wiadomości o firmie 【Bateria BAIDUN】 Żywotność trójskładnikowej baterii litowej oraz zalety i wady

Streszczenie

Co to jest trójskładnikowa bateria litowa?W naturze lit jest najlżejszym metalem o najmniejszej masie atomowej.Jego masa atomowa wynosi 6,94g/mol, a ρ=0,53g/cm3.Lit jest aktywny chemicznie i łatwo traci elektrony i jest utleniany do Li+, więc standardowy potencjał elektrody jest najbardziej ujemny, -3,04

Co to jest trójskładnikowa bateria litowa?

W naturze lit jest najlżejszym metalem o najmniejszej masie atomowej.Jego masa atomowa wynosi 6,94 g/mol i ρ=0,53 g/cm3.Lit jest aktywny chemicznie i łatwo traci elektrony i jest utleniany do Li+.Dlatego potencjał elektrody standardowej jest najbardziej ujemny, -3,045 V, a ekwiwalent elektrochemiczny jest najmniejszy, 0,26 g/Ah.Te cechy litu decydują o tym, że jest to bardzo Materiały o wysokiej energii właściwej.Trójskładnikowa bateria litowa odnosi się do wtórnej baterii litowej, która wykorzystuje jako materiał elektrody dodatniej trzy tlenki metali przejściowych: niklu, kobaltu i manganu.W pełni integruje dobrą wydajność cyklu tlenku kobaltu litu, wysoką pojemność właściwą niklu litu oraz wysokie bezpieczeństwo i niski koszt manganianu litu.Wykorzystuje metody mieszania na poziomie molekularnym, domieszkowania, powlekania i modyfikacji powierzchni do syntezy niklu.Kobalt, mangan i inne wieloskładnikowe synergiczne kompozytowe interkalacyjne tlenki litu.Jest to akumulator litowo-jonowy, który jest szeroko badany i stosowany.

Żywotność trójskładnikowej baterii litowej

Tak zwana żywotność baterii litowej oznacza, że ​​pojemność baterii spada do 70% pojemności nominalnej (pojemność baterii w temperaturze pokojowej 25°C, standardowym ciśnieniu atmosferycznym i rozładowaniu w temperaturze 0,2C) po pewnym czasie, co można uznać za koniec życia.W branży cykl życia jest zwykle obliczany na podstawie liczby cykli w pełni naładowanych i rozładowanych akumulatorów litowych.W trakcie użytkowania wewnątrz baterii litowej zachodzi nieodwracalna reakcja elektrochemiczna prowadząca do zmniejszenia pojemności, taka jak rozkład elektrolitu, dezaktywacja materiałów aktywnych, zapadnięcie się struktury elektrody dodatniej i ujemnej oraz redukcja w liczbie wprowadzonych i wyekstrahowanych jonów litu itp. .Eksperymenty wykazały, że wyższa szybkość rozładowania prowadzi do szybszego tłumienia pojemności.Jeśli prąd rozładowania jest niższy, napięcie akumulatora będzie zbliżone do napięcia równowagi i można uwolnić więcej energii.

Teoretyczna żywotność trójskładnikowej baterii litowej wynosi około 800 cykli, co jest średnią wśród komercyjnych akumulatorów litowych.Fosforan litowo-żelazowy ma około 2000 cykli, podczas gdy tytanian litu może osiągnąć 10 000 cykli.Obecnie główni producenci akumulatorów obiecują ponad 500 razy (ładowanie i rozładowywanie w standardowych warunkach) w specyfikacjach swoich akumulatorów trójskładnikowych.Jednak po złożeniu akumulatorów w pakiet akumulatorów, ze względu na problemy ze spójnością, napięcie główne i wewnętrzne opór nie może być dokładnie taki sam, a jego cykl życia wynosi około 400 razy.Producent zaleca, aby okno użycia SOC wynosiło 10%~90%.Głębokie ładowanie i rozładowywanie nie jest zalecane, w przeciwnym razie spowoduje nieodwracalne uszkodzenie dodatniej i ujemnej struktury akumulatora.Jeśli zostanie obliczony na podstawie płytkiego ładowania i płytkiego rozładowania, cykl życia będzie co najmniej 1000 razy.Ponadto, jeśli baterie litowe są często rozładowywane w środowiskach o dużej szybkości i wysokiej temperaturze, żywotność baterii zostanie drastycznie skrócona do mniej niż 200 razy.

Zalety i wady trójskładnikowej baterii litowej

Trójskładnikowy akumulator litowy jest stosunkowo zrównoważony pod względem pojemności i bezpieczeństwa i jest akumulatorem o doskonałej ogólnej wydajności.Główne funkcje, zalety i wady trzech metalowych elementów są następujące:

Co3+: zmniejsz przestrzeń mieszania kationów, ustabilizuj warstwową strukturę materiału, zmniejsz wartość impedancji, zwiększ przewodność elektryczną i popraw wydajność cyklu i szybkości.

Ni2+: może zwiększyć pojemność materiału (zwiększyć gęstość energii objętościowej materiału), a ze względu na podobny promień Li i Ni, zbyt dużo Ni spowoduje również zmieszanie litu i niklu ze względu na zjawisko dyslokacji Li , oraz stężenie jonów niklu w warstwie litu Im większa wartość, tym trudniej deinterkalować lit w strukturze warstwowej, co skutkuje słabą wydajnością elektrochemiczną.

Mn4+: może nie tylko obniżyć koszty materiałów, ale także poprawić bezpieczeństwo i stabilność materiałów.Jednak zbyt wysoka zawartość Mn z łatwością utworzy fazę spinelową i zniszczy strukturę warstwową, zmniejszając pojemność i skracając cykl.

Największą zaletą trójskładnikowych baterii litowych jest wysoka gęstość energii, a platforma napięciowa jest ważnym wskaźnikiem gęstości energii baterii, który określa podstawową sprawność i koszt baterii.Im wyższa platforma napięcia, tym większa pojemność właściwa, a więc ta sama objętość, waga, a nawet ta sama bateria Ampere, trójskładnikowa bateria litowa z platformą o wyższym napięciu ma dłuższą żywotność baterii.Platforma napięcia rozładowania pojedynczej trójskładnikowej baterii litowej wynosi aż 3,7 V, fosforan litowo-żelazowy 3,2 V, a tytanian litu tylko 2,3 V.Dlatego z punktu widzenia gęstości energii trójskładnikowa bateria litowa jest lepsza niż fosforan litowo-żelazowy, manganian litu lub tytanian litu ma absolutne zalety.

Niski poziom bezpieczeństwa i krótki cykl życia to główne wady trójskładnikowych baterii litowych, zwłaszcza bezpieczeństwo, które było głównym czynnikiem ograniczającym ich dopasowanie na dużą skalę i zintegrowane zastosowania na dużą skalę.Duża liczba rzeczywistych testów pokazuje, że trójskładnikowym akumulatorom o większej pojemności trudno jest przejść testy bezpieczeństwa, takie jak akupunktura i przeładowanie.Jest to również powód, dla którego do akumulatorów o dużej pojemności wprowadza się więcej pierwiastków manganowych, a nawet miesza się je z manganianem litu.Cykl życia 500 razy znajduje się w środku baterii litowej, więc głównym obszarem zastosowania trójskładnikowej baterii litowej są konsumenckie produkty elektroniczne, takie jak 3C digital.