Sfondo del progetto batteria agli ioni di litio

  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.

Le batterie agli ioni di litio sono un settore ad alta intensità tecnologica, lo sviluppo di questo settore può anche guidare attivamente lo sviluppo delle industrie manifatturiere e dei materiali del paese. Tecnologia avanzata a membrana, tecnologia di catena di montaggio automatica, tecnologia a basso punto di rugiada e atmosfera ad alta pulizia e apparecchiature corrispondenti utilizzate nel processo principale di produzione di batterie agli ioni di litio, Ha un ruolo di guida e dimostrazione positivo per lo sviluppo di altre tecnologie e apparecchiature industriali. I materiali utilizzati nelle batterie agli ioni di litio possono essere integrati con minerale di rame locale, minerale di cobalto e minerale di grafite per la lavorazione profonda in un foglio di rame ultrasottile per batterie agli ioni di litio, materiali catodici di litio cobaltato (litio nichel cobalto manganato) e materiali ad alta materiali anodici di grafite energetica.

Sebbene le batterie agli ioni di litio siano attualmente il tipo di batteria più popolare, con lo sviluppo della tecnologia, esistono molti tipi di batterie agli ioni di litio, ognuna con i propri vantaggi e svantaggi. Tuttavia, nel complesso, le batterie agli ioni di litio presentano i seguenti vantaggi e svantaggi comuni:

1. I vantaggi delle batterie agli ioni di litio.

(1) Alta tensione: la tensione di funzionamento di una singola batteria può raggiungere 3,7-3,8 V (la tensione più alta della cella può essere caricata fino a 4,2 V), ovvero tre volte quella delle batterie Ni Cd e Ni-H.

(2) Energia specifica elevata: attualmente, l'energia specifica effettiva che può essere raggiunta è di circa 555 Wh/kg, il che significa che il materiale può raggiungere una capacità specifica superiore a 150 mAh/g (3-4 volte Ni Cd, 2-3 volte Ni MH), che è vicino a circa l’88% del suo valore teorico.

(3) Ciclo di vita lungo: generalmente può raggiungere più di 500 volte, o anche più di 1000 volte, e il fosfato di litio e ferro può raggiungere più di 2000 volte. La durata di vita delle batterie degli apparecchi a bassa scarica di corrente ne raddoppierà la competitività.

(4) Buone prestazioni di sicurezza: senza inquinamento, senza effetto memoria. Come il predecessore delle batterie agli ioni di litio, le batterie agli ioni di litio hanno ridotto i loro campi di applicazione a causa della formazione di dendriti e di cortocircuiti causati dal litio metallico. Gli ioni di litio non contengono elementi che inquinano l'ambiente come cadmio, piombo e mercurio. Uno dei principali svantaggi di alcune batterie Ni-Cd in determinati processi (come la sinterizzazione) è l'"effetto memoria", che limita seriamente l'uso delle batterie. Tuttavia, gli ioni di litio non presentano affatto questo problema.

(5) Bassa autoscarica: il tasso di autoscarica degli ioni di litio, completamente caricati a temperatura ambiente e conservati per un mese, è circa il 2%, molto inferiore al 25-30% di Ni Cd e al 30-35% di Ni e MH.

(6) Carica e scarica rapida: la capacità può raggiungere oltre l'80% della capacità nominale dopo 30 minuti di ricarica e ora le batterie al ferro fosfato possono raggiungere il 90% della capacità nominale dopo 10 minuti di ricarica.

(7) Intervallo di temperatura di esercizio elevato: la temperatura di esercizio è -25~55 °C. Con il miglioramento dell'elettrolita e dell'elettrodo positivo, si prevede che si espanda fino a -40~70 °C.

2. Svantaggi delle batterie agli ioni di litio

(1) Invecchiamento: a differenza di altre batterie ricaricabili, la capacità delle batterie agli ioni di litio diminuirà lentamente, indipendentemente dal numero di utilizzi, ma in relazione alla temperatura. Il possibile meccanismo è che la resistenza interna aumenta gradualmente, quindi è più probabile che si ripercuota su prodotti elettronici con correnti operative elevate. La sostituzione della grafite con il titanato di litio sembra prolungare la durata della vita.

(2) Incapacità di sopportare il sovraccarico: durante il sovraccarico, gli ioni di litio incorporati in eccesso si fissano permanentemente nel reticolo e non possono essere rilasciati, il che può portare a una breve durata della batteria e alla produzione di gas che causa bolle di gas.

(3) Incapacità di resistere alla scarica eccessiva: durante la scarica eccessiva, dall'elettrodo vengono rimossi ioni di litio eccessivi, che possono causare il collasso del reticolo, ridurre la durata della vita e causare la generazione di gas, con conseguenti bolle di gas.

(4) Sono necessari molteplici meccanismi di protezione: poiché un uso errato può ridurre la durata della vita e persino provocare esplosioni, sono stati aggiunti molteplici meccanismi di protezione alla progettazione delle batterie agli ioni di litio.

Circuito di protezione: impedisce il sovraccarico, lo scaricamento eccessivo, il sovraccarico e il surriscaldamento.

Porta di scarico: per evitare una pressione eccessiva all'interno della batteria.

Caratteristiche del diaframma: ha un'elevata resistenza alla perforazione per prevenire cortocircuiti interni; Quando la temperatura interna della batteria è troppo elevata, può comunque sciogliersi, impedire il passaggio degli ioni di litio, bloccare le reazioni della batteria e aumentare la resistenza interna (fino a 2kQ).

In sintesi, lo sviluppo del settore delle batterie agli ioni di litio è un settore potente che promuove i paesi in via di sviluppo verso paesi altamente sviluppati.