พื้นหลังโครงการแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

  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.

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็นอุตสาหกรรมที่ใช้เทคโนโลยีเข้มข้น การพัฒนาอุตสาหกรรมนี้ยังสามารถขับเคลื่อนการพัฒนาอุตสาหกรรมการผลิตอุปกรณ์และวัสดุของประเทศได้อย่างแข็งขัน เทคโนโลยีเมมเบรนขั้นสูง เทคโนโลยีสายการประกอบอัตโนมัติ จุดน้ำค้างต่ำและเทคโนโลยีบรรยากาศอากาศบริสุทธิ์สูง และอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องที่ใช้ในกระบวนการหลักของการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน มีแนวทางเชิงบวกและบทบาทการสาธิตสำหรับการพัฒนาเทคโนโลยีและอุปกรณ์อุตสาหกรรมอื่น ๆ วัสดุที่ใช้ในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสามารถรวมเข้ากับแร่ทองแดง แร่โคบอลต์ และแร่กราไฟท์ในท้องถิ่นเพื่อการประมวลผลเชิงลึกเป็นฟอยล์ทองแดงบางเฉียบสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน วัสดุแคโทดลิเธียมโคบอลต์ (ลิเธียมนิกเกิลโคบอลต์แมงกาเนต) และวัสดุแคโทดที่มีความแข็งแรงสูง พลังงานวัสดุขั้วบวกกราไฟท์

แม้ว่าปัจจุบันแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะเป็นแบตเตอรี่ประเภทที่ได้รับความนิยมมากที่สุด แต่ด้วยการพัฒนาทางเทคโนโลยี แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจึงมีหลายประเภท ซึ่งแต่ละประเภทก็มีข้อดีและข้อเสียของตัวเอง อย่างไรก็ตาม โดยรวมแล้วแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีข้อดีและข้อเสียร่วมกันดังต่อไปนี้:

1. ข้อดีของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

(1) แรงดันไฟฟ้าสูง: แรงดันไฟฟ้าในการทำงานของแบตเตอรี่ก้อนเดียวสามารถเข้าถึงได้สูงถึง 3.7-3.8V (แรงดันไฟฟ้าของเซลล์สูงสุดสามารถชาร์จได้ถึง 4.2V) ซึ่งเป็นสามเท่าของแบตเตอรี่ Ni Cd และ Ni-H

(2) พลังงานจำเพาะสูง: ปัจจุบันพลังงานจำเพาะจริงที่สามารถทำได้คือประมาณ 555Wh/kg ซึ่งหมายความว่าวัสดุสามารถเข้าถึงความจุจำเพาะมากกว่า 150mAh/g (3-4 เท่า Ni Cd, 2-3 คูณ Ni MH) ซึ่งใกล้เคียงกับประมาณ 88% ของมูลค่าทางทฤษฎี

(3) อายุการใช้งานยาวนาน: โดยทั่วไปสามารถเข้าถึงได้มากกว่า 500 ครั้ง หรือมากกว่า 1,000 ครั้ง และลิเธียมเหล็กฟอสเฟตสามารถเข้าถึงได้มากกว่า 2,000 ครั้ง อายุการใช้งานของแบตเตอรี่ในอุปกรณ์ที่มีกระแสไฟต่ำจะมีความสามารถในการแข่งขันเป็นสองเท่า

(4) ประสิทธิภาพด้านความปลอดภัยที่ดี: ปราศจากมลภาวะ ไม่มีผลกระทบต่อหน่วยความจำ ในฐานะแบตเตอรี่ Li-ion รุ่นก่อน แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนได้ลดพื้นที่การใช้งานลงเนื่องจากการก่อตัวของเดนไดรต์และการลัดวงจรที่เกิดจากลิเธียมโลหะ Li-ion ไม่มีองค์ประกอบที่ก่อให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อม เช่น แคดเมียม ตะกั่ว และปรอท ข้อเสียเปรียบที่สำคัญของแบตเตอรี่ Ni Cd บางชนิดในกระบวนการบางอย่าง (เช่น การเผาผนึก) คือ "เอฟเฟกต์หน่วยความจำ" ซึ่งจำกัดการใช้แบตเตอรี่อย่างจริงจัง อย่างไรก็ตาม Li-ion ไม่มีปัญหานี้เลย

(5) การปลดปล่อยตัวเองต่ำ: อัตราการปลดปล่อยตัวเองของ Li ion ซึ่งชาร์จเต็มที่อุณหภูมิห้องและเก็บไว้เป็นเวลาหนึ่งเดือนคือประมาณ 2% ซึ่งต่ำกว่า 25-30% ของ Ni Cd และ 30-35% ของ Ni มาก และมฮ.

(6) การชาร์จและการคายประจุที่รวดเร็ว: ความจุสามารถเข้าถึงมากกว่า 80% ของความจุปกติหลังจากการชาร์จ 30 นาที และตอนนี้แบตเตอรี่เหล็กฟอสเฟตสามารถเข้าถึง 90% ของความจุปกติหลังจากการชาร์จ 10 นาที

(7) ช่วงอุณหภูมิในการทำงานสูง: อุณหภูมิในการทำงานอยู่ที่ -25 ~ 55 ° C ด้วยการปรับปรุงอิเล็กโทรไลต์และอิเล็กโทรดบวก คาดว่าจะขยายเป็น -40 ~ 70 ° C

2. ข้อเสียของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

(1) อายุที่มากขึ้น: ความจุของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะแตกต่างจากแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟอื่นๆ ได้อย่างช้าๆ โดยไม่ขึ้นกับจำนวนการใช้งาน แต่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ กลไกที่เป็นไปได้คือความต้านทานภายในจะค่อยๆ เพิ่มขึ้น ดังนั้นจึงมีแนวโน้มที่จะสะท้อนให้เห็นในผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีกระแสการทำงานสูง การแทนที่กราไฟท์ด้วยลิเธียมไททาเนตดูเหมือนจะช่วยยืดอายุการใช้งานได้

(2) ไม่สามารถทนต่อการชาร์จไฟเกิน: ในระหว่างการชาร์จไฟเกิน ไอออนลิเธียมที่ฝังมากเกินไปจะจับตัวอยู่ในโครงตาข่ายอย่างถาวรและไม่สามารถปล่อยออกมาได้ ซึ่งอาจส่งผลให้อายุการใช้งานแบตเตอรี่สั้นและการผลิตก๊าซทำให้เกิดฟองก๊าซ

(3) ไม่สามารถทนต่อการคายประจุเกิน: ในระหว่างการคายประจุมากเกินไป ไอออนลิเธียมส่วนเกินจะถูกเอาออกจากอิเล็กโทรด ซึ่งอาจทำให้โครงตาข่ายพังทลาย อายุการใช้งานสั้นลง และทำให้เกิดก๊าซซึ่งส่งผลให้เกิดฟองก๊าซ

(4) จำเป็นต้องมีกลไกการป้องกันหลายประการ: เนื่องจากการใช้งานที่ไม่ถูกต้องอาจลดอายุการใช้งานและอาจนำไปสู่การระเบิดได้ จึงมีการเพิ่มกลไกการป้องกันหลายอย่างในการออกแบบแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

วงจรป้องกัน: ป้องกันการชาร์จไฟเกิน, การคายประจุเกิน, โอเวอร์โหลด และความร้อนสูงเกินไป

พอร์ตไอเสีย: เพื่อป้องกันแรงดันมากเกินไปภายในแบตเตอรี่

ลักษณะไดอะแฟรม: มีความต้านทานการเจาะสูงเพื่อป้องกันการลัดวงจรภายใน เมื่ออุณหภูมิภายในแบตเตอรี่สูงเกินไป แบตเตอรี่ยังคงละลายได้ ป้องกันลิเธียมไอออนไม่ให้ผ่าน ป้องกันปฏิกิริยาของแบตเตอรี่ และเพิ่มความต้านทานภายใน (สูงถึง 2kQ)

โดยสรุป การพัฒนาอุตสาหกรรมแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนถือเป็นอุตสาหกรรมที่ทรงพลังที่ส่งเสริมประเทศกำลังพัฒนาไปสู่ประเทศที่พัฒนาแล้วในระดับสูง