Litiozko bateriaren ikuspegi orokorra |BSLBATT Energia Berriztagarriak

BSLBATT Engineered Technologies gure esperientziadun Ingeniaritza, Diseinu, Kalitate eta Fabrikazio taldeak erabiltzen ditu, gure bezeroei beren aplikazio espezifikoen eskakizun bereziak betetzen dituzten bateria-soluzio teknikoki aurreratuak ziurta ditzaten.Litiozko zelula kargagarri eta kargagarriak ez diren eta bateria-paketeen diseinuan espezializatuta gaude, litio-zelulen kimika ezberdinekin lan egiten baitugu mundu osoko aplikazio zorrotzetarako aukerak eta irtenbideak eskaintzeko.

Litiozko bateria paketea Teknologiak

Gure fabrikazio-gaitasun zabalak bateria-pakete oinarrizkoenak eraikitzeko aukera ematen digu, zirkuitu, konektore eta karkasa espezializatuak dituzten pakete pertsonalizatuetara.Bolumen baxutik handira, OEM guztien behar bereziak asetzeko gaitasuna eta industria-esperientzia ditugu, gure esperientziadun ingeniaritza-taldeak aplikazio gehienen behar zehatzetarako bateria-soluzio pertsonalizatuak diseinatu, garatu, probatu eta fabrikatu ditzakeelako.

BSLBATTek bezeroen eskakizunetan eta zehaztapenetan oinarritutako giltza eskuan soluzioak eskaintzen ditu.Sektoreko zelula-fabrikatzaile nagusiekin elkartzen gara soluzio ezin hobeak eskaintzeko eta kontrol- eta monitorizazio-elektronika sofistikatuena garatzen eta integratzen dugu bere bateria-paketeetan.

Nola funtzionatzen du litio-ioizko bateriak?

Litio-ioizko bateriek litio-ioiek duten murrizketa-potentzial handia aprobetxatzen dute bateria-teknologia guztietan oinarrizko erredox-erreakzioa sustatzeko - katodoan murriztea, anodoan oxidazioa.Bateria baten borne positiboak eta negatiboak zirkuitu baten bidez konektatuz, erredox erreakzioaren bi erdiak batzen ditu, zirkuituari atxikitako gailuak elektroien mugimendutik energia ateratzeko aukera emanez.

Gaur egun industrian litioan oinarritutako kimika mota asko erabiltzen diren arren, litio kobalto oxidoa (LiCoO2) erabiliko dugu, kontsumitzaileentzako ohikoa izan ziren nikel-kadmiozko bateriak ordezkatzeko litio-ioizko bateriei aukera eman dien kimika. elektronika 90eko hamarkadara arte — teknologia ezagun honen atzean dagoen oinarrizko kimika erakusteko.

LiCoO2 katodo baten eta grafitoaren anodo baten erreakzio osoa honako hau da:

LiCoO2 + C ⇌ Li1-xCoO2 + LixC

Aurrerako erreakzioak karga adierazten duen eta alderantzizko erreakzioak deskarga adierazten duen.Hau erdi-erreakzio hauetan zati daiteke:

Elektrodo positiboan, katodoan murrizketa gertatzen da deskargan (ikus alderantzizko erreakzioa).

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

Elektrodo negatiboan, deskargan anodoan oxidazioa gertatzen da (ikus alderantzizko erreakzioa).

C + xLi+ + e- ⇌ LixC

Deskargan, litio ioiak (Li+) elektrodo negatibotik (grafitoa) elektrolitoan zehar (disoluzio batean esekita dauden litio-gatzak) eta bereizgailutik elektrodo positibora (LiCoO2) igarotzen dira.Aldi berean, elektroiak anodotik (grafitoa) kanpoko zirkuitu baten bidez konektatuta dagoen katodora (LiCoO2) mugitzen dira.Kanpoko elikadura-iturri bat aplikatzen bada, erreakzioa alderantzikatu egiten da dagozkien elektrodoen eginkizunekin batera, zelula kargatuz.

Zer dago litio-ioizko bateria batean

Zure 18650 zelula zilindriko tipikoak, hau da, industriak ordenagailu eramangarrietatik ibilgailu elektrikoetarako aplikazio komertzialetarako erabiltzen duen forma-faktore arrunta, 3,7 voltioko OCV (zirkuitu irekiko tentsioa) du.Fabrikatzailearen arabera, 20 amp inguru eman ditzake 3000mAh edo gehiagoko ahalmenarekin.Bateria zelula ugariz osatuta egongo da, eta, oro har, babes-mikrotxipa bat izango du gutxieneko ahalmenetik behera kargatzea eta deskargatzea saihesteko, eta horrek gainberotzea, suteak eta leherketak eragin ditzake.Ikus ditzagun zelula baten barneak hurbilagotik.

Elektrodo/katodo positiboa

Elektrodo positibo bat diseinatzeko gakoa litio metal puruekin alderatuta 2,25 V baino potentzial elektriko handiagoa duen material bat hautatzea da.Litio-ioietako katodoen materialak asko aldatzen dira, baina, oro har, litio-trantsizio-metal oxidoak geruzak dituzte, lehenago aztertu dugun LiCoO2 katodoaren diseinua bezala.Beste material batzuk espinelak (adibidez, LiMn2O4) eta olibinoak (adibidez, LiFePO4) dira.

Elektrodo/Anodo negatiboa

Litiozko bateria ezin hobean, litio metal purua erabiliko zenuke anodo gisa, pisu molekular baxuaren eta ahalmen espezifiko handiko bateriaren konbinazio ezin hobea eskaintzen duelako.Aplikazio komertzialetan litioa anodo gisa erabiltzea eragozten duten bi arazo nagusi daude: segurtasuna eta itzulgarritasuna.Litioa oso erreaktiboa da eta pirotekniko motako hutsegite modu katastrofikoak izateko joera du.Karga bitartean, litioa ez da berriro plakatuko bere jatorrizko egoera metaliko uniformera, dendrita gisa ezagutzen den orratz-itxurako morfologia hartu beharrean.Dendrita sortzeak bereizgailu zulatua eragin dezake eta horrek galtza motzak sor ditzake.

Ikertzaileek litio metalaren abantaila guztiak txarrik gabe aprobetxatzeko asmatu zuten irtenbidea litioaren arteko interkalazioa izan zen: karbono grafitoaren edo beste material baten barruan litio ioiak geruzatzeko prozesua, litio ioiak elektrodo batetik bestera erraz mugi daitezen.Beste mekanismo batzuek erreakzio itzulgarriak posible egiten dituzten anodo-materialak litioarekin erabiltzea dakar.Anodoen ohiko materialak grafitoa, silizioan oinarritutako aleazioak, eztainua eta titanioa dira.

Bereizlea

Bereizgailuaren eginkizuna elektrodo negatibo eta positiboen artean isolamendu elektriko geruza bat eskaintzea da, karga eta deskargan ioiak bertatik igarotzen uzten dituen bitartean.Gainera, kimikoki erresistentea izan behar du elektrolitoak eta zelularen beste espezie batzuen degradazioari eta mekanikoki nahikoa indartsua izan behar du higadurari aurre egiteko.Litio-ioi bereizle arruntek, oro har, oso porotsuak dira eta polietilenozko (PE) edo polipropilenozko (PP) xaflez osatuta daude.

Elektrolitoa

Litio-ioizko zelula batean elektrolito baten eginkizuna karga- eta deskarga-zikloetan litio-ioiak katodoaren eta anodoaren artean libreki isur daitezen bitarteko bat eskaintzea da.Ideia Li+ eroale ona eta isolatzaile elektronikoa den medio bat hautatzea da.Elektrolitoak termikoki egonkorra izan behar du, eta kimikoki bateragarria izan behar du zelulako gainerako osagaiekin.Orokorrean, dietil karbonatoa, etileno karbonatoa edo dimetil karbonatoa bezalako disolbatzaile organiko batean esekita dauden LiClO4, LiBF4 edo LiPF6 bezalako litio-gatzak elektrolito gisa balio dute litio-ioizko diseinu konbentzionaletarako.

Elektrolito Solidoen Interfasea (SEI)

Litio-ioizko zelulei buruz ulertzeko diseinu-kontzeptu garrantzitsu bat elektrolito solidoen interfasea (SEI) da - elektrodoaren eta elektrolitoaren arteko interfazean sortzen den pasivazio-filma, Li+ ioiak elektrolitoaren degradazio-produktuekin erreakzionatzen duen heinean.Filma elektrodo negatiboan sortzen da zelularen hasierako kargan.SEIk elektrolitoa deskonposizio gehiagotik babesten du zelularen ondorengo kargak zehar.Geruza pasibo hau galtzeak zikloaren bizitzan, errendimendu elektrikoan, ahalmenean eta zelula baten bizitza osoan eragin dezake.Beste alde batetik, fabrikatzaileek bateriaren errendimendua hobetu dezaketela SEI doituz.

Ezagutu litio-ioizko bateriaren familia

Litioaren erakargarritasunak bateriaren aplikazioetarako elektrodo-material aproposa den aldetik, litio-ioizko bateria mota asko sortu ditu.Hona hemen merkatuan eskuragarri dauden bost bateria ohikoenak.

Litio kobalto oxidoa

Artikulu honetan LiCoO2 bateriak sakonki aztertu ditugu, telefono mugikorrak, ordenagailu eramangarriak eta kamera elektronikoak bezalako elektronika eramangarrien kimikarik ezagunena adierazten duelako.LiCoO2-k bere energia espezifiko handiari zor dio arrakasta.Bizitza laburrak, egonkortasun termiko eskasak eta kobaltoaren prezioak fabrikatzaileek katodo mistoen diseinuetara aldatu behar dituzte.

Litio Manganeso Oxidoa

Litio manganeso oxidozko pilek (LiMn2O4) MnO2 oinarritutako katodoak erabiltzen dituzte.LiCoO2 bateria estandarrekin alderatuta, LiMn2O4 bateriak ez dira hain toxikoak, gutxiago kostatzen dira eta seguruagoak dira erabiltzeko, baina gaitasun murriztua dute.Iraganean karga daitezkeen diseinuak aztertu badira ere, gaur egungo industriak normalean kimika hau erabiltzen du lehen mailako (ziklo bakarreko) zelulaetarako, kargagarriak ez diren eta erabili ondoren botatzeko.Iraunkorrak, egonkortasun termiko handikoak eta balio-bizitza luzeak bikainak dira erreminta elektrikoetarako edo gailu medikoetarako.

Litio nikela manganeso kobalto oxidoa

Batzuetan, osotasuna zatien batura baino handiagoa da, eta litio-nikela manganeso-kobalto oxidozko pilek (NCM bateriak izenez ere ezagunak) LiCoO2 baino errendimendu elektriko handiagoa dute.NCM-k bere indarra lortzen du bere katodo materialen alde onak eta txarrak orekatzeko.Merkatuko litio-ioi sistemarik arrakastatsuenetako bat, NCM oso erabilia da erreminta elektrikoetan eta bizikleta elektrikoetan.

Litio Burdin Fosfatoa

Litio Burdin Fosfatoa (LiFePO4) bateriak ziklo-bizitza luzea eta korronte maila altua lortzen dute egonkortasun termiko onarekin, nanoegituratutako fosfato katodo materialaren laguntzarekin.Hobekuntza hauek izan arren, ez da kobaltoa nahastutako teknologiak bezain energia trinkoa eta zerrenda honetako beste baterien autodeskarga-tasarik handiena du.LiFePO4 bateriak ezagunak dira berun-azidoaren alternatiba gisa, autoa abiarazteko bateria gisa.

Litio Titanatoa

Grafitoko anodoa litio titanato nanokristalekin ordezkatzeak anodoaren azalera asko handitzen du gramo bakoitzeko 100 m2 ingururaino.Anodo nanoegituratuak zirkuituan zehar igaro daitezkeen elektroi kopurua handitzen du, litio titanato-zelulei 10C-tik gorako abiaduran kargatzeko eta deskargatzeko gaitasuna ematen die (hamar aldiz bere ahalmen nominala).Litio-ioizko baterien karga- eta deskarga-ziklorik azkarrena izateko konpromezua zelula bakoitzeko 2,4 V-ko tentsio nahiko baxuagoa da, litiozko baterien energia-dentsitate espektroaren behealdean dauden litio-titanatozko zelulak, baina nikela bezalako kimika alternatiboak baino handiagoak dira. kadmioa.Desabantaila hori izan arren, errendimendu elektriko orokorrak, fidagarritasun handia, egonkortasun termikoa eta ziklo iraupen luzea da bateriak ibilgailu elektrikoetan erabiltzen duela.

Litio-ioizko baterien etorkizuna

Mundu osoko enpresek eta gobernuek bultzada handia egiten dute litio-ioi eta beste baterien teknologien inguruko ikerketa eta garapena jarraitzeko, gero eta energia garbiaren eta karbono-isurien murrizketa-eskariari erantzuteko.Eguzkia eta haizea bezalako energia-iturri berez intermitenteak litio-ioiaren energia-dentsitate handiko eta ziklo-bizitza luzetik onura handia izan dezakete, eta horrek dagoeneko lagundu dio teknologiari ibilgailu elektrikoen merkatuari ekin.

Gero eta handiagoa den eskaera horri erantzuteko, ikertzaileak dagoeneko hasi dira lehendik dagoen litio-ioiaren mugak modu berri eta zirraragarrietan zabaltzen.Litio polimerozko (Li-Po) zelulek litio gatz likido arriskutsuen elektrolitoak polimero gel seguruagoekin eta zelula erdi-hezeen diseinuekin ordezkatzen dituzte, errendimendu elektriko konparagarria lortzeko, segurtasun hobearekin eta pisu arinagoa izateko.Egoera solidoko litioa blokeko teknologia berriena da, eta energia-dentsitatean, segurtasunean, ziklo-bizitzan eta iraupen orokorrean hobekuntzak itxaroten ditu elektrolito solido baten egonkortasunarekin.Zaila da aurreikustea zein teknologiak irabaziko duen azken energia biltegiratzeko konponbiderako lasterketa, baina litio-ioiak hurrengo urteetan energiaren ekonomian zeresan handia izango duela ziur dago.

Energia biltegiratzeko irtenbideen hornitzailea

Abangoardiako produktuak fabrikatzen ditugu, doitasun ingeniaritza eta aplikazioen esperientzia zabala konbinatuz bezeroei energia biltegiratzeko irtenbideak beren produktuetan integratzen laguntzeko.BSLBATT Engineered Technologies teknologia eta integrazio-esperientzia frogatua du zure aplikazioak sorkuntzatik komertzializaziora ekartzeko.

Gehiago jakiteko, ikusi gure blogeko argitalpena litiozko bateria biltegiratzea .