Преглед на литиумска батерија |BSLBATT обновлива енергија

BSLBATT Engineered Technologies ги користи нашите искусни тимови за инженерство, дизајн, квалитет и производство, така што нашите клиенти можат да се уверат во технички напредни решенија за батерии кои ги исполнуваат уникатните барања на нивните специфични апликации.Специјализирани сме за дизајн на литиумски ќелии и батерии што се полнат и не се полнат како работа со различни хемикалии на литиумски ќелии за да понудиме опции и решенија за тешки апликации ширум светот.

Пакет со литиумски батерии Технологии

Нашите широки производствени способности ни овозможуваат да ги изградиме најосновните батериски пакети, до сопствени пакувања со специјализирани кола, конектори и куќишта.Од мала до голема јачина на звук, имаме способност и индустриска експертиза да ги задоволиме уникатните потреби на сите OEM, бидејќи нашиот искусен инженерски тим може да дизајнира, развива, тестира и произведува сопствени решенија за батерии за специфичните потреби на повеќето апликации.

BSLBATT нуди решенија со клуч на рака врз основа на барањата и спецификациите на клиентите.Ние соработуваме со водечките производители на ќелии во индустријата за да обезбедиме оптимални решенија и развиваме и интегрираме најсофистицирана електроника за контрола и следење во нејзините батерии.

Како работи литиум-јонската батерија?

Литиум-јонските батерии го користат силниот редуцирачки потенцијал на литиумските јони за да ја напојуваат реакцијата на редокс централно за сите технологии на батерии - намалување на катодата, оксидација на анодата.Поврзувањето на позитивните и негативните терминали на батеријата преку коло, ги обединува двете половини од реакцијата на редокс, овозможувајќи му на уредот прикачен на колото да извлече енергија од движењето на електроните.

Иако постојат многу различни видови на хемикалии базирани на литиум што се користат во индустријата денес, ние ќе користиме литиум кобалт оксид (LiCoO2) - хемијата што им овозможи на литиум-јонските батерии да ги заменат никел-кадмиумските батерии кои беа норма за потрошувачите електроника до 90-тите - за да се демонстрира основната хемија зад оваа популарна технологија.

Целосната реакција за LiCoO2 катода и графитна анода е како што следува:

LiCoO2 + C ⇌ Li1-xCoO2 + LixC

Каде што напредната реакција претставува полнење, а обратната реакција претставува празнење.Ова може да се подели на следните полуреакции:

Кај позитивната електрода, редукцијата на катодата се јавува при празнење (видете обратна реакција).

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

Кај негативната електрода, оксидацијата на анодата се јавува при празнење (видете обратна реакција).

C + xLi+ + e- ⇌ LixC

За време на празнењето, јоните на литиум (Li+) се движат од негативната електрода (графит) преку електролитот (литиумските соли суспендирани во раствор) и сепараторот до позитивната електрода (LiCoO2).Во исто време, електроните се движат од анодата (графит) до катодата (LiCoO2) која е поврзана преку надворешно коло.Ако се примени надворешен извор на енергија, реакцијата се менува заедно со улогите на соодветните електроди, полнење на ќелијата.

Што има во литиум-јонската батерија

Вашата типична цилиндрична ќелија 18650, која е вообичаена форма фактор што ја користи индустријата за комерцијални апликации од лаптопи до електрични возила, има OCV (напон на отворено коло) од 3,7 волти.Во зависност од производителот, може да испорача околу 20 ампери со капацитет од 3000 mAh или повеќе.Пакетот батерии ќе биде составен од повеќе ќелии и генерално вклучува заштитен микрочип за да се спречи преполнување и празнење под минималниот капацитет, што може да доведе до прегревање, пожари и експлозии.Ајде внимателно да ги разгледаме внатрешните делови на ќелијата.

Позитивна електрода/катода

Клучот за дизајнирање на позитивна електрода е да се избере материјал кој има електропотенцијал поголем од 2,25 V во споредба со чистите литиумски метали.Катодните материјали во литиум-јон варираат многу, но тие генерално имаат слоевити оксиди на литиумски преодни метали, како дизајнот на катодата LiCoO2 што го истражувавме претходно.Други материјали вклучуваат спинели (т.е. LiMn2O4) и оливини (т.е. LiFePO4).

Негативна електрода/анода

Во идеална литиумска батерија, би користеле чист литиум метал како анода, бидејќи обезбедува оптимална комбинација од ниска молекуларна тежина и висок специфичен капацитет можен за батеријата.Постојат два главни проблеми кои го спречуваат литиумот да се користи како анода во комерцијални апликации: безбедност и реверзибилност.Литиумот е многу реактивен и склон кон катастрофални начини на неуспех од типот на пиротехника.Исто така, за време на полнењето, литиумот нема да се врати во првобитната униформа метална состојба, наместо да прифати морфологија слична на игла позната како дендрит.Формирањето дендрити може да доведе до дупнати сепаратори што може да доведе до шорцеви.

Решението што истражувачите го смислија за да ги искористат предностите на литиумскиот метал без сите недостатоци беше интеркалација на литиум - процес на слоевитост на јони на литиум во јаглерод графит или некој друг материјал, за да се овозможи лесно движење на јоните на литиум од една електрода до друга.Други механизми вклучуваат употреба на анодни материјали со литиум кои ги прават реверзибилните реакции повозможни.Типичните анодни материјали вклучуваат графит, легури на база на силикон, калај и титаниум.

Сепаратор

Улогата на сепараторот е да обезбеди слој на електрична изолација помеѓу негативните и позитивните електроди, притоа дозволувајќи им на јоните да патуваат низ него за време на полнење и празнење.Исто така, мора да биде хемиски отпорен на деградација од електролитот и другите видови во ќелијата и механички доволно силен за да се спротивстави на абење и кинење.Вообичаените литиум-јонски сепаратори се генерално многу порозни по природа и се состојат од полиетиленски (PE) или полипропиленски (PP) листови.

Електролит

Улогата на електролитот во литиум-јонската ќелија е да обезбеди медиум низ кој јоните на литиум можат слободно да течат помеѓу катодата и анодата за време на циклусите на полнење и празнење.Идејата е да се избере медиум кој е и добар Li+ проводник и електронски изолатор.Електролитот треба да биде термички стабилен и хемиски компатибилен со другите компоненти во ќелијата.Општо земено, литиумските соли како LiClO4, LiBF4 или LiPF6 суспендирани во органски растворувач како диетил карбонат, етилен карбонат или диметил карбонат служат како електролит за конвенционалните дизајни на литиум-јони.

Интерфаза на цврст електролит (SEI)

Важен дизајнерски концепт што треба да се разбере за литиум-јонските ќелии е интерфазата на цврстиот електролит (SEI) - филм за пасивација што се создава на интерфејсот помеѓу електродата и електролитот додека Li+ јоните реагираат со производите на деградација на електролитот.Филмот се формира на негативната електрода за време на почетното полнење на ќелијата.SEI го штити електролитот од понатамошно распаѓање при последователните полнења на ќелијата.Губењето на овој пасивирачки слој може негативно да влијае на животниот век на циклусот, електричните перформанси, капацитетот и целокупниот животен век на ќелијата.Од друга страна, производителите открија дека можат да ги подобрат перформансите на батеријата со дотерување на SEI.

Запознајте го семејството на литиум-јонски батерии

Привлечноста на литиумот како идеален материјал за електрода за примена на батерии доведе до многу видови литиум-јонски батерии.Еве пет од најчестите комерцијално достапни батерии на пазарот.

Литиум кобалт оксид

Веќе детално ги опфативме LiCoO2 батериите во оваа статија бидејќи ја претставува најпопуларната хемија за пренослива електроника како што се мобилни телефони, лаптопи и електронски камери.LiCoO2 го должи својот успех на неговата висока специфична енергија.Краткиот животен век, слабата термичка стабилност и цената на кобалтот ги натера производителите да се префрлат на дизајни на мешани катоди.

Литиум манган оксид

Батериите со литиум манган оксид (LiMn2O4) користат катоди базирани на MnO2.Во споредба со стандардните LiCoO2 батерии, батериите LiMn2O4 се помалку токсични, помалку чинат и се побезбедни за употреба, но со намален капацитет.Додека дизајните за полнење беа истражени во минатото, денешната индустрија обично ја користи оваа хемија за примарни (еден циклус) ќелии кои не се полнат и треба да се отстранат по употреба.Издржливите, високата термичка стабилност и долгиот рок на траење ги прават одлични за електрични алати или медицински уреди.

Литиум никел манган кобалт оксид

Понекогаш целината е поголема од збирот на нејзините делови, а батериите со литиум никел манган кобалт оксид (исто така познати како батерии NCM) можат да се пофалат со поголеми електрични перформанси од LiCoO2.NCM ја стекнува својата сила во балансирањето на добрите и лошите страни на неговите индивидуални катодни материјали.Еден од најуспешните литиум-јонски системи на пазарот, NCM е широко користен во погонски единици како електрични алати и е-велосипеди.

Литиум железо фосфат

Батериите со литиум железо фосфат (LiFePO4) постигнуваат долг животен век и висока стапка на струја со добра термичка стабилност со помош на наноструктуриран фосфатен катоден материјал.И покрај овие подобрувања, тој не е толку енергетски густ како технологиите со мешана кобалт и има најголема стапка на самопразнење од другите батерии во оваа листа.Батериите LiFePO4 се популарни како алтернатива на оловната киселина како батерија за стартување на автомобилот.

Литиум титанат

Замената на графитната анода со нанокристали на литиум титанат значително ја зголемува површината на анодата на околу 100 m2 на грам.Наноструктурираната анода го зголемува бројот на електрони кои можат да течат низ колото, давајќи им на клетките на литиум титанат способност безбедно да се полнат и испуштаат со стапки поголеми од 10C (десет пати повеќе од номиналниот капацитет).Размената за најбрзиот циклус на полнење и празнење на литиум-јонските батерии е релативно понизок напон од 2,4 V по ќелија, ќелиите на литиум титанат на долниот крај од спектарот на енергетска густина на литиумските батерии, но сепак повисоки од алтернативните хемикалии како никел- кадмиум.И покрај овој недостаток, севкупните електрични перформанси, високата доверливост, термичката стабилност и екстра долгиот век на циклус значат дека батеријата сè уште се користи кај електричните возила.

Иднината на литиум-јонските батерии

Има голем притисок од компаниите и владите ширум светот да продолжат со понатамошно истражување и развој на литиум-јонски и други технологии за батерии за да се задоволи зголемената побарувачка за чиста енергија и намалените емисии на јаглерод.Инхерентно повремените извори на енергија, како што се сончевата енергија и ветерот, би можеле да имаат голема корист од високата енергетска густина и долгиот животен век на литиум јоните, што веќе и помогна на технолошкиот агол на пазарот на електрични возила.

За да се задоволи оваа растечка побарувачка, истражувачите веќе почнаа да ги поместуваат границите на постоечкиот литиум-јон на нови и возбудливи начини.Литиум полимерните (Li-Po) ќелии ги заменуваат опасните течни електролити базирани на литиумска сол со побезбедни полимерни гелови и дизајни на полувлажни ќелии, за споредливи електрични перформанси со подобрена безбедност и помала тежина.Литиумот во цврста состојба е најновата технологија на блокот, која ветува подобрувања во густината на енергијата, безбедноста, животниот век на циклусот и целокупната долговечност со стабилноста на цврст електролит.Тешко е да се предвиди која технологија ќе победи во трката за конечно решение за складирање енергија, но сигурно е дека литиум-јонот ќе продолжи да игра голема улога во енергетската економија во годините што доаѓаат.

Давател на решенија за складирање енергија

Ние произведуваме врвни производи, комбинирајќи прецизно инженерство со голема експертиза за апликации за да им помогнеме на клиентите да интегрираат решенија за складирање енергија во нивните производи.BSLBATT Engineered Technologies има докажана технологија и експертиза за интеграција за да ги доведе вашите апликации од зачнување до комерцијализација.

За да дознаете повеќе, видете го нашиот блог пост на складирање на литиумска батерија .