Përmbledhje e baterive litium |BSLBATT Energjia e Rinovueshme

BSLBATT Engineered Technologies përdor ekipet tona me përvojë të Inxhinierisë, Dizajnit, Cilësisë dhe Prodhimit, në mënyrë që klientët tanë të mund të sigurohen për zgjidhjet teknikisht të avancuara të baterive që plotësojnë kërkesat unike të aplikacioneve të tyre specifike.Ne jemi të specializuar në dizajnimin e qelizave të ringarkueshme dhe jo të rikarikueshme dhe të paketave të baterive të litiumit si punë me një shumëllojshmëri kimikatesh të qelizave litium për të ofruar opsione dhe zgjidhje për aplikime kërkuese në mbarë botën.

Paketa e baterive litium teknologjitë

Aftësitë tona të gjera të prodhimit na mundësojnë të ndërtojmë paketat më themelore të baterive, në paketa me porosi me qark, lidhës dhe strehë të specializuar.Nga vëllimi i ulët në atë të lartë, ne kemi aftësinë dhe ekspertizën e industrisë për të përmbushur nevojat unike të të gjithë OEM-ve pasi ekipi ynë inxhinierik me përvojë mund të projektojë, zhvillojë, testojë dhe prodhojë zgjidhje me porosi të baterive për nevojat specifike të shumicës së aplikacioneve.

BSLBATT ofron zgjidhje çelësi në dorë bazuar në kërkesat dhe specifikimet e klientëve.Ne bashkëpunojmë me prodhuesit kryesorë të industrisë së qelizave për të ofruar zgjidhjet optimale dhe ne zhvillojmë dhe integrojmë elektronikën më të sofistikuar të kontrollit dhe monitorimit në paketat e baterive të saj.

Si funksionon një bateri litium-jon?

Bateritë litium-jon shfrytëzojnë potencialin e fortë reduktues të joneve të litiumit për të fuqizuar reaksionin redoks qendror për të gjitha teknologjitë e baterive - reduktim në katodë, oksidim në anodë.Lidhja e terminaleve pozitive dhe negative të një baterie përmes një qarku, bashkon dy gjysmat e reaksionit redoks, duke lejuar pajisjen e bashkangjitur në qark të nxjerrë energji nga lëvizja e elektroneve.

Ndërsa ka shumë lloje të ndryshme të kimikateve të bazuara në litium që përdoren sot në industri, ne do të përdorim oksid litium kobalt (LiCoO2) - kimia që lejoi bateritë litium-jon të zëvendësojnë bateritë nikel-kadmium që kishin qenë normë për konsumatorët elektronikë deri në vitet '90 - për të demonstruar kiminë bazë pas kësaj teknologjie popullore.

Reagimi i plotë për një katodë LiCoO2 dhe një anodë grafiti është si më poshtë:

LiCoO2 + C ⇌ Li1-xCoO2 + LixC

Ku reagimi përpara përfaqëson ngarkimin, dhe reagimi i kundërt përfaqëson shkarkimin.Kjo mund të ndahet në gjysmëreaksionet e mëposhtme:

Në elektrodën pozitive, reduktimi në katodë ndodh gjatë shkarkimit (shih reagimin e kundërt).

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

Në elektrodën negative, oksidimi në anodë ndodh gjatë shkarkimit (shih reagimin e kundërt).

C + xLi+ + e- ⇌ LixC

Gjatë shkarkimit, jonet e litiumit (Li+) lëvizin nga elektroda negative (grafiti) përmes elektrolitit (kripërat e litiumit të pezulluara në një tretësirë) dhe ndarësit në elektrodën pozitive (LiCoO2).Në të njëjtën kohë, elektronet lëvizin nga anoda (grafiti) në katodë (LiCoO2) e cila është e lidhur nëpërmjet një qarku të jashtëm.Nëse aplikohet një burim i jashtëm energjie, reaksioni përmbyset së bashku me rolet e elektrodave përkatëse, duke ngarkuar qelizën.

Çfarë ka në një bateri litium-jon

Qeliza juaj tipike cilindrike 18650, e cila është faktori i zakonshëm i formës që përdoret nga industria për aplikime komerciale nga laptopët te automjetet elektrike, ka një OCV (tension qarku i hapur) prej 3,7 volt.Në varësi të prodhuesit, mund të japë rreth 20 ampera me një kapacitet prej 3000 mAh ose më shumë.Paketa e baterisë do të përbëhet nga qeliza të shumta dhe në përgjithësi do të përfshijë një mikroçip mbrojtës për të parandaluar mbingarkimin dhe shkarkimin nën kapacitetin minimal, gjë që mund të çojë në mbinxehje, zjarre dhe shpërthime.Le të hedhim një vështrim më të afërt në brendësinë e një qelize.

Elektrodë/Katodë pozitive

Çelësi për të projektuar një elektrodë pozitive është të zgjidhni një material që ka një potencial elektro më të madh se 2.25 V kur krahasohet me metalet e litiumit të pastër.Materialet e katodës në litium-jon ndryshojnë shumë, por ato kanë në përgjithësi oksidet e metaleve të tranzicionit të litiumit të shtresuara, si modeli i katodës LiCoO2 që eksploruam më herët.Materialet e tjera përfshijnë spinelet (dmth. LiMn2O4) dhe olivinat (dmth. LiFePO4).

Elektroda/Anodë negative

Në një bateri ideale litium, ju do të përdorni metal litium të pastër si një anodë, sepse siguron kombinimin optimal të peshës së ulët molekulare dhe kapacitetit të lartë specifik të mundshëm për një bateri.Ekzistojnë dy probleme kryesore që parandalojnë përdorimin e litiumit si anodë në aplikimet komerciale: siguria dhe kthyeshmëria.Litiumi është shumë reaktiv dhe i prirur ndaj mënyrave të dështimit katastrofik të llojit piroteknik.Gjithashtu gjatë ngarkimit, litiumi nuk do të kthehet në gjendjen e tij origjinale uniforme metalike, në vend që të adoptojë një morfologji të ngjashme me gjilpërën e njohur si dendrit.Formimi i dendriteve mund të çojë në shpuar ndarës të cilët mund të çojnë në pantallona të shkurtra.

Zgjidhja që studiuesit krijuan për të shfrytëzuar avantazhet e metalit të litiumit pa të gjitha të këqijat ishte ndërhyrja e litiumit - procesi i shtresimit të joneve të litiumit brenda grafitit të karbonit ose ndonjë materiali tjetër, për të lejuar lëvizjen e lehtë të joneve të litiumit nga një elektrodë në tjetrën.Mekanizma të tjerë përfshijnë përdorimin e materialeve anode me litium që i bëjnë më të mundshme reaksionet e kthyeshme.Materialet tipike të anodës përfshijnë grafitin, lidhjet me bazë silikoni, kallajin dhe titanin.

Ndarës

Roli i ndarësit është të sigurojë një shtresë izolimi elektrik midis elektrodave negative dhe pozitive, duke lejuar ende jonet të udhëtojnë nëpër të gjatë ngarkimit dhe shkarkimit.Duhet gjithashtu të jetë kimikisht rezistent ndaj degradimit nga elektroliti dhe speciet e tjera në qelizë dhe mekanikisht mjaftueshëm i fortë për t'i rezistuar konsumimit.Ndarësit e zakonshëm të litium-jonit janë përgjithësisht shumë poroz në natyrë dhe përbëhen nga fletë polietileni (PE) ose polipropileni (PP).

Elektrolit

Roli i një elektroliti në një qelizë litium-jon është të sigurojë një mjedis përmes të cilit jonet e litiumit mund të rrjedhin lirshëm midis katodës dhe anodës gjatë cikleve të ngarkimit dhe shkarkimit.Ideja është të zgjidhni një medium që është njëkohësisht një përcjellës i mirë Li+ dhe një izolant elektronik.Elektroliti duhet të jetë termikisht i qëndrueshëm dhe kimikisht i pajtueshëm me komponentët e tjerë në qelizë.Në përgjithësi, kripërat e litiumit si LiClO4, LiBF4 ose LiPF6 të pezulluara në një tretës organik si karbonati dietil, karbonati etilen ose karbonati dimetil shërbejnë si elektrolit për modelet konvencionale të litium-jonit.

Ndërfaza e elektrolitit të ngurtë (SEI)

Një koncept i rëndësishëm dizajni për të kuptuar në lidhje me qelizat e litium-jonit është ndërfaza e elektrolitit të ngurtë (SEI) - një film pasivizimi që krijohet në ndërfaqen midis elektrodës dhe elektrolitit ndërsa jonet Li+ reagojnë me produktet e degradimit të elektrolitit.Filmi formohet në elektrodën negative gjatë ngarkimit fillestar të qelizës.SEI mbron elektrolitin nga dekompozimi i mëtejshëm gjatë ngarkimeve të mëvonshme të qelizës.Humbja e kësaj shtrese pasivizuese mund të ndikojë negativisht në jetën e ciklit, performancën elektrike, kapacitetin dhe jetën e përgjithshme të një qelize.Nga ana tjetër, prodhuesit kanë gjetur se mund të përmirësojnë performancën e baterisë duke rregulluar mirë SEI.

Njihuni me familjen e baterive litium-jon

Joshja e litiumit si një material elektrodë ideale për aplikimet e baterive ka çuar në shumë lloje të baterive litium-jon.Këtu janë pesë nga bateritë më të zakonshme të disponueshme komerciale në treg.

Oksidi i litiumit të kobaltit

Ne kemi trajtuar tashmë në thellësi bateritë LiCoO2 në këtë artikull, sepse ajo përfaqëson kiminë më të njohur për pajisjet elektronike portative si celularët, laptopët dhe kamerat elektronike.LiCoO2 i detyrohet suksesit të tij energjisë së lartë specifike.Jetëgjatësia e shkurtër, stabiliteti i dobët termik dhe çmimi i kobaltit i detyrojnë prodhuesit të kalojnë në modele të përziera të katodës.

Oksidi i litiumit të manganit

Bateritë e oksidit të litium manganit (LiMn2O4) përdorin katoda me bazë MnO2.Krahasuar me bateritë standarde LiCoO2, bateritë LiMn2O4 janë më pak toksike, kushtojnë më pak dhe janë më të sigurta për t'u përdorur, por me kapacitet të reduktuar.Ndërsa dizajnet e rikarikueshme janë eksploruar në të kaluarën, industria e sotme zakonisht përdor këtë kimi për qelizat primare (me një cikël) të cilat nuk janë të rikarikueshme dhe të destinuara për t'u asgjësuar pas përdorimit.Qëndrueshmëria, qëndrueshmëria e lartë termike dhe një jetëgjatësi e gjatë i bëjnë ato të shkëlqyera për veglat elektrike ose pajisjet mjekësore.

Oksidi i kobaltit të litium nikelit mangan

Ndonjëherë e tëra është më e madhe se shuma e pjesëve të saj, dhe bateritë e oksidit të kobaltit të manganit litium nikel (të njohura edhe si bateritë NCM) mburren me performancë më të madhe elektrike se LiCoO2.NCM fiton forcën e saj në balancimin e të mirat dhe të këqijave të materialeve të tij individuale katodike.Një nga sistemet më të suksesshme të litium-jonit në treg, NCM përdoret gjerësisht në sistemet e fuqisë si veglat elektrike dhe biçikletat elektronike.

Fosfat Litium Hekuri

Bateritë me fosfat litium hekuri (LiFePO4) arrijnë një jetëgjatësi të gjatë cikli dhe vlerësim të lartë të rrymës me qëndrueshmëri të mirë termike me ndihmën e materialit katodë fosfat të nanostrukturuar.Pavarësisht këtyre përmirësimeve, nuk është aq i dendur me energji sa teknologjitë e përziera me kobalt dhe ka shkallën më të lartë të vetë-shkarkimit nga bateritë e tjera në këtë listë.Bateritë LiFePO4 janë të njohura si një alternativë ndaj acidit të plumbit si bateri motorike e makinës.

Titanat litium

Zëvendësimi i anodës së grafitit me nanokristale litium titanat rrit shumë sipërfaqen e anodës në rreth 100 m2 për gram.Anoda me nanostrukturë rrit numrin e elektroneve që mund të rrjedhin nëpër qark, duke u dhënë qelizave titanat të litiumit aftësinë për t'u ngarkuar dhe shkarkuar në mënyrë të sigurtë në ritme më të mëdha se 10C (dhjetë herë kapacitetin e saj të vlerësuar).Kompensimi për të patur ciklin më të shpejtë të ngarkimit dhe shkarkimit të baterive litium-jon është një tension relativisht më i ulët 2.4 V për qelizë, qelizat titanate të litiumit në skajin e poshtëm të spektrit të densitetit të energjisë të baterive të litiumit, por ende më i lartë se kimitë alternative si nikeli- kadmium.Pavarësisht nga ky disavantazh, performanca e përgjithshme elektrike, besueshmëria e lartë, qëndrueshmëria termike dhe një jetëgjatësi ekstra e gjatë e ciklit nënkuptojnë që bateria ende përdoret në automjetet elektrike.

E ardhmja e baterive litium-jon

Ekziston një shtysë e madhe nga kompanitë dhe qeveritë në të gjithë globin për të ndjekur kërkime dhe zhvillim të mëtejshëm mbi litium-jonin dhe teknologjitë e tjera të baterive për të përmbushur kërkesën në rritje për energji të pastër dhe reduktimin e emetimeve të karbonit.Burimet e natyrshme të ndërprera të energjisë si dielli dhe era mund të përfitojnë shumë nga dendësia e lartë e energjisë e joneve të litiumit dhe jeta e gjatë e ciklit, gjë që tashmë ka ndihmuar teknologjinë në drejtim të tregut të automjeteve elektrike.

Për të përmbushur këtë kërkesë në rritje, studiuesit tashmë kanë filluar të shtyjnë kufijtë e litium-jonit ekzistues në mënyra të reja dhe emocionuese.Qelizat e polimerit të litiumit (Li-Po) zëvendësojnë elektrolitet e rrezikshme të bazuara në kripëra të lëngëta të litiumit me xhel polimerësh më të sigurt dhe modele qelizash gjysmë të lagështa, për performancë elektrike të krahasueshme me siguri të përmirësuar dhe peshë më të lehtë.Litiumi në gjendje të ngurtë është teknologjia më e re në bllok, duke premtuar përmirësime në densitetin e energjisë, sigurinë, jetëgjatësinë e ciklit dhe jetëgjatësinë e përgjithshme me qëndrueshmërinë e një elektroliti të ngurtë.Është e vështirë të parashikohet se cila teknologji do të fitojë garën për zgjidhjen përfundimtare të ruajtjes së energjisë, por litium-jon është i sigurt se do të vazhdojë të luajë një rol të madh në ekonominë e energjisë në vitet në vijim.

Ofruesi i zgjidhjeve për ruajtjen e energjisë

Ne prodhojmë produkte të fundit, duke kombinuar inxhinierinë precize me ekspertizën e gjerë të aplikacioneve për të ndihmuar klientët në integrimin e zgjidhjeve të ruajtjes së energjisë në produktet e tyre.BSLBATT Engineered Technologies ka teknologjinë e provuar dhe ekspertizën e integrimit për të sjellë aplikacionet tuaja nga konceptimi në komercializim.

Për të mësuar më shumë, shihni postimin tonë në blog ruajtja e baterive litium .