Ikhtisar Baterai Litium |Energi Terbarukan BSLBATT

Teknologi Rekayasa BSLBATT menggunakan tim Rekayasa, Desain, Kualitas, dan Manufaktur kami yang berpengalaman sehingga pelanggan kami dapat yakin akan solusi baterai canggih secara teknis yang memenuhi persyaratan unik dari aplikasi khusus mereka.Kami berspesialisasi dalam desain paket baterai dan sel lithium yang dapat diisi ulang dan tidak dapat diisi ulang karena bekerja dengan berbagai bahan kimia sel lithium untuk menawarkan opsi dan solusi untuk aplikasi yang menuntut di seluruh dunia.

Paket Baterai Litium Teknologi

Kemampuan produksi kami yang luas memungkinkan kami membuat kemasan baterai paling dasar, hingga kemasan khusus dengan sirkuit khusus, konektor, dan wadah.Dari volume rendah hingga tinggi, kami memiliki kemampuan dan keahlian industri untuk memenuhi kebutuhan unik semua OEM karena tim teknik kami yang berpengalaman dapat merancang, mengembangkan, menguji, dan membuat solusi baterai khusus untuk kebutuhan spesifik sebagian besar aplikasi.

BSLBATT menawarkan solusi turnkey berdasarkan kebutuhan dan spesifikasi pelanggan.Kami bermitra dengan produsen sel terkemuka di industri untuk memberikan solusi optimal dan kami mengembangkan dan mengintegrasikan elektronik kontrol dan pemantauan paling canggih ke dalam paket baterainya.

Bagaimana Cara Kerja Baterai Lithium-Ion?

Baterai lithium-ion memanfaatkan potensi reduksi yang kuat dari ion lithium untuk menggerakkan reaksi redoks yang menjadi pusat semua teknologi baterai — reduksi di katoda, oksidasi di anoda.Menghubungkan terminal positif dan negatif baterai melalui sirkuit, menyatukan dua bagian dari reaksi redoks, memungkinkan perangkat yang terhubung ke sirkuit untuk mengekstraksi energi dari pergerakan elektron.

Meskipun ada banyak jenis bahan kimia berbasis lithium yang digunakan di industri saat ini, kami akan menggunakan Lithium Cobalt Oxide (LiCoO2) — bahan kimia yang memungkinkan baterai lithium-ion menggantikan baterai nikel-kadmium yang telah menjadi norma bagi konsumen. elektronik hingga tahun 90-an — untuk mendemonstrasikan kimia dasar di balik teknologi populer ini.

Reaksi penuh untuk katoda LiCoO2 dan anoda grafit adalah sebagai berikut:

LiCoO2 + C ⇌ Li1-xCoO2 + LixC

Dimana reaksi maju mewakili pengisian, dan reaksi sebaliknya mewakili pemakaian.Ini dapat dipecah menjadi setengah-reaksi berikut:

Pada elektroda positif, reduksi pada katoda terjadi selama pelepasan (lihat reaksi balik).

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

Pada elektroda negatif, oksidasi pada anoda terjadi selama pelepasan (lihat reaksi balik).

C + xLi+ + e- ⇌ LixC

Selama pelepasan, ion lithium (Li+) bergerak dari elektroda negatif (grafit) melalui elektrolit (garam lithium yang tersuspensi dalam larutan) dan pemisah ke elektroda positif (LiCoO2).Pada saat yang sama, elektron berpindah dari anoda (grafit) ke katoda (LiCoO2) yang terhubung melalui sirkuit eksternal.Jika sumber daya eksternal diterapkan, reaksi dibalik bersama dengan peran masing-masing elektroda, mengisi daya sel.

Apa yang ada di Baterai Lithium-Ion

Sel silinder 18650 tipikal Anda, yang merupakan faktor bentuk umum yang digunakan oleh industri untuk aplikasi komersial dari laptop hingga kendaraan listrik, memiliki OCV (tegangan sirkuit terbuka) sebesar 3,7 volt.Tergantung pada pabrikannya, ini dapat menghasilkan sekitar 20 amp dengan kapasitas 3000mAh atau lebih.Paket baterai akan terdiri dari beberapa sel, dan umumnya menyertakan microchip pelindung untuk mencegah pengisian berlebih dan pengosongan di bawah kapasitas minimum, yang keduanya dapat menyebabkan panas berlebih, kebakaran, dan ledakan.Mari kita lihat lebih dekat bagian dalam sel.

Elektroda/Katoda Positif

Kunci untuk mendesain elektroda positif adalah memilih bahan yang memiliki potensial elektro lebih besar dari 2,25V jika dibandingkan dengan logam litium murni.Bahan katoda dalam lithium-ion sangat bervariasi, tetapi mereka umumnya memiliki oksida logam transisi lithium berlapis, seperti desain katoda LiCoO2 yang telah kita jelajahi sebelumnya.Bahan lainnya termasuk spinel (yaitu LiMn2O4) dan olivin (yaitu LiFePO4).

Elektroda/Anoda Negatif

Dalam baterai lithium yang ideal, Anda akan menggunakan logam lithium murni sebagai anoda, karena memberikan kombinasi optimal dari berat molekul rendah dan kapasitas spesifik yang tinggi untuk baterai.Ada dua masalah utama yang mencegah litium digunakan sebagai anoda dalam aplikasi komersial: keamanan dan reversibilitas.Lithium sangat reaktif dan rentan terhadap mode kegagalan bencana dari jenis piroteknik.Juga selama pengisian daya, litium tidak akan kembali ke keadaan logam seragam aslinya, alih-alih mengadopsi morfologi seperti jarum yang dikenal sebagai dendrit.Pembentukan dendrit dapat menyebabkan separator tertusuk yang dapat menyebabkan celana pendek.

Para peneliti solusi yang dirancang untuk memanfaatkan kelebihan logam litium tanpa semua kekurangannya adalah interkalasi litium — proses pelapisan ion litium dalam grafit karbon atau bahan lain, untuk memungkinkan pergerakan ion litium dengan mudah dari satu elektroda ke elektroda lainnya.Mekanisme lain melibatkan penggunaan bahan anoda dengan litium yang membuat reaksi reversibel menjadi lebih mungkin.Bahan anoda tipikal termasuk grafit, paduan berbasis silikon, timah, dan titanium.

Pemisah

Peran pemisah adalah untuk menyediakan lapisan isolasi listrik antara elektroda negatif dan positif, sambil tetap membiarkan ion melewatinya selama pengisian dan pengosongan.Itu juga harus tahan secara kimiawi terhadap degradasi oleh elektrolit dan spesies lain di dalam sel dan secara mekanis cukup kuat untuk menahan keausan.Pemisah lithium-ion umum umumnya sangat berpori dan terdiri dari lembaran polietilen (PE) atau polipropilena (PP).

Elektrolit

Peran elektrolit dalam sel lithium-ion adalah untuk menyediakan media di mana ion lithium dapat mengalir dengan bebas antara katoda dan anoda selama siklus pengisian dan pengosongan.Idenya adalah memilih media yang merupakan konduktor Li+ yang baik dan isolator elektronik.Elektrolit harus stabil secara termal, dan secara kimiawi kompatibel dengan komponen lain di dalam sel.Umumnya, garam litium seperti LiClO4, LiBF4, atau LiPF6 yang tersuspensi dalam pelarut organik seperti dietil karbonat, etilen karbonat, atau dimetil karbonat berfungsi sebagai elektrolit untuk desain ion litium konvensional.

Interfase Elektrolit Padat (SEI)

Konsep desain yang penting untuk dipahami tentang sel lithium-ion adalah interfase elektrolit padat (SEI) — sebuah film pasivasi yang terbentuk pada antarmuka antara elektroda dan elektrolit saat ion Li+ bereaksi dengan produk degradasi elektrolit.Film terbentuk pada elektroda negatif selama muatan awal sel.SEI melindungi elektrolit dari dekomposisi lebih lanjut selama pengisian sel berikutnya.Hilangnya lapisan pasif ini dapat berdampak buruk pada masa pakai siklus, kinerja listrik, kapasitas, dan masa pakai sel secara keseluruhan.Di sisi lain, pabrikan telah menemukan bahwa mereka dapat meningkatkan kinerja baterai dengan menyempurnakan SEI.

Temui Keluarga Baterai Litium-Ion

Daya pikat lithium sebagai bahan elektroda yang ideal untuk aplikasi baterai telah menyebabkan banyak jenis baterai lithium-ion.Berikut adalah lima baterai yang paling umum tersedia secara komersial di pasaran.

Litium Kobalt Oksida

Kami telah membahas baterai LiCoO2 secara mendalam di artikel ini karena merupakan bahan kimia paling populer untuk perangkat elektronik portabel seperti ponsel, laptop, dan kamera elektronik.Keberhasilan LiCoO2 berkat energi spesifiknya yang tinggi.Umur pendek, stabilitas termal yang buruk, dan harga kobalt membuat produsen beralih ke desain katoda campuran.

Litium Mangan Oksida

Baterai litium mangan oksida (LiMn2O4) menggunakan katoda berbasis MnO2.Dibandingkan dengan baterai LiCoO2 standar, baterai LiMn2O4 lebih tidak beracun, lebih murah, dan lebih aman untuk digunakan, tetapi dengan kapasitas yang lebih kecil.Sementara desain yang dapat diisi ulang telah dieksplorasi di masa lalu, industri saat ini biasanya menggunakan bahan kimia ini untuk sel primer (siklus tunggal) yang tidak dapat diisi ulang dan dimaksudkan untuk dibuang setelah digunakan.Tahan lama, stabilitas termal yang tinggi, dan umur simpan yang lama membuatnya bagus untuk alat-alat listrik atau perangkat medis.

Lithium Nikel Mangan Kobalt Oksida

Terkadang keseluruhannya lebih besar daripada jumlah bagian-bagiannya, dan baterai lithium nikel mangan kobalt oksida (juga dikenal sebagai baterai NCM) memiliki kinerja listrik yang lebih baik daripada LiCoO2.NCM mendapatkan kekuatannya dalam menyeimbangkan pro dan kontra dari bahan katoda individualnya.Salah satu sistem lithium-ion paling sukses di pasaran, NCM banyak digunakan dalam powertrain seperti perkakas listrik dan sepeda elektronik.

Litium Besi Fosfat

Baterai Litium Besi Fosfat (LiFePO4) mencapai siklus hidup yang panjang dan peringkat arus tinggi dengan stabilitas termal yang baik dengan bantuan bahan katoda fosfat berstrukturnano.Terlepas dari peningkatan ini, ini tidak padat energi seperti teknologi campuran kobalt dan memiliki tingkat pelepasan sendiri tertinggi dari baterai lain dalam daftar ini.Baterai LiFePO4 populer sebagai alternatif timbal-asam sebagai baterai starter mobil.

Litium Titanat

Mengganti anoda grafit dengan nanokristal litium titanat sangat meningkatkan luas permukaan anoda menjadi sekitar 100 m2 per gram.Anoda berstrukturnano meningkatkan jumlah elektron yang dapat mengalir melalui sirkuit, memberikan sel lithium titanate kemampuan untuk mengisi dan melepaskan dengan aman pada kecepatan lebih besar dari 10C (sepuluh kali kapasitas pengenalnya).Pengorbanan untuk memiliki siklus pengisian dan pengosongan tercepat dari baterai lithium-ion adalah voltase yang relatif lebih rendah 2,4V per sel, sel lithium titanate di ujung bawah spektrum kepadatan energi baterai lithium tetapi masih lebih tinggi daripada bahan kimia alternatif seperti nikel- kadmium.Terlepas dari kerugian ini, kinerja kelistrikan secara keseluruhan, keandalan yang tinggi, stabilitas termal, dan masa pakai siklus ekstra panjang berarti bahwa baterai masih dapat digunakan pada kendaraan listrik.

Masa Depan Baterai Lithium-Ion

Ada dorongan besar dari perusahaan dan pemerintah di seluruh dunia untuk melanjutkan penelitian dan pengembangan lebih lanjut pada lithium-ion dan teknologi baterai lainnya untuk memenuhi permintaan yang terus meningkat akan energi bersih dan pengurangan emisi karbon.Sumber energi intermiten yang inheren seperti matahari dan angin dapat memperoleh manfaat besar dari kepadatan energi lithium ion yang tinggi dan siklus hidup yang panjang yang telah membantu teknologi menyudutkan pasar kendaraan listrik.

Untuk memenuhi permintaan yang terus meningkat ini, para peneliti telah mulai mendorong batasan lithium-ion yang ada dengan cara baru dan menarik.Sel polimer litium (Li-Po) menggantikan elektrolit berbasis garam litium cair berbahaya dengan gel polimer yang lebih aman dan desain sel semi-basah, untuk kinerja kelistrikan yang sebanding dengan peningkatan keamanan dan bobot yang lebih ringan.Litium solid-state adalah teknologi terbaru di blok tersebut, menjanjikan peningkatan kepadatan energi, keamanan, siklus hidup, dan umur panjang secara keseluruhan dengan stabilitas elektrolit padat.Sulit untuk memprediksi teknologi mana yang akan memenangkan perlombaan untuk solusi penyimpanan energi terbaik, tetapi lithium-ion pasti akan terus memainkan peran utama dalam penghematan energi di tahun-tahun mendatang.

Penyedia Solusi Penyimpanan Energi

Kami memproduksi produk mutakhir, menggabungkan teknik presisi dengan keahlian aplikasi yang luas untuk membantu pelanggan dalam mengintegrasikan solusi penyimpanan energi ke dalam produk mereka.BSLBATT Engineered Technologies memiliki keahlian teknologi dan integrasi yang terbukti untuk membawa aplikasi Anda dari konsepsi ke komersialisasi.

Untuk mempelajari lebih lanjut, lihat postingan blog kami di penyimpanan baterai lithium .