décharge excessive : lors d'une décharge excessive, des ions lithium excessifs sont retirés de l'électrode, ce qui peut provoquer un effondrement du réseau, raccourcir la durée de vie et provoquer une génération de gaz, entraînant la formation de bulles de gaz.

(4) Plusieurs mécanismes de protection sont nécessaires : étant donné qu'une utilisation incorrecte peut réduire la durée de vie et même conduire à des explosions, plusieurs mécanismes de protection ont été ajoutés à la conception des batteries lithium-ion.

Circuit de protection : évite la surcharge, la décharge excessive, la surcharge et la surchauffe.

Orifice d’échappement : pour éviter une pression excessive à l’intérieur de la batterie.

Caractéristiques du diaphragme : Il présente une résistance élevée à la perforation pour éviter les courts-circuits internes ; Lorsque la température interne de la batterie est trop élevée, elle peut encore fondre, empêcher le passage des ions lithium, bloquer les réactions de la batterie et augmenter la résistance interne (jusqu'à 2 kQ).

En résumé, le développement de l’industrie des batteries lithium-ion est une industrie puissante qui promeut les pays en développement au rang des pays hautement développés.