Предыстория проекта литий-ионной батареи

  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.

Литий-ионные аккумуляторы представляют собой наукоемкую отрасль. Развитие этой отрасли также может активно стимулировать развитие производства оборудования и промышленности материалов в стране. Передовая мембранная технология, технология автоматической сборочной линии, технология низкой точки росы и высокой чистоты воздуха, а также соответствующее оборудование, используемое в основном процессе производства литий-ионных аккумуляторов.，Она играет положительную руководящую и демонстрационную роль для разработки других промышленных технологий и оборудования.。 Материалы, используемые в литий-ионных батареях, могут быть объединены с местной медной рудой, кобальтовой рудой и графитовой рудой для глубокой переработки в ультратонкую медную фольгу для литий-ионных батарей, катодные материалы из кобальта лития (литий-никель-кобальт-манганат) и высокопрочные материалы. энергетические графитовые анодные материалы.

Хотя литий-ионные аккумуляторы в настоящее время являются наиболее популярным типом аккумуляторов, с развитием технологий появилось множество типов литий-ионных аккумуляторов, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. Однако в целом литий-ионные аккумуляторы имеют следующие общие преимущества и недостатки:

1. Преимущества литий-ионных аккумуляторов.

(1) Высокое напряжение: рабочее напряжение одной батареи может достигать 3,7–3,8 В (максимальное напряжение элемента может заряжаться до 4,2 В), что в три раза больше, чем у Ni-Cd и Ni-H батарей.

(2) Высокая удельная энергия: в настоящее время фактическая удельная энергия, которой можно достичь, составляет около 555 Втч/кг, что означает, что материал может достигать удельной емкости более 150 мАч/г (в 3-4 раза Ni Cd, 2-3 раз Ni MH), что близко примерно к 88% от его теоретического значения.

(3) Длительный срок службы цикла: обычно может достигать более 500 раз или даже более 1000 раз, а фосфат лития-железа может достигать более 2000 раз. Срок службы аккумуляторов в слаботочных разрядных приборах удвоит их конкурентоспособность.

(4) Хорошие показатели безопасности: отсутствие загрязнения, отсутствие эффекта памяти. Как и предшественник литий-ионных, литий-ионные аккумуляторы сократили области своего применения из-за образования дендритов и коротких замыканий, вызванных металлическим литием. Литий-ионный аккумулятор не содержит элементов, загрязняющих окружающую среду, таких как кадмий, свинец и ртуть. Основным недостатком некоторых никель-кадмиевых батарей в некоторых процессах (например, спекании) является «эффект памяти», который серьезно ограничивает использование батарей. Однако у Li-ion этой проблемы вообще нет.

(5) Низкий саморазряд: скорость саморазряда иона лития, который полностью заряжен при комнатной температуре и хранится в течение одного месяца, составляет около 2%, что намного ниже, чем 25-30% Ni Cd и 30-35% Ni. и МХ.

(6) Быстрая зарядка и разрядка: емкость может достигать более 80% номинальной емкости после 30 минут зарядки, а теперь фосфатно-железные батареи могут достигать 90% номинальной емкости после 10 минут зарядки.

(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. Недостатки литий-ионных аккумуляторов

(1) Старение. В отличие от других перезаряжаемых батарей, емкость литий-ионных батарей постепенно снижается, независимо от количества использований, но в зависимости от температуры. Возможный механизм заключается в том, что внутреннее сопротивление постепенно увеличивается, поэтому оно с большей вероятностью отразится на электронных изделиях с высокими рабочими токами. Замена графита титанатом лития, по-видимому, продлит срок службы.

(2) Неспособность выдерживать перезарядку. Во время перезарядки чрезмерное количество внедренных ионов лития навсегда фиксируется в решетке и не может быть высвобождено, что может привести к сокращению срока службы батареи и выделению газа, вызывающему образование пузырьков газа.

(3) Неспособность выдерживать чрезмерный разряд. Во время чрезмерного разряда из электрода удаляются излишки ионов лития, что может привести к разрушению решетки, сокращению срока службы и выделению газа, что приводит к образованию пузырьков газа.

(4) Требуется несколько механизмов защиты: поскольку неправильное использование может сократить срок службы и даже привести к взрывам, в конструкцию литий-ионных батарей были добавлены несколько механизмов защиты.

Схема защиты: предотвращает перезарядку, чрезмерную разрядку, перегрузку и перегрев.

Выпускное отверстие: для предотвращения чрезмерного давления внутри аккумулятора.

Характеристики диафрагмы: Обладает высокой стойкостью к проколу для предотвращения внутренних коротких замыканий; Когда внутренняя температура батареи слишком высока, она все равно может плавиться, препятствовать прохождению ионов лития, блокировать реакции батареи и увеличивать внутреннее сопротивление (до 2 кОм).

Таким образом, развитие индустрии литий-ионных аккумуляторов является мощной отраслью, которая продвигает развивающиеся страны в высокоразвитые страны.