Histórico do projeto de bateria de íon de lítio

  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.

As baterias de íon-lítio são uma indústria de uso intensivo de tecnologia. O desenvolvimento desta indústria também pode impulsionar ativamente o desenvolvimento das indústrias de materiais e fabricação de equipamentos do país. Tecnologia avançada de membrana, tecnologia de linha de montagem automática, tecnologia de baixo ponto de orvalho e alta atmosfera de ar limpo e equipamento correspondente usado no processo principal de fabricação de baterias de íon de lítio. Tem um papel positivo de orientação e demonstração para o desenvolvimento de outras tecnologias e equipamentos industriais. Os materiais usados ​​em baterias de íon-lítio podem ser integrados com minério de cobre local, minério de cobalto e minério de grafite para processamento profundo em folha de cobre ultrafina para baterias de íon-lítio, materiais catódicos de cobaltato de lítio (manganato de cobalto-níquel-lítio) e materiais de cátodo de alta materiais de ânodo de grafite de energia.

Embora as baterias de íons de lítio sejam atualmente o tipo de bateria mais popular, com o desenvolvimento da tecnologia, existem muitos tipos de baterias de íons de lítio, cada uma com suas próprias vantagens e desvantagens. No entanto, em geral, as baterias de íons de lítio têm as seguintes vantagens e desvantagens comuns:

1. As vantagens das baterias de íon de lítio.

(1) Alta tensão: A tensão de trabalho de uma única bateria pode chegar a 3,7-3,8 V (a tensão mais alta da célula pode ser carregada até 4,2 V), que é três vezes maior que a das baterias Ni Cd e Ni-H.

(2) Alta energia específica: Atualmente, a energia específica real que pode ser alcançada é de cerca de 555Wh/kg, o que significa que o material pode atingir uma capacidade específica de mais de 150mAh/g (3-4 vezes Ni Cd, 2-3 vezes Ni MH), que está próximo de cerca de 88% do seu valor teórico.

(3) Ciclo de vida longo: geralmente pode atingir mais de 500 vezes, ou até mais de 1.000 vezes, e o fosfato de ferro-lítio pode atingir mais de 2.000 vezes. A vida útil das baterias em aparelhos de descarga de baixa corrente duplicará a sua competitividade.

(4) Bom desempenho de segurança: livre de poluição, sem efeito memória. Como antecessoras do íon-lítio, as baterias de íon-lítio reduziram suas áreas de aplicação devido à formação de dendritos e curtos-circuitos causados ​​pelo lítio metálico. O íon-lítio não contém elementos que poluem o meio ambiente, como cádmio, chumbo e mercúrio. Uma grande desvantagem de algumas baterias de Ni Cd em certos processos (como a sinterização) é o "efeito memória", que restringe seriamente o uso de baterias. No entanto, o íon-lítio não apresenta esse problema.

(5) Baixa autodescarga: A taxa de autodescarga do íon Li, que é totalmente carregada em temperatura ambiente e armazenada por um mês, é de cerca de 2%, muito inferior a 25-30% de Ni Cd e 30-35% de Ni e MH.

(6) Carregamento e descarregamento rápidos: A capacidade pode atingir mais de 80% da capacidade nominal após 30 minutos de carregamento, e agora as baterias de ferro fosfato podem atingir 90% da capacidade nominal após 10 minutos de carregamento.

(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. Desvantagens das baterias de íon de lítio

(1) Envelhecimento: Ao contrário de outras baterias recarregáveis, a capacidade das baterias de íons de lítio diminuirá lentamente, independentemente do número de utilizações, mas relacionada à temperatura. O mecanismo possível é que a resistência interna aumente gradualmente, por isso é mais provável que se reflita em produtos eletrônicos com altas correntes de operação. Substituir o grafite por titanato de lítio parece prolongar a vida útil.

(2) Incapacidade de suportar sobrecarga: Durante a sobrecarga, o excesso de íons de lítio incorporados fixar-se-á permanentemente na rede e não poderá ser liberado, o que pode levar à curta vida útil da bateria e à produção de gás, causando bolhas de gás.

(3) Incapacidade de suportar descarga excessiva: Durante a descarga excessiva, íons de lítio excessivos são removidos do eletrodo, o que pode causar colapso da rede, encurtar a vida útil e causar geração de gás, resultando em bolhas de gás.

(4) São necessários múltiplos mecanismos de proteção: Devido ao fato de que o uso incorreto pode reduzir a vida útil e até mesmo levar a explosões, vários mecanismos de proteção foram adicionados ao projeto das baterias de íons de lítio.

Circuito de proteção: evita sobrecarga, descarga excessiva, sobrecarga e superaquecimento.

Porta de exaustão: para evitar pressão excessiva no interior da bateria.

Características do diafragma: Possui alta resistência à perfuração para evitar curtos-circuitos internos; Quando a temperatura interna da bateria está muito alta, ela ainda pode derreter, impedir a passagem de íons de lítio, bloquear as reações da bateria e aumentar a resistência interna (até 2kQ).

Em resumo, o desenvolvimento da indústria de baterias de iões de lítio é uma indústria poderosa que promove os países em desenvolvimento a países altamente desenvolvidos.