Tło projektu baterii litowo-jonowej

  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.

Baterie litowo-jonowe to branża wymagająca dużej ilości technologii. Rozwój tej branży może również aktywnie napędzać rozwój krajowego przemysłu produkującego sprzęt i materiały. Zaawansowana technologia membranowa, technologia automatycznej linii montażowej, technologia niskiego punktu rosy i atmosfery o wysokim czystym powietrzu oraz odpowiedni sprzęt stosowany w podstawowym procesie produkcji akumulatorów litowo-jonowych, pełni pozytywną rolę doradczą i demonstracyjną dla rozwoju innych technologii i sprzętu przemysłowego. Materiały stosowane w akumulatorach litowo-jonowych można łączyć z lokalną rudą miedzi, rudą kobaltu i rudą grafitu w celu głębokiego przetwarzania w ultracienką folię miedzianą do akumulatorów litowo-jonowych, kobaltan litu (manganian litowo-niklowo-kobaltowy) i materiały katodowe o wysokiej materiały anodowe z grafitu energetycznego.

Chociaż akumulatory litowo-jonowe są obecnie najpopularniejszym typem akumulatorów, wraz z rozwojem technologii istnieje wiele rodzajów akumulatorów litowo-jonowych, każdy z nich ma swoje zalety i wady. Jednak ogólnie rzecz biorąc, akumulatory litowo-jonowe mają następujące wspólne zalety i wady:

1. Zalety akumulatorów litowo-jonowych.

(1) Wysokie napięcie: napięcie robocze pojedynczego akumulatora może sięgać nawet 3,7–3,8 V (najwyższe napięcie ogniwa można ładować do 4,2 V), czyli trzykrotnie więcej niż w przypadku akumulatorów Ni Cd i Ni-H.

(2) Wysoka energia właściwa: Obecnie rzeczywista energia właściwa, jaką można osiągnąć, wynosi około 555 Wh/kg, co oznacza, że ​​materiał może osiągnąć pojemność właściwą ponad 150 mAh/g (3-4 razy Ni Cd, 2-3 razy Ni MH), co stanowi blisko około 88% jego wartości teoretycznej.

(3) Długi cykl życia: ogólnie może osiągnąć ponad 500 razy, a nawet ponad 1000 razy, a fosforan litowo-żelazowy może osiągnąć ponad 2000 razy. Żywotność akumulatorów w urządzeniach wyładowczych o niskim natężeniu podwoi ich konkurencyjność.

(4) Dobre parametry bezpieczeństwa: wolne od zanieczyszczeń, bez efektu pamięci. Jako poprzednicy akumulatorów litowo-jonowych, akumulatory litowo-jonowe ograniczyły swoje obszary zastosowań ze względu na tworzenie się dendrytów i zwarcia spowodowane metalicznym litem. Li-ion nie zawiera pierwiastków zanieczyszczających środowisko, takich jak kadm, ołów i rtęć. Główną wadą niektórych akumulatorów Ni-Cd w niektórych procesach (takich jak spiekanie) jest „efekt pamięci”, który poważnie ogranicza użycie akumulatorów. Jednak w przypadku Li-ion w ogóle nie ma tego problemu.

(5) Niskie samorozładowanie: Stopień samorozładowania jonów litowo-jonowych, który jest w pełni naładowany w temperaturze pokojowej i przechowywany przez jeden miesiąc, wynosi około 2%, znacznie mniej niż 25-30% Ni Cd i 30-35% Ni i MH.

(6) Szybkie ładowanie i rozładowywanie: Pojemność może osiągnąć ponad 80% pojemności nominalnej po 30 minutach ładowania, a obecnie akumulatory fosforanowo-żelazowe mogą osiągnąć 90% pojemności nominalnej po 10 minutach ładowania.

(7) Wysoki zakres temperatur roboczych: Temperatura robocza wynosi -25 ~ 55 ° C. Wraz z udoskonaleniem elektrolitu i elektrody dodatniej oczekuje się, że wzrośnie do -40 ~ 70 ° C.

2. Wady akumulatorów litowo-jonowych

(1) Starzenie się: W przeciwieństwie do innych akumulatorów, pojemność akumulatorów litowo-jonowych będzie powoli spadać, niezależnie od liczby użyć, ale w zależności od temperatury. Możliwy mechanizm polega na tym, że rezystancja wewnętrzna stopniowo wzrasta, dlatego jest bardziej prawdopodobne, że znajdzie to odzwierciedlenie w produktach elektronicznych o wysokich prądach roboczych. Zastąpienie grafitu tytanianem litu wydaje się wydłużać żywotność.

(2) Niezdolność do wytrzymania przeładowania: Podczas przeładowania nadmiar jonów litu zostanie trwale osadzony w siatce i nie będzie mógł zostać uwolniony, co może prowadzić do krótkiej żywotności akumulatora i wytwarzania gazu powodującego pęcherzyki gazu.

(3) Niezdolność do wytrzymania nadmiernego rozładowania: Podczas nadmiernego rozładowania nadmiar jonów litu jest usuwany z elektrody, co może powodować zapadnięcie się siatki, skrócenie żywotności i wytwarzanie gazu, w wyniku czego powstają pęcherzyki gazu.

(4) Wymaganych jest wiele mechanizmów ochronnych: Ze względu na fakt, że nieprawidłowe użycie może skrócić żywotność, a nawet doprowadzić do eksplozji, w konstrukcji akumulatorów litowo-jonowych dodano wiele mechanizmów zabezpieczających.

Obwód ochronny: zapobiega przeładowaniu, nadmiernemu rozładowaniu, przeciążeniu i przegrzaniu.

Otwór wydechowy: aby zapobiec nadmiernemu ciśnieniu wewnątrz akumulatora.

Charakterystyka membrany: Ma wysoką odporność na przebicie, aby zapobiec wewnętrznym zwarciom; Gdy temperatura wewnętrzna akumulatora jest zbyt wysoka, może się on stopić, uniemożliwiając przedostawanie się jonów litu, blokując reakcje akumulatora i zwiększając rezystancję wewnętrzną (do 2 kQ).

Podsumowując, rozwój przemysłu akumulatorów litowo-jonowych to potężny przemysł, który promuje kraje rozwijające się do krajów wysoko rozwiniętych.