Litija bateriju pārskats |BSLBATT atjaunojamā enerģija

BSLBATT Engineered Technologies izmanto mūsu pieredzējušās inženierzinātņu, projektēšanas, kvalitātes un ražošanas komandas, lai mūsu klienti varētu būt pārliecināti par tehniski progresīviem akumulatoru risinājumiem, kas atbilst viņu īpašo lietojumu unikālajām prasībām.Mēs specializējamies atkārtoti uzlādējamu un neuzlādējamu litija elementu un akumulatoru komplektu projektēšanā, strādājot ar dažādām litija elementu ķīmijas metodēm, lai piedāvātu iespējas un risinājumus prasīgiem lietojumiem visā pasaulē.

Litija bateriju komplekts Tehnoloģijas

Mūsu plašās ražošanas iespējas ļauj mums izveidot visvienkāršākos akumulatoru komplektus, pielāgotus komplektus ar specializētām shēmām, savienotājiem un korpusiem.No maza līdz lielam apjomam mums ir iespējas un nozares zināšanas, lai apmierinātu visu oriģinālo iekārtu ražotāju unikālās vajadzības, jo mūsu pieredzējušā inženieru komanda var izstrādāt, izstrādāt, pārbaudīt un ražot pielāgotus akumulatoru risinājumus vairuma lietojumu īpašajām vajadzībām.

BSLBATT piedāvā pabeigtus risinājumus, pamatojoties uz klientu prasībām un specifikācijām.Mēs sadarbojamies ar nozares vadošajiem šūnu ražotājiem, lai nodrošinātu optimālus risinājumus, un mēs izstrādājam un integrējam vismodernāko vadības un uzraudzības elektroniku tā akumulatoru komplektos.

Kā darbojas litija jonu akumulators?

Litija jonu akumulatori izmanto litija jonu spēcīgo reducēšanas potenciālu, lai darbinātu redoksreakciju, kas ir galvenā visās akumulatoru tehnoloģijās — reducēšana pie katoda, oksidēšana pie anoda.Savienojot akumulatora pozitīvos un negatīvos spailes caur ķēdi, tiek apvienotas abas redoksreakcijas puses, ļaujot ķēdei pievienotajai ierīcei iegūt enerģiju no elektronu kustības.

Lai gan mūsdienās nozarē tiek izmantots daudz dažādu litija bāzes ķīmijas veidu, mēs izmantosim litija kobalta oksīdu (LiCoO2) — ķīmiju, kas ļāva litija jonu akumulatoriem aizstāt niķeļa-kadmija akumulatorus, kas bija ierasts patērētājiem. elektronika līdz 90. gadiem — lai demonstrētu šīs populārās tehnoloģijas pamata ķīmiju.

Pilna reakcija uz LiCoO2 katodu un grafīta anodu ir šāda:

LiCoO2 + C ⇌ Li1-xCoO2 + LixC

Kur tiešā reakcija apzīmē uzlādi un apgrieztā reakcija apzīmē izlādi.To var iedalīt šādās pusreakcijās:

Pozitīvā elektrodā izlādes laikā notiek reducēšana pie katoda (skatīt apgriezto reakciju).

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

Pie negatīvā elektroda izlādes laikā pie anoda notiek oksidēšanās (skatīt apgriezto reakciju).

C + xLi+ + e- ⇌ LixC

Izlādes laikā litija joni (Li+) pārvietojas no negatīvā elektroda (grafīta) caur elektrolītu (šķīdumā suspendēti litija sāļi) un separatoru uz pozitīvo elektrodu (LiCoO2).Tajā pašā laikā elektroni pārvietojas no anoda (grafīta) uz katodu (LiCoO2), kas ir savienots, izmantojot ārēju ķēdi.Ja tiek izmantots ārējs barošanas avots, reakcija tiek mainīta līdz ar attiecīgo elektrodu lomām, uzlādējot šūnu.

Kas atrodas litija jonu akumulatorā

Jūsu tipiskajam cilindriskajam 18650 elementam, kas ir izplatīts formas faktors, ko nozarē izmanto komerciāliem lietojumiem no klēpjdatoriem līdz elektriskajiem transportlīdzekļiem, OCV (atvērtās ķēdes spriegums) ir 3,7 volti.Atkarībā no ražotāja tas var nodrošināt aptuveni 20 ampērus ar jaudu 3000 mAh vai vairāk.Akumulatoru komplekts sastāvēs no vairākām šūnām, un parasti tajā ir aizsargājoša mikroshēma, lai novērstu pārlādēšanu un izlādi zem minimālās jaudas, kas var izraisīt pārkaršanu, aizdegšanos un eksploziju.Sīkāk apskatīsim šūnas iekšējos elementus.

Pozitīvs elektrods/katods

Galvenais, lai izstrādātu pozitīvu elektrodu, ir izvēlēties materiālu, kura elektropotenciāls ir lielāks par 2,25 V, salīdzinot ar tīriem litija metāliem.Katoda materiāli litija jonos ir ļoti atšķirīgi, taču tajos parasti ir slāņaini litija pārejas metālu oksīdi, piemēram, LiCoO2 katoda dizains, ko mēs pētījām iepriekš.Citi materiāli ir spineļi (ti, LiMn2O4) un olivīni (ti, LiFePO4).

Negatīvs elektrods/anods

Ideālā litija akumulatorā kā anodu izmantotu tīru litija metālu, jo tas nodrošina optimālu zemas molekulmasas un augstas īpatnējās jaudas kombināciju, kas iespējama akumulatoram.Ir divas galvenās problēmas, kas neļauj litijam izmantot kā anodu komerciālos lietojumos: drošība un atgriezeniskums.Litijs ir ļoti reaģējošs un pakļauts katastrofāliem pirotehniska veida bojājumiem.Arī uzlādes laikā litijs neatgriezīsies sākotnējā vienmērīgā metāliskā stāvoklī, tā vietā, lai pieņemtu adatai līdzīgu morfoloģiju, kas pazīstama kā dendrīts.Dendrīta veidošanās var izraisīt caurdurtus separatorus, kas var novest pie šortiem.

Risinājums, ko pētnieki izstrādāja, lai izmantotu litija metāla priekšrocības bez visiem trūkumiem, bija litija interkalācija — litija jonu slāņošanas process oglekļa grafītā vai kādā citā materiālā, lai litija joni varētu viegli pārvietoties no viena elektroda uz otru.Citi mehānismi ietver anoda materiālu izmantošanu ar litiju, kas padara iespējamas atgriezeniskas reakcijas.Tipiski anoda materiāli ir grafīts, sakausējumi uz silīcija bāzes, alva un titāns.

Atdalītājs

Atdalītāja uzdevums ir nodrošināt elektriskās izolācijas slāni starp negatīvajiem un pozitīvajiem elektrodiem, vienlaikus ļaujot joniem pārvietoties pa to uzlādes un izlādes laikā.Tam jābūt arī ķīmiski izturīgam pret elektrolīta un citu elementu noārdīšanos šūnā, kā arī jābūt mehāniski pietiekami izturīgam, lai izturētu nodilumu.Parastie litija jonu separatori parasti ir ļoti poraini un sastāv no polietilēna (PE) vai polipropilēna (PP) loksnēm.

Elektrolīts

Elektrolīta loma litija jonu šūnā ir nodrošināt vidi, caur kuru litija joni var brīvi plūst starp katodu un anodu uzlādes un izlādes ciklu laikā.Ideja ir izvēlēties nesēju, kas ir gan labs Li+ vadītājs, gan elektroniskais izolators.Elektrolītam jābūt termiski stabilam un ķīmiski saderīgam ar citām elementa sastāvdaļām.Parasti litija sāļi, piemēram, LiClO4, LiBF4 vai LiPF6, suspendēti organiskā šķīdinātājā, piemēram, dietilkarbonātā, etilēnkarbonātā vai dimetilkarbonātā, kalpo kā elektrolīts tradicionālajām litija jonu konstrukcijām.

Cieto elektrolītu starpfāze (SEI)

Svarīga dizaina koncepcija, kas jāsaprot par litija jonu šūnām, ir cietā elektrolīta starpfāze (SEI) — pasivācijas plēve, kas veidojas saskarnē starp elektrodu un elektrolītu, Li+ joniem reaģējot ar elektrolīta sadalīšanās produktiem.Filma veidojas uz negatīvā elektroda šūnas sākotnējās uzlādes laikā.SEI aizsargā elektrolītu no turpmākas sadalīšanās turpmākās šūnas uzlādes laikā.Šī pasivējošā slāņa zudums var negatīvi ietekmēt cikla kalpošanas laiku, elektrisko veiktspēju, jaudu un kopējo šūnas kalpošanas laiku.No otras puses, ražotāji ir atklājuši, ka viņi var uzlabot akumulatora veiktspēju, precīzi noregulējot SEI.

Iepazīstieties ar litija jonu akumulatoru ģimeni

Litija kā ideāla elektrodu materiāla pievilcība akumulatoru lietojumiem ir radījusi daudzu veidu litija jonu akumulatorus.Šeit ir piecas no tirgū visbiežāk komerciāli pieejamajām baterijām.

Litija kobalta oksīds

Šajā rakstā mēs jau esam padziļināti apskatījuši LiCoO2 akumulatorus, jo tie ir vispopulārākā ķīmija portatīvajai elektronikai, piemēram, mobilajiem tālruņiem, klēpjdatoriem un elektroniskajām kamerām.LiCoO2 panākumi ir saistīti ar tā augsto īpatnējo enerģiju.Īss kalpošanas laiks, slikta termiskā stabilitāte un kobalta cena liek ražotājiem pāriet uz jauktu katodu dizainu.

Litija mangāna oksīds

Litija mangāna oksīda akumulatoros (LiMn2O4) tiek izmantoti katodi, kuru pamatā ir MnO2.Salīdzinot ar standarta LiCoO2 akumulatoriem, LiMn2O4 akumulatori ir mazāk toksiski, maksā mazāk un ir drošāki lietošanā, taču ar samazinātu jaudu.Lai gan atkārtoti uzlādējamās konstrukcijas ir pētītas pagātnē, mūsdienu rūpniecībā parasti šī ķīmija tiek izmantota primārajām (viena cikla) ​​šūnām, kuras nav atkārtoti uzlādējamas un ir paredzētas izmešanai pēc lietošanas.Izturīgi, augsta termiskā stabilitāte un ilgs glabāšanas laiks padara tos lieliski piemērotus elektroinstrumentiem vai medicīnas ierīcēm.

Litija niķeļa mangāna kobalta oksīds

Dažreiz kopums ir lielāks par tā daļu summu, un litija niķeļa mangāna kobalta oksīda akumulatoriem (pazīstami arī kā NCM akumulatori) ir lielāka elektriskā veiktspēja nekā LiCoO2.NCM iegūst spēku, līdzsvarojot savu atsevišķo katoda materiālu plusus un mīnusus.Viena no veiksmīgākajām litija jonu sistēmām tirgū, NCM tiek plaši izmantota spēka piedziņās, piemēram, elektroinstrumentos un e-velosipēdos.

Litija dzelzs fosfāts

Litija dzelzs fosfāta (LiFePO4) akumulatori nodrošina ilgu cikla kalpošanas laiku un augstu strāvas vērtību ar labu termisko stabilitāti, izmantojot nanostrukturēta fosfāta katoda materiālu.Neskatoties uz šiem uzlabojumiem, tas nav tik enerģētiski blīvs kā kobalta piejaukuma tehnoloģijas, un tam ir augstākais pašizlādes līmenis no citiem šajā sarakstā iekļautajiem akumulatoriem.LiFePO4 akumulatori ir populāri kā alternatīva svina-skābei kā automašīnas startera akumulators.

Litija titanāts

Nomainot grafīta anodu ar litija titanāta nanokristāliem, anoda virsmas laukums ievērojami palielinās līdz aptuveni 100 m2 uz gramu.Nanostrukturētais anods palielina elektronu skaitu, kas var plūst caur ķēdi, nodrošinot litija titanāta šūnām iespēju droši uzlādēt un izlādēties ar ātrumu, kas pārsniedz 10 C (desmit reizes pārsniedz nominālo jaudu).Kompromiss, lai panāktu ātrāko litija jonu akumulatoru uzlādes un izlādes ciklu, ir relatīvi zemāks spriegums 2,4 V uz vienu elementu, litija titanāta elementi atrodas litija akumulatoru enerģijas blīvuma spektra apakšējā daļā, bet joprojām ir augstāki nekā alternatīvām ķīmijām, piemēram, niķeļa. kadmijs.Neskatoties uz šo trūkumu, vispārējā elektriskā veiktspēja, augsta uzticamība, termiskā stabilitāte un īpaši ilgs cikla mūžs nozīmē, ka akumulators joprojām tiek izmantots elektriskajos transportlīdzekļos.

Litija jonu akumulatoru nākotne

Uzņēmumi un valdības visā pasaulē cenšas turpināt litija jonu un citu akumulatoru tehnoloģiju izpēti un izstrādi, lai apmierinātu pieaugošo pieprasījumu pēc tīras enerģijas un samazinātu oglekļa emisiju.Neregulāri enerģijas avoti, piemēram, saule un vējš, varētu gūt lielu labumu no litija jonu augstā enerģijas blīvuma un ilgā cikla kalpošanas laika, kas jau ir palīdzējis tehnoloģijai iekarot elektrisko transportlīdzekļu tirgu.

Lai apmierinātu šo pieaugošo pieprasījumu, pētnieki jau ir sākuši paplašināt esošā litija jonu robežas jaunos un aizraujošos veidos.Litija polimēru (Li-Po) šūnas aizstāj bīstamos šķidros litija sāls elektrolītus ar drošākiem polimēru gēliem un daļēji mitru elementu konstrukcijām, lai nodrošinātu salīdzināmu elektrisko veiktspēju ar uzlabotu drošību un vieglāku svaru.Cietvielu litijs ir jaunākā bloka tehnoloģija, kas sola uzlabot enerģijas blīvumu, drošību, cikla kalpošanas laiku un kopējo ilgmūžību ar cietā elektrolīta stabilitāti.Ir grūti paredzēt, kura tehnoloģija uzvarēs sacensībā par labāko enerģijas uzglabāšanas risinājumu, taču litija joniem noteikti būs svarīga loma enerģijas ekonomikā arī turpmākajos gados.

Enerģijas uzglabāšanas risinājumu nodrošinātājs

Mēs ražojam visprogresīvākos produktus, apvienojot precīzo inženieriju ar plašām lietojumprogrammu zināšanām, lai palīdzētu klientiem integrēt enerģijas uzglabāšanas risinājumus savos produktos.Uzņēmumam BSLBATT Engineered Technologies ir pārbaudītas tehnoloģijas un integrācijas zināšanas, lai nodrošinātu jūsu lietojumprogrammas no koncepcijas līdz komercializācijai.

Lai uzzinātu vairāk, skatiet mūsu emuāra ierakstu vietnē litija bateriju uzglabāšana .