רקע פרויקט סוללת ליתיום יון

  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.

סוללות ליתיום-יון הן תעשייה עתירת טכנולוגיה, הפיתוח של תעשייה זו יכול גם להניע באופן פעיל את הפיתוח של ייצור הציוד והחומרים במדינה. טכנולוגיית ממברנה מתקדמת, טכנולוגיית פס ייצור אוטומטי, נקודת טל נמוכה וטכנולוגיית אוויר נקי גבוהה וציוד מתאים המשמש בתהליך הליבה של ייצור סוללות ליתיום יון ，יש לו תפקיד הדרכה והדגמה חיובי לפיתוח טכנולוגיות וציוד תעשייתי אחרים. החומרים המשמשים בסוללות ליתיום-יון יכולים להיות משולבים עם עפרות נחושת מקומיות, עפרות קובלט ועפרות גרפיט לעיבוד עמוק לכדי רדיד נחושת דק במיוחד עבור סוללות ליתיום-יון, חומרים קתודיים של ליתיום קובלט (ליתיום ניקל קובלט מנגנט) וחומרי קתודה גבוהה. חומרי אנודה של גרפיט אנרגיה.

למרות שסוללות ליתיום-יון הן כיום סוג הסוללה הפופולרי ביותר, עם התפתחות הטכנולוגיה, ישנם סוגים רבים של סוללות ליתיום-יון, לכל אחת יתרונות וחסרונות משלה. עם זאת, בסך הכל, לסוללות ליתיום-יון יש את היתרונות והחסרונות הנפוצים הבאים:

1. היתרונות של סוללות ליתיום-יון.

(1) מתח גבוה: מתח העבודה של סוללה בודדת יכול להגיע עד ל-3.7-3.8V (ניתן לטעון את מתח התא הגבוה ביותר עד 4.2V), שהוא פי שלושה מזה של סוללות Ni Cd ו-Ni-H.

(2) אנרגיה ספציפית גבוהה: נכון לעכשיו, האנרגיה הספציפית בפועל שניתן להשיג היא בערך 555Wh/kg, מה שאומר שהחומר יכול להגיע לקיבולת ספציפית של יותר מ-150mAh/g (3-4 פעמים Ni Cd, 2-3 פעמים Ni MH), שהוא קרוב לכ-88% מערכו התיאורטי.

(3) חיי מחזור ארוכים: בדרך כלל יכולים להגיע ליותר מפי 500, או אפילו יותר מפי 1000, ופוספט ליתיום ברזל יכול להגיע ליותר מפי 2000. תוחלת החיים של סוללות במכשירי פריקת זרם נמוכה תכפיל את התחרותיות שלהן.

(4) ביצועי בטיחות טובים: ללא זיהום, ללא אפקט זיכרון. כקודמתה של ה-Li-ion, סוללות הליתיום-יון צמצמו את אזורי היישום שלהן עקב היווצרות דנדריטים וקצר חשמלי הנגרמים על ידי ליתיום מתכתי. Li-ion אינו מכיל אלמנטים המזהמים את הסביבה כגון קדמיום, עופרת וכספית. החיסרון העיקרי של כמה סוללות Ni Cd בתהליכים מסוימים (כגון סינטר) הוא "אפקט הזיכרון", המגביל מאוד את השימוש בסוללות. עם זאת, ל-Li-ion אין בעיה זו כלל.

(5) פריקה עצמית נמוכה: קצב הפריקה העצמית של יון Li, הנטען במלואו בטמפרטורת החדר ומאוחסן למשך חודש אחד, הוא כ-2%, נמוך בהרבה מ-25-30% מ-Ni Cd ו-30-35% מ-Ni. ו-MH.

(6) טעינה ופריקה מהירה: הקיבולת יכולה להגיע ליותר מ-80% מהקיבולת הנומינלית לאחר 30 דקות טעינה, וכעת סוללות ברזל פוספט יכולות להגיע ל-90% מהקיבולת הנומינלית לאחר 10 דקות טעינה.

(7) טווח טמפרטורת עבודה גבוה: טמפרטורת העבודה היא -25 ~ 55 מעלות צלזיוס. עם שיפור האלקטרוליט והאלקטרודה החיובית, היא צפויה להתרחב ל -40 ~ 70 מעלות צלזיוס.

2. חסרונות של סוללות ליתיום-יון

(1) הזדקנות: בניגוד לסוללות נטענות אחרות, הקיבולת של סוללות ליתיום-יון תרד לאט, ללא תלות במספר השימושים, אך קשורה לטמפרטורה. המנגנון האפשרי הוא שההתנגדות הפנימית עולה בהדרגה, ולכן סביר יותר שהיא תתבטא במוצרים אלקטרוניים בעלי זרמי פעולה גבוהים. נראה כי החלפת גרפיט בליתיום טיטנאט מאריכה את תוחלת החיים.

(2) חוסר יכולת לשאת טעינת יתר: במהלך טעינת יתר, יוני ליתיום מוטבעים יתר על המידה יתקבעו לצמיתות בסריג ולא ניתן להשתחרר, מה שעלול להוביל לחיי סוללה קצרים ולהפקת גז הגורמת לבועות גז.

(3) חוסר יכולת לעמוד בפריקת יתר: במהלך פריקת יתר מוסרים עודף יוני ליתיום מהאלקטרודה, מה שעלול לגרום לקריסת הסריג, לקצר את תוחלת החיים ולגרום ליצירת גז, וכתוצאה מכך לבועות גז.

(4) נדרשים מנגנוני הגנה מרובים: בשל העובדה ששימוש לא נכון עלול להפחית את תוחלת החיים ואף להוביל לפיצוצים, נוספו מנגנוני הגנה מרובים לתכנון סוללות ליתיום-יון.

מעגל הגנה: מניעת טעינת יתר, פריקת יתר, עומס יתר והתחממות יתר.

יציאת פליטה: למניעת לחץ מוגזם בתוך הסוללה.

מאפייני דיאפרגמה: יש לו התנגדות לנקב גבוהה כדי למנוע קצר חשמלי פנימי; כאשר הטמפרטורה הפנימית של הסוללה גבוהה מדי, היא עדיין יכולה להמיס, למנוע מעבר של יוני ליתיום, לחסום תגובות סוללה ולהגביר את ההתנגדות הפנימית (עד 2kQ).

לסיכום, התפתחות תעשיית סוללות הליתיום-יון היא תעשייה חזקה המקדמת מדינות מתפתחות למדינות מפותחות.