ლითიუმის ბატარეის მიმოხილვა |BSLBATT განახლებადი ენერგია

BSLBATT Engineered Technologies იყენებს ჩვენს გამოცდილ საინჟინრო, დიზაინის, ხარისხისა და წარმოების გუნდებს, რათა ჩვენს მომხმარებლებს შეეძლოთ დარწმუნდნენ ტექნიკურად მოწინავე ბატარეის გადაწყვეტილებებში, რომლებიც აკმაყოფილებენ მათი კონკრეტული აპლიკაციების უნიკალურ მოთხოვნებს.ჩვენ სპეციალიზირებულნი ვართ მრავალჯერადი დატენვის ლითიუმის უჯრედებისა და ბატარეის შეფუთვის დიზაინში, რადგან ვმუშაობთ სხვადასხვა ლითიუმის უჯრედების ქიმიასთან, რათა შემოგთავაზოთ ვარიანტები და გადაწყვეტილებები მოთხოვნადი აპლიკაციებისთვის მთელს მსოფლიოში.

ლითიუმის ბატარეის პაკეტი ტექნოლოგიები

ჩვენი ფართო წარმოების შესაძლებლობები საშუალებას გვაძლევს შევქმნათ ყველაზე ძირითადი ბატარეების პაკეტები, სპეციალიზებული სქემებით, კონექტორებით და კორპუსებით.დაბალიდან მაღალი მოცულობით, ჩვენ გვაქვს შესაძლებლობა და ინდუსტრიის ექსპერტიზა დავაკმაყოფილოთ ყველა OEM-ის უნიკალური საჭიროებები, რადგან ჩვენს გამოცდილ საინჟინრო გუნდს შეუძლია შეიმუშავოს, განავითაროს, შეამოწმოს და აწარმოოს ბატარეის პერსონალური გადაწყვეტილებები უმეტეს აპლიკაციების სპეციფიკური საჭიროებისთვის.

BSLBATT გთავაზობთ ანაზრაურების გადაწყვეტილებებს, რომლებიც ეფუძნება მომხმარებლის მოთხოვნებსა და სპეციფიკაციებს.ჩვენ ვთანამშრომლობთ ინდუსტრიის წამყვან უჯრედების მწარმოებლებთან, რათა მივცეთ ოპტიმალური გადაწყვეტილებები და ვავითარებთ და ვაერთიანებთ ყველაზე დახვეწილ საკონტროლო და მონიტორინგის ელექტრონიკას მის ბატარეებში.

როგორ მუშაობს ლითიუმ-იონური ბატარეა?

ლითიუმ-იონური ბატარეები სარგებლობენ ლითიუმის იონების ძლიერ შემცირების პოტენციალზე, რათა უზრუნველყონ რედოქს რეაქცია, რომელიც ცენტრალური ბატარეის ყველა ტექნოლოგიაშია - შემცირება კათოდში, დაჟანგვა ანოდში.ბატარეის დადებითი და უარყოფითი ტერმინალების შეერთება მიკროსქემის მეშვეობით, აერთიანებს რედოქსის რეაქციის ორ ნაწილს, რაც საშუალებას აძლევს წრეზე მიმაგრებულ მოწყობილობას ელექტრონების მოძრაობიდან ენერგიის ამოღება.

მიუხედავად იმისა, რომ დღეს ინდუსტრიაში გამოიყენება ლითიუმზე დაფუძნებული ქიმიის მრავალი განსხვავებული სახეობა, ჩვენ გამოვიყენებთ ლითიუმის კობალტის ოქსიდს (LiCoO2) - ქიმიას, რომელიც საშუალებას აძლევდა ლითიუმ-იონურ ბატარეებს შეცვალონ ნიკელ-კადმიუმის ბატარეები, რომლებიც ნორმა იყო მომხმარებლისთვის. ელექტრონიკა 90-იან წლებამდე - ამ პოპულარული ტექნოლოგიის ძირითადი ქიმიის დემონსტრირება.

სრული რეაქცია LiCoO2 კათოდისა და გრაფიტის ანოდისთვის შემდეგია:

LiCoO2 + C ⇌ Li1-xCoO2 + LixC

სადაც წინა რეაქცია წარმოადგენს დატენვას, ხოლო საპირისპირო რეაქცია წარმოადგენს განმუხტვას.ეს შეიძლება დაიყოს შემდეგ ნახევრად რეაქციად:

დადებით ელექტროდზე კათოდში შემცირება ხდება გამონადენის დროს (იხ. საპირისპირო რეაქცია).

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

უარყოფით ელექტროდზე ანოდში დაჟანგვა ხდება გამონადენის დროს (იხ. საპირისპირო რეაქცია).

C + xLi+ + e- ⇌ LixC

გამონადენის დროს ლითიუმის იონები (Li+) გადადიან უარყოფითი ელექტროდიდან (გრაფიტი) ელექტროლიტის (ხსნარში შეჩერებული ლითიუმის მარილების) და გამყოფის მეშვეობით დადებით ელექტროდში (LiCoO2).ამავდროულად, ელექტრონები გადადიან ანოდიდან (გრაფიტი) კათოდში (LiCoO2), რომელიც დაკავშირებულია გარე წრედში.თუ გარე დენის წყარო გამოიყენება, რეაქცია იცვლება შესაბამისი ელექტროდების როლებთან ერთად, უჯრედის დამუხტვა.

რა არის ლითიუმ-იონურ ბატარეაში

თქვენი ტიპიური ცილინდრული 18650 უჯრედი, რომელიც ინდუსტრიის მიერ გამოიყენება კომერციული აპლიკაციებისთვის, ლეპტოპებიდან ელექტრომობილებამდე, აქვს OCV (ღია წრედის ძაბვა) 3,7 ვოლტი.მწარმოებლის მიხედვით მას შეუძლია მიაწოდოს დაახლოებით 20 ამპერი 3000 mAh ან მეტი სიმძლავრით.ბატარეის ნაკრები შედგება მრავალი უჯრედისგან და, როგორც წესი, მოიცავს დამცავ მიკროჩიპს, რათა თავიდან აიცილოს გადატვირთვა და განმუხტვა მინიმალური სიმძლავრის ქვემოთ, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს გადახურება, ხანძარი და აფეთქება.მოდით უფრო ახლოს მივხედოთ უჯრედის შიდა ნაწილებს.

პოზიტიური ელექტროდი/კათოდი

დადებითი ელექტროდის დიზაინის გასაღები არის მასალის შერჩევა, რომელსაც აქვს 2.25 ვ-ზე მეტი ელექტრო პოტენციალი სუფთა ლითიუმის ლითონებთან შედარებით.კათოდური მასალები ლითიუმ-იონში ძალიან განსხვავდება, მაგრამ მათ აქვთ ძირითადად ლითიუმის გარდამავალი ლითონის ოქსიდები, როგორიცაა LiCoO2 კათოდის დიზაინი, რომელიც ადრე შევისწავლეთ.სხვა მასალებს მიეკუთვნება სპინელები (ანუ LiMn2O4) და ოლივინები (ანუ LiFePO4).

უარყოფითი ელექტროდი/ანოდი

იდეალურ ლითიუმის ბატარეაში თქვენ იყენებთ სუფთა ლითიუმს ანოდად, რადგან ის უზრუნველყოფს ბატარეისთვის დაბალი მოლეკულური წონისა და მაღალი სპეციფიკური სიმძლავრის ოპტიმალურ კომბინაციას.არსებობს ორი ძირითადი პრობლემა, რომელიც ხელს უშლის ლითიუმის ანოდად გამოყენებას კომერციულ პროგრამებში: უსაფრთხოება და შექცევადობა.ლითიუმი ძალზე რეაქტიულია და მიდრეკილია პიროტექნიკური ტიპის კატასტროფული უკმარისობისკენ.ასევე დამუხტვის დროს, ლითიუმი არ დაბრუნდება თავდაპირველ ერთგვაროვან მეტალურ მდგომარეობაში, ნაცვლად ნემსის მსგავსი მორფოლოგიის მიღებისა, რომელიც ცნობილია როგორც დენდრიტი.დენდრიტის ფორმირებამ შეიძლება გამოიწვიოს გამყოფების პუნქცია, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს შორტები.

გამოსავალი, რომელიც მკვლევარებმა გამოიგონეს ლითიუმის ლითონის დადებითი მხარეების გარეშე, იყო ლითიუმის ინტერკალაცია - ლითიუმის იონების ფენის პროცესი ნახშირბადის გრაფიტში ან სხვა მასალაში, რათა მოხდეს ლითიუმის იონების მარტივი გადაადგილება ერთი ელექტროდიდან მეორეზე.სხვა მექანიზმები მოიცავს ანოდური მასალების გამოყენებას ლითიუმთან ერთად, რაც შექცევად რეაქციებს უფრო შესაძლებელს ხდის.ტიპიური ანოდური მასალები მოიცავს გრაფიტს, სილიკონზე დაფუძნებულ შენადნობებს, კალის და ტიტანს.

გამყოფი

გამყოფის როლი არის უზრუნველყოს ელექტრული იზოლაციის ფენა უარყოფით და დადებით ელექტროდებს შორის, და ამავე დროს, საშუალებას აძლევს იონებს გადაადგილდნენ მასში დამუხტვისა და გამონადენის დროს.ის ასევე უნდა იყოს ქიმიურად მდგრადი ელექტროლიტებისა და უჯრედის სხვა სახეობების დეგრადაციის მიმართ და მექანიკურად საკმარისად ძლიერი, რომ გაუძლოს ცვეთას.ჩვეულებრივი ლითიუმ-იონის გამყოფები, როგორც წესი, ძალიან ფოროვანი ხასიათისაა და შედგება პოლიეთილენის (PE) ან პოლიპროპილენის (PP) ფურცლებისაგან.

ელექტროლიტი

ელექტროლიტის როლი ლითიუმ-იონურ უჯრედში არის გარემოს უზრუნველყოფა, რომლის მეშვეობითაც ლითიუმის იონები თავისუფლად მოძრაობენ კათოდსა და ანოდს შორის დამუხტვისა და გამონადენის ციკლების დროს.იდეა მდგომარეობს იმაში, რომ აირჩიოთ საშუალება, რომელიც არის კარგი Li+ გამტარი და ელექტრონული იზოლატორი.ელექტროლიტი უნდა იყოს თერმულად სტაბილური და ქიმიურად თავსებადი უჯრედის სხვა კომპონენტებთან.ზოგადად, ლითიუმის მარილები, როგორიცაა LiClO4, LiBF4 ან LiPF6, შეჩერებულია ორგანულ გამხსნელებში, როგორიცაა დიეთილის კარბონატი, ეთილენის კარბონატი ან დიმეთილ კარბონატი, ემსახურება როგორც ელექტროლიტს ჩვეულებრივი ლითიუმ-იონის დიზაინისთვის.

მყარი ელექტროლიტური ინტერფაზა (SEI)

ლითიუმ-იონური უჯრედების გასაგებად მნიშვნელოვანი დიზაინის კონცეფცია არის მყარი ელექტროლიტური ინტერფაზა (SEI) - პასივაციის ფილმი, რომელიც ყალიბდება ელექტროდსა და ელექტროლიტს შორის ინტერფეისზე, როდესაც Li+ იონები რეაგირებენ ელექტროლიტის დეგრადაციის პროდუქტებთან.ფილმი წარმოიქმნება უარყოფით ელექტროდზე უჯრედის საწყისი დამუხტვის დროს.SEI იცავს ელექტროლიტს შემდგომი დაშლისგან უჯრედის შემდგომი დამუხტვის დროს.ამ პასიური ფენის დაკარგვამ შეიძლება უარყოფითად იმოქმედოს ციკლის სიცოცხლეზე, ელექტრო შესრულებაზე, სიმძლავრეზე და უჯრედის მთლიან სიცოცხლეზე.მეორეს მხრივ, მწარმოებლებმა აღმოაჩინეს, რომ მათ შეუძლიათ გააუმჯობესონ ბატარეის მუშაობა SEI-ის დაზუსტებით.

გაიცანით ლითიუმ-იონური ბატარეების ოჯახი

ლითიუმის, როგორც იდეალური ელექტროდის მასალის მიმზიდველობამ ბატარეის გამოყენებისთვის გამოიწვია ლითიუმ-იონური ბატარეების მრავალი სახეობა.აქ არის ხუთი ყველაზე გავრცელებული კომერციულად ხელმისაწვდომი ბატარეა ბაზარზე.

ლითიუმის კობალტის ოქსიდი

ამ სტატიაში ჩვენ უკვე განვიხილეთ LiCoO2 ბატარეები სიღრმისეულად, რადგან ის წარმოადგენს ყველაზე პოპულარულ ქიმიას პორტატული ელექტრონიკისთვის, როგორიცაა მობილური ტელეფონები, ლეპტოპები და ელექტრონული კამერები.LiCoO2 წარმატებას განაპირობებს მაღალი სპეციფიკური ენერგიის გამო.ხანმოკლე სიცოცხლის ხანგრძლივობა, ცუდი თერმული სტაბილურობა და კობალტის ფასი მწარმოებლებს უბიძგებს შერეულ კათოდის დიზაინზე გადაერთონ.

ლითიუმის მანგანუმის ოქსიდი

ლითიუმის მანგანუმის ოქსიდის ბატარეები (LiMn2O4) იყენებენ MnO2-ზე დაფუძნებულ კათოდებს.სტანდარტულ LiCoO2 ბატარეებთან შედარებით, LiMn2O4 ბატარეები ნაკლებად ტოქსიკურია, იაფია და უფრო უსაფრთხოა გამოსაყენებლად, მაგრამ შემცირებული ტევადობით.მიუხედავად იმისა, რომ დატენვის დიზაინი წარსულში იქნა შესწავლილი, დღევანდელი ინდუსტრია, როგორც წესი, იყენებს ამ ქიმიას პირველადი (ერთი ციკლის) უჯრედებისთვის, რომლებიც არ არის დამუხტვადი და განკუთვნილია გამოყენების შემდეგ განადგურებისთვის.გამძლე, მაღალი თერმული სტაბილურობა და ხანგრძლივი შენახვის ვადა მათ შესანიშნავად აქცევს ელექტრო ხელსაწყოებსა და სამედიცინო მოწყობილობებს.

ლითიუმის ნიკელის მანგანუმის კობალტის ოქსიდი

ზოგჯერ მთელი მისი ნაწილების ჯამს აღემატება და ლითიუმ-ნიკელის მანგანუმის კობალტის ოქსიდის ბატარეები (ასევე ცნობილია როგორც NCM ბატარეები) ამაყობენ უფრო დიდი ელექტრული ფუნქციით, ვიდრე LiCoO2.NCM იძენს თავის ძალას მისი ინდივიდუალური კათოდური მასალების დადებითი და უარყოფითი მხარეების დაბალანსებაში.ერთ-ერთი ყველაზე წარმატებული ლითიუმ-იონური სისტემა ბაზარზე, NCM ფართოდ გამოიყენება ელექტროგადამცემებში, როგორიცაა ელექტრო იარაღები და ელექტრონული ველოსიპედები.

ლითიუმის რკინის ფოსფატი

ლითიუმის რკინის ფოსფატის (LiFePO4) ბატარეები აღწევენ ხანგრძლივ ციკლურ ცხოვრებას და მაღალი დენის რეიტინგს კარგი თერმული სტაბილურობით ნანოსტრუქტურირებული ფოსფატის კათოდური მასალის დახმარებით.მიუხედავად ამ გაუმჯობესებისა, ის არ არის ისეთი ენერგიით მკვრივი, როგორც კობალტის შერეული ტექნოლოგიები და მას აქვს ყველაზე მაღალი თვითდამუხტვის მაჩვენებელი ამ ჩამონათვალის სხვა ბატარეებთან შედარებით.LiFePO4 ბატარეები პოპულარულია, როგორც ტყვიის მჟავის ალტერნატივა, როგორც მანქანის დამწყებ ბატარეა.

ლითიუმის ტიტანატი

გრაფიტის ანოდის ჩანაცვლება ლითიუმის ტიტანატის ნანოკრისტალებით მნიშვნელოვნად ზრდის ანოდის ზედაპირის ფართობს დაახლოებით 100 მ2 გრამზე.ნანოსტრუქტურული ანოდი ზრდის ელექტრონების რაოდენობას, რომლებსაც შეუძლიათ წრეში გადინება, რაც ანიჭებს ლითიუმის ტიტანატის უჯრედებს უსაფრთხოდ დამუხტვის და განმუხტვის უნარს 10C-ზე მეტი სიჩქარით (ათჯერ აღემატება რეიტინგულ სიმძლავრეს).ლითიუმ-იონური ბატარეების უსწრაფესი დამუხტვისა და განმუხტვის ციკლის ურთიერთშეჯავშნა არის შედარებით დაბალი ძაბვა 2.4 ვ თითო უჯრედზე, ლითიუმის ტიტანატის უჯრედები ლითიუმის ბატარეების ენერგიის სიმკვრივის სპექტრის ქვედა ბოლოზე, მაგრამ მაინც უფრო მაღალია, ვიდრე ალტერნატიული ქიმია, როგორიცაა ნიკელი. კადმიუმი.მიუხედავად ამ მინუსისა, მთლიანი ელექტრული შესრულება, მაღალი საიმედოობა, თერმული სტაბილურობა და ექსტრა ხანგრძლივი ციკლის სიცოცხლე ნიშნავს, რომ ბატარეა კვლავ გამოიყენება ელექტრო მანქანებში.

ლითიუმ-იონური ბატარეების მომავალი

მთელი მსოფლიოს მასშტაბით კომპანიებისა და მთავრობების მხრიდან დიდი მოთხოვნილებაა განახორციელონ შემდგომი კვლევა და განვითარება ლითიუმ-იონის და ბატარეის სხვა ტექნოლოგიებზე, რათა დააკმაყოფილონ სუფთა ენერგიაზე მზარდი მოთხოვნა და შემცირებული ნახშირბადის ემისიები.თანდაყოლილი წყვეტილი ენერგიის წყაროები, როგორიცაა მზის და ქარი, შეიძლება დიდად ისარგებლონ ლითიუმის იონის მაღალი ენერგიის სიმკვრივით და ხანგრძლივი ციკლით, რაც უკვე დაეხმარა ტექნოლოგიურ განვითარებას ელექტრო მანქანების ბაზარზე.

ამ მზარდი მოთხოვნილების დასაკმაყოფილებლად, მკვლევარებმა უკვე დაიწყეს არსებული ლითიუმ-იონის საზღვრების ახალი და საინტერესო გზებით გადალახვა.ლითიუმის პოლიმერული (Li-Po) უჯრედები ცვლის სახიფათო თხევად ლითიუმის მარილზე დაფუძნებულ ელექტროლიტებს უფრო უსაფრთხო პოლიმერული გელებით და ნახევრად სველი უჯრედების დიზაინით, შედარებითი ელექტრული მუშაობისთვის გაუმჯობესებული უსაფრთხოებისა და მსუბუქი წონისთვის.მყარი მდგომარეობის ლითიუმი არის უახლესი ტექნოლოგია ბლოკზე, რომელიც გვპირდება ენერგიის სიმკვრივის, უსაფრთხოების, ციკლის სიცოცხლისა და მთლიანი ხანგრძლივობის გაუმჯობესებას მყარი ელექტროლიტის სტაბილურობით.ძნელია იმის პროგნოზირება, თუ რომელი ტექნოლოგია გაიმარჯვებს რბოლაში ენერგიის შენახვის საბოლოო გადაწყვეტისთვის, მაგრამ ლითიუმ-იონი აუცილებლად გააგრძელებს მთავარ როლს ენერგეტიკულ ეკონომიკაში მომავალ წლებში.

ენერგიის შენახვის გადაწყვეტილებების პროვაიდერი

ჩვენ ვაწარმოებთ უახლესი პროდუქციას, აერთიანებს ზუსტი ინჟინერიას აპლიკაციების ფართო გამოცდილებასთან, რათა დავეხმაროთ მომხმარებლებს ენერგიის შესანახი გადაწყვეტილებების ინტეგრირებაში მათ პროდუქტებში.BSLBATT Engineered Technologies-ს აქვს დადასტურებული ტექნოლოგია და ინტეგრაციის ექსპერტიზა, რათა თქვენი აპლიკაციები კონცეფციიდან კომერციალიზაციამდე მიიყვანოს.

მეტი ინფორმაციისთვის იხილეთ ჩვენი ბლოგის პოსტი ლითიუმის ბატარეის საცავი .