Litium Battery Oorsig |BSLBATT Hernubare Energie

BSLBATT Engineered Technologies gebruik ons ​​ervare ingenieurs-, ontwerp-, kwaliteit- en vervaardigingspanne sodat ons kliënte verseker kan wees van tegnies gevorderde battery-oplossings wat aan die unieke vereistes van hul spesifieke toepassings voldoen.Ons spesialiseer in herlaaibare en nie-herlaaibare litiumsel- en batterypakontwerp as werk met 'n verskeidenheid litiumselchemieë om opsies en oplossings vir veeleisende toepassings wêreldwyd te bied.

Litium Battery Pak Tegnologieë

Ons breë vervaardigingsvermoëns stel ons in staat om die mees basiese batterypakke te bou, tot pasgemaakte pakke met gespesialiseerde stroombane, verbindings en omhulsels.Van lae tot hoë volume, ons het die vermoë en kundigheid in die industrie om aan die unieke behoeftes van alle OEM's te voldoen, aangesien ons ervare ingenieurspan pasgemaakte batteryoplossings kan ontwerp, ontwikkel, toets en vervaardig vir die spesifieke behoeftes van die meeste toepassings.

BSLBATT bied sleuteloplossings gebaseer op klante se vereistes en spesifikasies.Ons werk saam met die toonaangewende selvervaardigers om die optimale oplossings te verskaf en ons ontwikkel en integreer die mees gesofistikeerde beheer- en moniteringselektronika in sy batterypakke.

Hoe werk 'n litium-ioonbattery?

Litiumioonbatterye benut die sterk verminderende potensiaal van litiumione om die redoksreaksie sentraal tot alle batterytegnologieë aan te dryf - reduksie by die katode, oksidasie by die anode.Deur die positiewe en negatiewe terminale van 'n battery deur 'n stroombaan te verbind, verenig die twee helftes van die redoksreaksie, wat die toestel wat aan die stroombaan gekoppel is, toelaat om energie uit die beweging van elektrone te onttrek.

Alhoewel daar baie verskillende tipes litium-gebaseerde chemieë is wat vandag in die industrie gebruik word, sal ons litiumkobaltoksied (LiCoO2) gebruik - die chemie wat litium-ioonbatterye toegelaat het om die nikkel-kadmium-batterye te vervang wat die norm vir verbruikers was elektronika tot in die 90's - om die basiese chemie agter hierdie gewilde tegnologie te demonstreer.

Die volledige reaksie vir 'n LiCoO2-katode en 'n grafietanode is soos volg:

LiCoO2 + C ⇌ Li1-xCoO2 + LixC

Waar die voorwaartse reaksie laai verteenwoordig, en die terugwaartse reaksie ontlading verteenwoordig.Dit kan opgedeel word in die volgende halfreaksies:

By die positiewe elektrode vind reduksie by die katode plaas tydens ontlading (sien omgekeerde reaksie).

LiCo3+O2 ⇌ xLi+ + Li1-xCo4+xCo3+1-xO2 + e-

By die negatiewe elektrode vind oksidasie by die anode plaas tydens ontlading (sien omgekeerde reaksie).

C + xLi+ + e- ⇌ LixC

Tydens ontlading beweeg litiumione (Li+) vanaf die negatiewe elektrode (grafiet) deur die elektroliet (litiumsoute gesuspendeer in 'n oplossing) en die skeier na die positiewe elektrode (LiCoO2).Terselfdertyd beweeg elektrone van die anode (grafiet) na die katode (LiCoO2) wat via 'n eksterne stroombaan verbind is.As 'n eksterne kragbron toegepas word, word die reaksie omgekeer saam met die rolle van die onderskeie elektrodes, wat die sel laai.

Wat is in 'n litium-ioonbattery

Jou tipiese silindriese 18650-sel, wat die algemene vormfaktor is wat deur die industrie gebruik word vir kommersiële toepassings van skootrekenaars tot elektriese voertuie, het 'n OCV (oopkringspanning) van 3,7 volt.Afhangende van die vervaardiger kan dit ongeveer 20 ampère lewer met 'n kapasiteit van 3000mAh of meer.Die batterypak sal uit veelvuldige selle bestaan, en oor die algemeen 'n beskermende mikroskyfie insluit om oorlaai en ontlading onder die minimum kapasiteit te voorkom, wat beide kan lei tot oorverhitting, brande en ontploffings.Kom ons kyk van naderby na die binnekant van 'n sel.

Positiewe elektrode/katode

Die sleutel tot die ontwerp van 'n positiewe elektrode is om 'n materiaal te kies wat 'n elektropotensiaal groter as 2.25V het in vergelyking met suiwer litiummetale.Katodemateriale in litium-ioon verskil baie, maar hulle het oor die algemeen gelaagde litium-oorgangsmetaaloksiede, soos die LiCoO2-katode-ontwerp wat ons vroeër ondersoek het.Ander materiale sluit spinelle (dws LiMn2O4) en oliviene in (dws LiFePO4).

Negatiewe elektrode/anode

In 'n ideale litiumbattery sal jy suiwer litiummetaal as 'n anode gebruik, want dit bied die optimum kombinasie van lae molekulêre gewig en hoë spesifieke kapasiteit moontlik vir 'n battery.Daar is twee hoofprobleme wat verhoed dat litium as 'n anode in kommersiële toepassings gebruik word: veiligheid en omkeerbaarheid.Litium is hoogs reaktief en geneig tot katastrofiese mislukkingsmodusse van die pirotegniese soort.Ook tydens lading sal litium nie terugplaat in sy oorspronklike eenvormige metaaltoestand nie, in plaas daarvan om 'n naaldagtige morfologie bekend as 'n dendriet aan te neem.Dendrietvorming kan lei tot deurboorde skeiers wat tot kortbroeke kan lei.

Die oplossing wat navorsers uitgedink het om die voordele van litiummetaal te benut sonder al die nadele was litium-interkalasie - die proses om litiumione in koolstofgrafiet of 'n ander materiaal te plaas, om die maklike beweging van litiumione van een elektrode na 'n ander moontlik te maak.Ander meganismes behels die gebruik van anodemateriaal met litium wat omkeerbare reaksies meer moontlik maak.Tipiese anodemateriaal sluit grafiet, silikon-gebaseerde legerings, tin en titanium in.

Skei

Die rol van die skeier is om 'n laag elektriese isolasie tussen die negatiewe en positiewe elektrodes te verskaf, terwyl ione steeds toelaat om daardeur te beweeg tydens lading en ontlading.Dit moet ook chemies bestand wees teen degradasie deur die elektroliet en ander spesies in die sel en meganies sterk genoeg wees om slytasie te weerstaan.Gewone litium-ioon skeiers is oor die algemeen hoogs poreus van aard en bestaan ​​uit poliëtileen (PE) of polipropileen (PP) velle.

Elektroliet

Die rol van 'n elektroliet in 'n litium-ioonsel is om 'n medium te verskaf waardeur litiumione vrylik tussen die katode en anode kan vloei tydens lading- en ontladingsiklusse.Die idee is om 'n medium te kies wat beide 'n goeie Li+ geleier en 'n elektroniese isolator is.Die elektroliet moet termies stabiel wees, en chemies versoenbaar met die ander komponente in die sel.Oor die algemeen dien litiumsoute soos LiClO4, LiBF4 of LiPF6 gesuspendeer in 'n organiese oplosmiddel soos diëtielkarbonaat, etileenkarbonaat of dimetielkarbonaat as die elektroliet vir konvensionele litium-ioonontwerpe.

Vaste elektroliet interfase (SEI)

'n Belangrike ontwerpkonsep om oor litium-ioonselle te verstaan, is die soliede elektroliet-interfase (SEI) - 'n passiveringsfilm wat opbou by die koppelvlak tussen die elektrode en die elektroliet soos Li+-ione reageer met afbraakprodukte van die elektroliet.Die film vorm op die negatiewe elektrode tydens die aanvanklike lading van die sel.Die SEI beskerm die elektroliet teen verdere ontbinding tydens daaropvolgende ladings van die sel.Verlies van hierdie passiverende laag kan die sikluslewe, elektriese werkverrigting, kapasiteit en die algehele lewe van 'n sel nadelig beïnvloed.Aan die ander kant het vervaardigers gevind dat hulle batterywerkverrigting kan verbeter deur die SEI te verfyn.

Ontmoet die Lithium-Ion Battery Familie

Die aanloklikheid van litium as 'n ideale elektrodemateriaal vir batterytoepassings het gelei tot baie soorte litiumioonbatterye.Hier is vyf van die mees algemene kommersieel beskikbare batterye op die mark.

Litium kobaltoksied

Ons het reeds LiCoO2-batterye in diepte in hierdie artikel gedek, want dit verteenwoordig die gewildste chemie vir draagbare elektronika soos selfone, skootrekenaars en elektroniese kameras.LiCoO2 het sy sukses te danke aan sy hoë spesifieke energie.'n Kort lewensduur, swak termiese stabiliteit en die prys van kobalt het vervaardigers om oor te skakel na gemengde katode-ontwerpe.

Litium mangaanoksied

Litium-mangaanoksiedbatterye (LiMn2O4) gebruik MnO2-gebaseerde katodes.In vergelyking met standaard LiCoO2-batterye is LiMn2O4-batterye minder giftig, kos minder en is veiliger om te gebruik, maar met verminderde kapasiteit.Terwyl herlaaibare ontwerpe in die verlede ondersoek is, gebruik vandag se industrie gewoonlik hierdie chemie vir primêre (enkelsiklus) selle wat nie herlaaibaar is nie en bedoel is om na gebruik weggedoen te word.Duursame, hoë termiese stabiliteit en 'n lang raklewe maak hulle ideaal vir elektriese gereedskap of mediese toestelle.

Litium Nikkel Mangaan Kobalt Oksied

Soms is die geheel groter as die som van sy dele, en litium-nikkel-mangaan-kobaltoksiedbatterye (ook bekend as NCM-batterye) spog met groter elektriese werkverrigting as LiCoO2.NCM kry sy krag in die balansering van die voor- en nadele van sy individuele katodemateriale.Een van die suksesvolste litium-ioonstelsels op die mark, NCM word wyd gebruik in kraglyne soos kraggereedskap en e-fietse.

Litium-ysterfosfaat

Litium-ysterfosfaat (LiFePO4)-batterye bereik 'n lang sikluslewe en hoë stroomaanslag met goeie termiese stabiliteit met behulp van nanogestruktureerde fosfaatkatodemateriaal.Ten spyte van hierdie verbeterings is dit nie so energiedig soos kobaltgemengde tegnologieë nie en het dit die hoogste selfontladingstempo van die ander batterye in hierdie lys.LiFePO4-batterye is gewild as 'n alternatief vir loodsuur as 'n motoraansitterbattery.

Litium titanaat

Die vervanging van die grafietanode met litiumtitanaat-nanokristalle verhoog die oppervlakte van die anode aansienlik tot sowat 100 m2 per gram.Die nanogestruktureerde anode verhoog die aantal elektrone wat deur die stroombaan kan vloei, wat litiumtitanaatselle die vermoë gee om veilig te laai en te ontlaai teen tempo's groter as 10C (tien keer sy gegradeerde kapasiteit).Die inruil vir die vinnigste laai- en ontladingsiklus van die litium-ioonbatterye is 'n relatief laer spanning 2.4V per sel, litiumtitanaatselle aan die onderkant van die energiedigtheidspektrum van litiumbatterye, maar steeds hoër as alternatiewe chemie soos nikkel- kadmium.Ten spyte van hierdie nadeel, beteken algehele elektriese werkverrigting, hoë betroubaarheid, termiese stabiliteit en 'n ekstra lang sikluslewe dat die battery steeds in elektriese voertuie gebruik word.

Die toekoms van litium-ioonbatterye

Daar is 'n groot druk van maatskappye en regerings regoor die wêreld om verdere navorsing en ontwikkeling oor litiumioon- en ander batterytegnologieë na te streef om aan die groeiende vraag na skoon energie en verminderde koolstofvrystellings te voldoen.Inherent intermitterende energiebronne soos sonkrag en wind kan groot voordeel trek uit litiumioon se hoë energiedigtheid en lang sikluslewe, wat reeds gehelp het om die tegnologie die mark vir elektriese voertuie te laat draai.

Om aan hierdie groeiende vraag te voldoen, het navorsers reeds begin om die grense van bestaande litiumioon op nuwe en opwindende maniere te verskuif.Litiumpolimeer (Li-Po)-selle vervang die gevaarlike vloeibare litiumsoutgebaseerde elektroliete met veiliger polimeergels en semi-nat selontwerpe, vir vergelykbare elektriese werkverrigting met verbeterde veiligheid en ligter gewig.Vastetoestand litium is die nuutste tegnologie op die blok, wat verbeterings in energiedigtheid, veiligheid, sikluslewe en algehele lewensduur belowe met die stabiliteit van 'n soliede elektroliet.Dit is moeilik om te voorspel watter tegnologie die wedloop vir die uiteindelike energiebergingsoplossing gaan wen, maar litium-ioon sal beslis in die komende jare 'n groot rol in die energie-ekonomie speel.

Verskaffer van energiebergingsoplossings

Ons vervaardig die nuutste produkte, wat presisie-ingenieurswese kombineer met uitgebreide toepassingskundigheid om kliënte te help om oplossings vir energieberging in hul produkte te integreer.BSLBATT Engineered Technologies het die bewese tegnologie en integrasie kundigheid om jou toepassings van konsepsie tot kommersialisering te bring.

Om meer te wete te kom, sien ons blogpos oor berging van litiumbatterye .