Pozadie projektu lítium-iónovej batérie

  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.

Lítium-iónové batérie sú technologicky náročným odvetvím, Rozvoj tohto odvetvia môže tiež aktívne riadiť rozvoj priemyslu výroby zariadení a materiálov v krajine. Pokročilá membránová technológia, technológia automatickej montážnej linky, technológia s nízkym rosným bodom a vysokou čistotou vzduchu a zodpovedajúce vybavenie používané v základnom procese výroby lítium-iónových batérií ， Má pozitívnu usmerňovaciu a demonštračnú úlohu pre vývoj ďalších priemyselných technológií a zariadení. Materiály používané v lítium-iónových batériách môžu byť integrované s miestnou medenou rudou, kobaltovou rudou a grafitovou rudou na hlboké spracovanie na ultratenkú medenú fóliu pre lítium-iónové batérie, katódové materiály lítium-kobaltát (lítium-nikel-kobaltmanganát) a vysoko- energetické grafitové anódové materiály.

Hoci lítium-iónové batérie sú v súčasnosti najpopulárnejším typom batérií, s rozvojom technológie existuje veľa typov lítium-iónových batérií, z ktorých každá má svoje výhody a nevýhody. Celkovo však majú lítium-iónové batérie nasledujúce spoločné výhody a nevýhody:

1. Výhody lítium-iónových batérií.

(1) Vysoké napätie: Pracovné napätie jednej batérie môže dosiahnuť až 3,7-3,8 V (najvyššie napätie článku je možné nabíjať až do 4,2 V), čo je trojnásobok napätia Ni Cd a Ni-H batérií.

(2) Vysoká špecifická energia: V súčasnosti je skutočná špecifická energia, ktorú možno dosiahnuť, približne 555 Wh/kg, čo znamená, že materiál môže dosiahnuť špecifickú kapacitu viac ako 150 mAh/g (3-4 krát Ni Cd, 2-3 krát Ni MH), čo sa blíži asi 88 % jeho teoretickej hodnoty.

(3) Dlhá životnosť cyklu: vo všeobecnosti môže dosiahnuť viac ako 500-krát alebo dokonca viac ako 1000-krát a fosforečnan lítno-železitý môže dosiahnuť viac ako 2000-krát. Životnosť batérií v spotrebičoch s nízkym prúdom zdvojnásobí ich konkurencieschopnosť.

(4) Dobrý bezpečnostný výkon: bez znečistenia, bez pamäťového efektu. Ako predchodca lítium-iónových batérií, lítium-iónové batérie zmenšili oblasť použitia v dôsledku tvorby dendritov a skratov spôsobených kovovým lítiom. Li-ion neobsahuje prvky, ktoré znečisťujú životné prostredie, ako je kadmium, olovo a ortuť. Hlavnou nevýhodou niektorých Ni-Cd batérií pri určitých procesoch (ako je spekanie) je "pamäťový efekt", ktorý vážne obmedzuje používanie batérií. Li-ion však tento problém vôbec nemá.

(5) Nízke samovybíjanie: Rýchlosť samovybíjania Li iónu, ktorý je plne nabitý pri izbovej teplote a skladovaný jeden mesiac, je asi 2 %, oveľa nižšia ako 25 – 30 % Ni Cd a 30 – 35 % Ni. a MH.

(6) Rýchle nabíjanie a vybíjanie: Kapacita môže dosiahnuť viac ako 80 % nominálnej kapacity po 30 minútach nabíjania a teraz môžu fosfátové železné batérie dosiahnuť 90 % nominálnej kapacity po 10 minútach nabíjania.

(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. Nevýhody lítium-iónových batérií

(1) Starnutie: Na rozdiel od iných nabíjateľných batérií bude kapacita lítium-iónových batérií pomaly klesať, nezávisle od počtu použití, ale v závislosti od teploty. Možným mechanizmom je, že vnútorný odpor sa postupne zvyšuje, takže je pravdepodobnejšie, že sa prejaví v elektronických výrobkoch s vysokými prevádzkovými prúdmi. Zdá sa, že výmena grafitu za lítiumtitanát predlžuje životnosť.

(2) Neschopnosť znášať prebíjanie: Počas prebíjania sa nadmerné množstvo zabudovaných lítiových iónov natrvalo zafixuje v mriežke a nedá sa uvoľniť, čo môže viesť ku krátkej životnosti batérie a produkcii plynu spôsobujúcej bubliny plynu.

(3) Neschopnosť odolať nadmernému vybitiu: Počas nadmerného vybitia sa z elektródy odstraňujú nadmerné lítiové ióny, čo môže spôsobiť kolaps mriežky, skrátiť životnosť a spôsobiť tvorbu plynu, čo má za následok tvorbu plynových bublín.

(4) Vyžaduje sa viacero ochranných mechanizmov: Vzhľadom na skutočnosť, že nesprávne používanie môže skrátiť životnosť a dokonca viesť k výbuchom, do konštrukcie lítium-iónových batérií boli pridané viaceré ochranné mechanizmy.

Ochranný obvod: zabraňuje prebitiu, nadmernému vybitiu, preťaženiu a prehriatiu.

Výfukový port: aby sa zabránilo nadmernému tlaku vo vnútri batérie.

Vlastnosti membrány: Má vysokú odolnosť proti prepichnutiu, aby sa zabránilo vnútorným skratom; Keď je vnútorná teplota batérie príliš vysoká, stále sa môže roztaviť, zabrániť prechodu lítiových iónov, blokovať reakcie batérie a zvýšiť vnútorný odpor (až 2kQ).

Stručne povedané, rozvoj priemyslu lítium-iónových batérií je silný priemysel, ktorý podporuje rozvojové krajiny vo vysoko rozvinutých krajinách.