Ličio baterijų apžvalga |BSLBATT atsinaujinanti energija

BSLBATT Engineered Technologies naudoja mūsų patyrusias inžinerijos, projektavimo, kokybės ir gamybos komandas, kad mūsų klientai galėtų būti tikri dėl techniškai pažangių baterijų sprendimų, atitinkančių unikalius jų specifinius reikalavimus.Mes specializuojamės įkraunamų ir neįkraunamų ličio elementų ir baterijų konstrukcijoje, dirbdami su įvairiomis ličio elementų chemijos medžiagomis, kad pasiūlytume galimybes ir sprendimus sudėtingoms programoms visame pasaulyje.

Ličio baterijų paketas Technologijos

Mūsų platūs gamybos pajėgumai leidžia mums sukurti pačias paprasčiausias baterijų pakuotes, pritaikytas paketams su specializuotomis grandinėmis, jungtimis ir korpusais.Nuo mažos iki didelės apimties, mes turime pajėgumų ir pramonės patirties, kad patenkintume unikalius visų originalios įrangos gamintojų poreikius, nes mūsų patyrusi inžinierių komanda gali suprojektuoti, kurti, išbandyti ir gaminti pritaikytus akumuliatorių sprendimus, atitinkančius daugelio programų poreikius.

BSLBATT siūlo galutinius sprendimus pagal klientų reikalavimus ir specifikacijas.Bendradarbiaujame su pramonėje pirmaujančiais elementų gamintojais, kad pateiktume optimalius sprendimus, o į akumuliatorių paketus kuriame ir integruojame moderniausią valdymo ir stebėjimo elektroniką.

Kaip veikia ličio jonų baterija?

Ličio jonų baterijos išnaudoja stiprų ličio jonų redukcinį potencialą, kad sukeltų redokso reakciją, kuri yra pagrindinė visų akumuliatorių technologijų dalis – redukcija prie katodo, oksidacija prie anodo.Sujungus teigiamus ir neigiamus akumuliatoriaus gnybtus per grandinę, sujungiamos dvi redokso reakcijos pusės, todėl prie grandinės prijungtas įrenginys gali išgauti energiją iš elektronų judėjimo.

Nors šiandien pramonėje naudojama daug skirtingų ličio pagrindu pagamintų cheminių medžiagų rūšių, mes naudosime ličio kobalto oksidą (LiCoO2) – chemiją, kuri leido ličio jonų akumuliatoriais pakeisti nikelio ir kadmio baterijas, kurios buvo įprastas vartotojams. elektronika iki 90-ųjų – parodyti pagrindinę šios populiarios technologijos chemiją.

Visa LiCoO2 katodo ir grafito anodo reakcija yra tokia:

LiCoO2 + C ⇌ Li1-xCoO2 + LixC

Kai reakcija į priekį reiškia įkrovimą, o atvirkštinė - iškrovimą.Tai gali būti suskirstyta į šias pusines reakcijas:

Prie teigiamo elektrodo iškrovimo metu įvyksta redukcija prie katodo (žr. atvirkštinę reakciją).

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

Prie neigiamo elektrodo iškrovimo metu įvyksta oksidacija prie anodo (žr. atvirkštinę reakciją).

C + xLi+ + e- ⇌ LixC

Iškrovimo metu ličio jonai (Li+) juda iš neigiamo elektrodo (grafito) per elektrolitą (ličio druskos, suspenduotos tirpale) ir separatorių į teigiamą elektrodą (LiCoO2).Tuo pačiu metu elektronai juda iš anodo (grafito) į katodą (LiCoO2), kuris yra prijungtas per išorinę grandinę.Jei naudojamas išorinis maitinimo šaltinis, reakcija pasikeičia kartu su atitinkamų elektrodų, įkraunančių elementą, vaidmenimis.

Kas yra ličio jonų akumuliatoriuje

Jūsų tipiškas cilindrinis 18650 elementas, kuris yra įprastas formos koeficientas, naudojamas pramonėje komercinėms reikmėms nuo nešiojamųjų kompiuterių iki elektrinių transporto priemonių, turi 3,7 volto OCV (atviros grandinės įtampą).Priklausomai nuo gamintojo, jis gali tiekti apie 20 amperų, ​​kurių talpa yra 3000 mAh ar daugiau.Akumuliatorius sudarys iš kelių elementų ir paprastai turi apsauginę mikroschemą, kad būtų išvengta per didelio įkrovimo ir išsikrovimo žemiau minimalios talpos, o tai gali sukelti perkaitimą, gaisrą ir sprogimą.Pažvelkime atidžiau į ląstelės vidines dalis.

Teigiamas elektrodas/katodas

Norint sukurti teigiamą elektrodą, svarbiausia pasirinkti medžiagą, kurios elektros potencialas didesnis nei 2,25 V, palyginti su grynais ličio metalais.Ličio jonų katodinės medžiagos labai skiriasi, tačiau jos paprastai turi sluoksniuotus ličio pereinamojo metalo oksidus, pvz., LiCoO2 katodo dizainą, kurį tyrinėjome anksčiau.Kitos medžiagos yra špineliai (ty LiMn2O4) ir olivinai (ty LiFePO4).

Neigiamas elektrodas/anodas

Idealioje ličio baterijoje kaip anodą naudotumėte gryną ličio metalą, nes jis užtikrina optimalų mažos molekulinės masės ir didelės specifinės talpos derinį.Yra dvi pagrindinės problemos, neleidžiančios ličiui naudoti kaip anodo komerciniuose įrenginiuose: sauga ir grįžtamumas.Litis yra labai reaktyvus ir linkęs į katastrofiškus pirotechnikos gedimus.Be to, įkrovimo metu litis neatsinaujins į pradinę vienodą metalinę būseną, užuot priėmęs adatą primenančią morfologiją, žinomą kaip dendritas.Dėl dendrito susidarymo gali prasiskverbti separatoriai, dėl kurių gali atsirasti šortai.

Sprendimas, kurį mokslininkai sugalvojo panaudoti ličio metalo privalumus be visų trūkumų, buvo ličio interkalacija – ličio jonų sluoksniavimo procesas anglies grafite ar kitoje medžiagoje, kad ličio jonai lengvai judėtų iš vieno elektrodo į kitą.Kiti mechanizmai apima anodo medžiagų naudojimą su ličiu, dėl kurių grįžtamos reakcijos tampa labiau įmanomos.Tipiškos anodo medžiagos yra grafitas, silicio lydiniai, alavas ir titanas.

Atskyriklis

Atskyriklio funkcija yra užtikrinti elektros izoliacijos sluoksnį tarp neigiamo ir teigiamo elektrodo, tuo pačiu leidžiant jonams judėti per jį įkrovimo ir iškrovimo metu.Jis taip pat turi būti chemiškai atsparus elektrolito ir kitų elementų skaidymui ir mechaniškai pakankamai tvirtas, kad būtų atsparus dilimui.Įprasti ličio jonų separatoriai paprastai yra labai porėti ir susideda iš polietileno (PE) arba polipropileno (PP) lakštų.

Elektrolitas

Elektrolito vaidmuo ličio jonų elemente yra suteikti terpę, per kurią ličio jonai gali laisvai tekėti tarp katodo ir anodo įkrovimo ir iškrovimo ciklų metu.Idėja yra pasirinkti terpę, kuri būtų geras Li + laidininkas ir elektroninis izoliatorius.Elektrolitas turi būti termiškai stabilus ir chemiškai suderinamas su kitais elemento komponentais.Paprastai ličio druskos, tokios kaip LiClO4, LiBF4 arba LiPF6, suspenduotos organiniame tirpiklyje, tokiuose kaip dietilo karbonatas, etileno karbonatas arba dimetilkarbonatas, naudojami kaip įprastinių ličio jonų konstrukcijų elektrolitai.

Kietojo elektrolitų tarpfazė (SEI)

Svarbi ličio jonų elementų dizaino koncepcija yra kietojo elektrolito tarpfazė (SEI) – pasyvinimo plėvelė, kuri susidaro elektrodo ir elektrolito sąsajoje, kai Li+ jonai reaguoja su elektrolito skilimo produktais.Plėvelė susidaro ant neigiamo elektrodo pradinio ląstelės įkrovimo metu.SEI apsaugo elektrolitą nuo tolesnio skilimo vėlesnio elemento įkrovimo metu.Šio pasyvuojančio sluoksnio praradimas gali neigiamai paveikti ciklo trukmę, elektrinį našumą, talpą ir bendrą elemento tarnavimo laiką.Kita vertus, gamintojai išsiaiškino, kad jie gali pagerinti baterijos veikimą tiksliai sureguliuodami SEI.

Susipažinkite su ličio jonų baterijų šeima

Dėl ličio, kaip idealios baterijų elektrodų medžiagos, žavesio atsirado daugybė ličio jonų baterijų.Štai penkios dažniausiai rinkoje parduodamos baterijos.

Ličio kobalto oksidas

Šiame straipsnyje jau išsamiai aptarėme LiCoO2 baterijas, nes tai yra populiariausia nešiojamos elektronikos, pavyzdžiui, mobiliųjų telefonų, nešiojamųjų kompiuterių ir elektroninių fotoaparatų, chemija.LiCoO2 sėkmės priežastis yra didelė specifinė energija.Trumpas eksploatavimo laikas, prastas terminis stabilumas ir kobalto kaina verčia gamintojus pereiti prie mišraus katodo dizaino.

Ličio mangano oksidas

Ličio mangano oksido baterijose (LiMn2O4) naudojami MnO2 pagrindu pagaminti katodai.Palyginti su standartinėmis LiCoO2 baterijomis, LiMn2O4 baterijos yra mažiau toksiškos, kainuoja pigiau ir yra saugesnės naudoti, tačiau mažesnės talpos.Nors įkraunamos konstrukcijos buvo ištirtos praeityje, šiandienos pramonė paprastai naudoja šią chemiją pirminiams (vieno ciklo) elementams, kurie yra neįkraunami ir skirti išmesti po naudojimo.Dėl patvarių, aukšto šiluminio stabilumo ir ilgo galiojimo laiko jie puikiai tinka elektriniams įrankiams ar medicinos prietaisams.

Ličio nikelio mangano kobalto oksidas

Kartais visuma yra didesnė nei jos dalių suma, o ličio nikelio mangano kobalto oksido baterijos (taip pat žinomos kaip NCM baterijos) pasižymi didesniu elektriniu našumu nei LiCoO2.NCM įgyja savo jėgą subalansuodamas atskirų katodinių medžiagų privalumus ir trūkumus.Viena sėkmingiausių ličio jonų sistemų rinkoje, NCM plačiai naudojama jėgos pavarose, pvz., elektriniuose įrankiuose ir elektroniniuose dviračiuose.

Ličio geležies fosfatas

Ličio geležies fosfato (LiFePO4) baterijos užtikrina ilgą eksploatavimo trukmę ir aukštą srovę bei gerą terminį stabilumą naudojant nanostruktūrinio fosfato katodo medžiagą.Nepaisant šių patobulinimų, jis nėra toks tankus energijos kaip kobalto maišymo technologijos ir turi didžiausią savaiminio išsikrovimo greitį iš kitų šiame sąraše esančių baterijų.LiFePO4 akumuliatoriai yra populiarūs kaip alternatyva švino rūgščiai kaip automobilio paleidimo akumuliatorius.

Ličio titanatas

Grafito anodo pakeitimas ličio titanato nanokristalais labai padidina anodo paviršiaus plotą iki maždaug 100 m2 vienam gramui.Nanostruktūrinis anodas padidina elektronų, galinčių tekėti per grandinę, skaičių, suteikdamas ličio titanato elementams galimybę saugiai įkrauti ir išsikrauti didesniu nei 10C greičiu (dešimt kartų didesnė už vardinę talpą).Kompromisas norint turėti greičiausią ličio jonų baterijų įkrovimo ir iškrovimo ciklą yra santykinai mažesnė 2,4 V įtampa vienam elementui, ličio titanato elementai yra apatiniame ličio baterijų energijos tankio spektro gale, bet vis tiek aukštesnė nei alternatyvių cheminių medžiagų, tokių kaip nikelio. kadmis.Nepaisant šio trūkumo, bendras elektrinis našumas, didelis patikimumas, šiluminis stabilumas ir ypač ilgas ciklo eksploatavimo laikas reiškia, kad akumuliatorius vis tiek naudojamas elektrinėse transporto priemonėse.

Ličio jonų baterijų ateitis

Visame pasaulyje įmonės ir vyriausybės labai stengiasi tęsti ličio jonų ir kitų baterijų technologijų tyrimus ir plėtrą, siekiant patenkinti didėjantį švarios energijos poreikį ir sumažinti anglies dvideginio išmetimą.Neatsižvelgiant į tai, kad energijos šaltiniai, tokie kaip saulė ir vėjas, gali būti labai naudingi dėl didelio ličio jonų energijos tankio ir ilgo ciklo, kuris jau padėjo technologijoms užkariauti elektromobilių rinką.

Siekdami patenkinti šį augantį poreikį, mokslininkai jau pradėjo plėsti esamų ličio jonų ribas naujais ir įdomiais būdais.Ličio polimero (Li-Po) elementai pavojingus skystus ličio druskos elektrolitus pakeičia saugesniais polimeriniais geliais ir pusiau šlapių elementų konstrukcijomis, kad būtų galima palyginti elektrinį našumą, pagerintą saugumą ir lengvesnį svorį.Kietojo kūno litis yra naujausia bloko technologija, žadanti pagerinti energijos tankį, saugą, ciklo tarnavimo laiką ir bendrą ilgaamžiškumą kartu su kieto elektrolito stabilumu.Sunku nuspėti, kuri technologija laimės lenktynes ​​dėl galutinio energijos kaupimo sprendimo, tačiau neabejotina, kad ateinančiais metais ličio jonai ir toliau vaidins svarbų vaidmenį energijos ekonomikoje.

Energijos saugojimo sprendimų teikėjas

Gaminame pažangiausius produktus, derindami tikslią inžineriją su plačia taikymo patirtimi, kad padėtume klientams integruoti energijos kaupimo sprendimus į savo gaminius.BSLBATT Engineered Technologies turi įrodytas technologijas ir integravimo patirtį, kad jūsų programas būtų galima nuo sumanymo iki komercializavimo.

Norėdami sužinoti daugiau, peržiūrėkite mūsų tinklaraščio įrašą ličio baterijų saugykla .