Pangkalahatang-ideya ng Lithium Battery |BSLBATT Renewable Energy

Ginagamit ng BSLBATT Engineered Technologies ang aming mga karanasan sa Engineering, Design, Quality at Manufacturing team para makasigurado ang aming mga customer sa mga teknikal na advanced na solusyon sa baterya na nakakatugon sa mga natatanging kinakailangan ng kanilang mga partikular na application.Dalubhasa kami sa rechargeable at non-rechargeable na lithium cell at disenyo ng battery pack bilang trabaho sa iba't ibang mga lithium cell chemistries upang mag-alok ng mga opsyon at solusyon para sa mga hinihingi na aplikasyon sa buong mundo.

Lithium Battery Pack Mga teknolohiya

Ang aming malawak na mga kakayahan sa pagmamanupaktura ay nagbibigay-daan sa amin na bumuo ng pinakapangunahing mga pack ng baterya, sa mga custom na pack na may espesyal na circuitry, connector, at housing.Mula sa mababa hanggang sa mataas na volume, mayroon kaming kakayahan at kadalubhasaan sa industriya upang matugunan ang mga natatanging pangangailangan ng lahat ng OEM dahil ang aming karanasan sa engineering team ay maaaring magdisenyo, bumuo, sumubok at gumawa ng mga custom na solusyon sa baterya para sa mga partikular na pangangailangan ng karamihan sa mga application.

Nag-aalok ang BSLBATT ng mga solusyon sa turnkey batay sa mga kinakailangan at detalye ng customer.Nakikipagsosyo kami sa mga gumagawa ng cell na nangunguna sa industriya upang magbigay ng mga pinakamabuting kalagayan na solusyon at binubuo at isinasama namin ang pinaka-sopistikadong kontrol at pagsubaybay sa electronics sa mga battery pack nito.

Paano Gumagana ang Lithium-Ion Battery?

Ang mga bateryang Lithium-ion ay kumikinang sa malakas na pagbabawas ng potensyal ng mga lithium ions upang palakasin ang redox reaction na sentro sa lahat ng mga teknolohiya ng baterya — pagbabawas sa cathode, oksihenasyon sa anode.Ang pagkonekta sa positibo at negatibong mga terminal ng baterya sa pamamagitan ng isang circuit, ay pinagsasama ang dalawang halves ng redox reaction, na nagpapahintulot sa device na nakakabit sa circuit na kumuha ng enerhiya mula sa paggalaw ng mga electron.

Bagama't maraming iba't ibang uri ng lithium-based chemistries na ginagamit sa industriya ngayon, gagamitin namin ang Lithium Cobalt Oxide(LiCoO2) — ang chemistry na nagpapahintulot sa mga lithium-ion na baterya na palitan ang mga nickel-cadmium na baterya na naging karaniwan para sa consumer. electronics hanggang 90s — upang ipakita ang pangunahing kimika sa likod ng sikat na teknolohiyang ito.

Ang buong reaksyon para sa isang LiCoO2 cathode at isang graphite anode ay ang mga sumusunod:

LiCoO2 + C ⇌ Li1-xCoO2 + LixC

Kung saan ang pasulong na reaksyon ay kumakatawan sa pagsingil, at ang baligtad na reaksyon ay kumakatawan sa paglabas.Maaari itong hatiin sa mga sumusunod na kalahating reaksyon:

Sa positibong elektrod, ang pagbabawas sa cathode ay nangyayari sa panahon ng paglabas (tingnan ang reverse reaction).

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

Sa negatibong elektrod, ang oksihenasyon sa anode ay nangyayari sa panahon ng paglabas (tingnan ang reverse reaction).

C + xLi+ + e- ⇌ LixC

Sa panahon ng discharge, ang mga lithium ions (Li+) ay gumagalaw mula sa negatibong electrode (graphite) sa pamamagitan ng electrolyte (lithium salts na sinuspinde sa isang solusyon) at ang separator patungo sa positive electrode (LiCoO2).Kasabay nito, ang mga electron ay lumipat mula sa anode (grapayt) patungo sa cathode (LiCoO2) na konektado sa pamamagitan ng panlabas na circuit.Kung ang isang panlabas na pinagmumulan ng kapangyarihan ay inilapat, ang reaksyon ay binabaligtad kasama ang mga tungkulin ng kani-kanilang mga electrodes, na nagcha-charge sa cell.

Ano ang nasa Lithium-Ion Battery

Ang iyong karaniwang cylindrical 18650 cell, na siyang karaniwang form factor na ginagamit ng industriya para sa mga komersyal na aplikasyon mula sa mga laptop hanggang sa mga de-kuryenteng sasakyan, ay may OCV (open circuit voltage) na 3.7 volts.Depende sa tagagawa, makakapaghatid ito ng humigit-kumulang 20 amp na may kapasidad na 3000mAh o higit pa.Ang pack ng baterya ay bubuuin ng maraming cell, at sa pangkalahatan ay may kasamang proteksiyon na microchip para maiwasan ang sobrang pagkarga at pagdiskarga nang mas mababa sa minimum na kapasidad, na parehong maaaring humantong sa sobrang init, sunog, at pagsabog.Tingnan natin ang mga panloob na bahagi ng isang cell.

Positibong Electrode/Cathode

Ang susi sa pagdidisenyo ng positibong elektrod ay ang pumili ng materyal na may electro potential na mas malaki kaysa sa 2.25V kung ihahambing sa mga purong lithium metal.Ang mga materyales ng cathode sa lithium-ion ay malaki ang pagkakaiba-iba, ngunit ang mga ito sa pangkalahatan ay may layered lithium transition metal oxides, tulad ng LiCoO2 cathode na disenyo na aming na-explore kanina.Kasama sa iba pang mga materyales ang mga spinel (ibig sabihin, LiMn2O4) at mga olivine (ibig sabihin, LiFePO4).

Negatibong Electrode/Anode

Sa perpektong baterya ng lithium, gagamit ka ng purong lithium metal bilang anode, dahil nagbibigay ito ng pinakamainam na kumbinasyon ng mababang molekular na timbang at mataas na tiyak na kapasidad na posible para sa isang baterya.Mayroong dalawang pangunahing problema na pumipigil sa lithium mula sa paggamit bilang isang anode sa mga komersyal na aplikasyon: kaligtasan at reversibility.Ang Lithium ay lubos na reaktibo at madaling kapitan ng mga sakuna na mga mode ng kabiguan ng uri ng pyrotechnic.Sa panahon din ng pagsingil, ang lithium ay hindi ibabalik sa orihinal nitong pare-parehong estadong metal, sa halip na gamitin ang isang parang karayom ​​na morpolohiya na kilala bilang isang dendrite.Ang pagbuo ng dendrite ay maaaring humantong sa mga butas na separator na maaaring humantong sa shorts.

Ang solusyon na ginawa ng mga mananaliksik upang magamit ang mga kalamangan ng lithium metal nang walang lahat ng mga kahinaan ay lithium intercalation - ang proseso ng paglalagay ng mga lithium ions sa loob ng carbon graphite o ilang iba pang materyal, upang payagan ang madaling paggalaw ng mga lithium ions mula sa isang electrode patungo sa isa pa.Kasama sa iba pang mga mekanismo ang paggamit ng mga anode material na may lithium na ginagawang mas posible ang mga reversible reaction.Kasama sa mga karaniwang anode na materyales ang grapayt, mga haluang metal na nakabase sa silikon, lata, at titanium.

Separator

Ang papel na ginagampanan ng separator ay upang magbigay ng isang layer ng electrical insulation sa pagitan ng mga negatibo at positibong electrodes, habang pinapayagan pa rin ang mga ion na maglakbay dito sa panahon ng charge at discharge.Dapat din itong chemically resistant sa degradation ng electrolyte at iba pang species sa cell at mekanikal na malakas upang labanan ang pagkasira.Ang mga karaniwang lithium-ion separator ay karaniwang napakabutas sa kalikasan at binubuo ng mga polyethylene (PE) o polypropylene (PP) na mga sheet.

Electrolyte

Ang papel na ginagampanan ng isang electrolyte sa isang lithium-ion cell ay upang magbigay ng isang daluyan kung saan ang mga lithium ions ay maaaring malayang dumaloy sa pagitan ng katod at anode sa panahon ng mga cycle ng charge at discharge.Ang ideya ay pumili ng isang medium na parehong isang mahusay na Li+ conductor at isang electronic insulator.Ang electrolyte ay dapat na thermally stable, at chemically compatible sa iba pang mga bahagi sa cell.Sa pangkalahatan, ang mga lithium salt tulad ng LiClO4, LiBF4, o LiPF6 ay nasuspinde sa isang organikong solvent tulad ng diethyl carbonate, ethylene carbonate, o dimethyl carbonate na nagsisilbing electrolyte para sa mga kumbensyonal na disenyo ng lithium-ion.

Solid Electrolyte Interphase (SEI)

Ang isang mahalagang konsepto ng disenyo na dapat maunawaan tungkol sa mga cell ng lithium-ion ay ang solid electrolyte interphase (SEI) — isang passivation film na nabubuo sa interface sa pagitan ng electrode at ng electrolyte habang ang mga Li+ ions ay tumutugon sa mga degradation na produkto ng electrolyte.Nabubuo ang pelikula sa negatibong elektrod sa panahon ng paunang singil ng cell.Pinoprotektahan ng SEI ang electrolyte mula sa karagdagang pagkabulok sa mga susunod na singil ng cell.Ang pagkawala ng passivating layer na ito ay maaaring makaapekto sa buhay ng cycle, pagganap ng kuryente, kapasidad, at pangkalahatang buhay ng isang cell.Sa kabilang banda, nalaman ng mga tagagawa na maaari nilang pagbutihin ang pagganap ng baterya sa pamamagitan ng pag-fine-tune ng SEI.

Kilalanin ang Lithium-Ion Battery Family

Ang pang-akit ng lithium bilang isang perpektong materyal ng elektrod para sa mga aplikasyon ng baterya ay humantong sa maraming uri ng mga baterya ng lithium-ion.Narito ang lima sa mga pinakakaraniwang available na pangkomersyong baterya sa merkado.

Lithium Cobalt Oxide

Natalakay na namin ang mga baterya ng LiCoO2 nang malalim sa artikulong ito dahil kinakatawan nito ang pinakasikat na chemistry para sa mga portable na electronics tulad ng mga cellphone, laptop, at electronic camera.Utang ng LiCoO2 ang tagumpay nito sa mataas na tiyak na enerhiya nito.Ang isang maikling habang-buhay, mahinang thermal stability, at ang presyo ng cobalt ay may mga tagagawa na lumipat sa pinaghalo na mga disenyo ng cathode.

Lithium Manganese Oxide

Ang mga baterya ng Lithium manganese oxide (LiMn2O4) ay gumagamit ng mga katod na nakabatay sa MnO2.Kung ikukumpara sa mga karaniwang LiCoO2 na baterya, ang mga LiMn2O4 na baterya ay hindi gaanong nakakalason, mas mura, at mas ligtas na gamitin, ngunit may pinababang kapasidad.Bagama't ang mga rechargeable na disenyo ay na-explore na sa nakaraan, ang industriya ngayon ay karaniwang ginagamit ang chemistry na ito para sa mga pangunahing (iisang cycle) na mga cell na hindi nare-recharge at nilalayong itapon pagkatapos gamitin.Ang matibay, mataas na thermal stability at mahabang shelf-life ay ginagawa itong mahusay para sa mga power tool o mga medikal na device.

Lithium Nickel Manganese Cobalt Oxide

Minsan ang kabuuan ay mas malaki kaysa sa kabuuan ng mga bahagi nito, at ang lithium nickel manganese cobalt oxide na mga baterya (kilala rin bilang mga NCM na baterya) ay ipinagmamalaki ang higit na pagganap ng kuryente kaysa sa LiCoO2.Nagkakaroon ng lakas ang NCM sa pagbabalanse ng mga kalamangan at kahinaan ng mga indibidwal na materyales ng cathode nito.Isa sa pinakamatagumpay na sistema ng lithium-ion sa merkado, ang NCM ay malawakang ginagamit sa mga powertrain tulad ng mga power tool at e-bikes.

Lithium Iron Phosphate

Ang mga baterya ng Lithium Iron Phosphate (LiFePO4) ay nakakamit ng mahabang cycle ng buhay at mataas na kasalukuyang rating na may magandang thermal stability sa tulong ng nanostructured phosphate cathode material.Sa kabila ng mga pagpapahusay na ito, hindi ito kasing siksik ng enerhiya gaya ng mga teknolohiyang pinaghalo ng cobalt at ito ang may pinakamataas na rate ng self-discharge ng iba pang mga baterya sa listahang ito.Ang mga baterya ng LiFePO4 ay sikat bilang isang alternatibo sa lead-acid bilang isang baterya ng starter ng kotse.

Lithium Titanate

Ang pagpapalit ng graphite anode ng lithium titanate nanocrystals ay lubos na nagpapataas ng surface area ng anode sa humigit-kumulang 100 m2 kada gramo.Pinapataas ng nanostructured anode ang bilang ng mga electron na maaaring dumaloy sa circuit, na nagbibigay ng kakayahan sa mga lithium titanate cells na ligtas na ma-charge at ma-discharge sa mga rate na higit sa 10C (sampung beses ang rate ng kapasidad nito).Ang tradeoff para sa pagkakaroon ng pinakamabilis na pag-charge at discharge cycle ng mga lithium-ion na baterya ay medyo mas mababang boltahe na 2.4V bawat cell, mga lithium titanate cell sa ibabang dulo ng spectrum ng density ng enerhiya ng mga lithium batteries ngunit mas mataas pa rin kaysa sa mga alternatibong chemistries tulad ng nickel- kadmyum.Sa kabila ng kawalan na ito, ang pangkalahatang pagganap ng kuryente, mataas na pagiging maaasahan, thermal stability, at isang napakahabang buhay ng ikot ay nangangahulugan na ang baterya ay nakakakita pa rin ng paggamit sa mga de-koryenteng sasakyan.

Ang Hinaharap ng Mga Baterya ng Lithium-Ion

May malaking pagtulak mula sa mga kumpanya at pamahalaan sa buong mundo na ituloy ang karagdagang pananaliksik at pag-unlad sa lithium-ion at iba pang mga teknolohiya ng baterya upang matugunan ang lumalaking pangangailangan para sa malinis na enerhiya at pinababang carbon emissions.Ang likas na pasulput-sulpot na mga pinagmumulan ng enerhiya tulad ng solar at hangin ay maaaring makinabang nang malaki mula sa mataas na density ng enerhiya ng lithium ion at mahabang cycle ng buhay na nakatulong na sa sulok ng teknolohiya sa merkado ng electric vehicle.

Upang matugunan ang lumalaking pangangailangan na ito, sinimulan na ng mga mananaliksik na itulak ang mga hangganan ng umiiral na lithium-ion sa mga bago at kapana-panabik na paraan.Pinapalitan ng mga Lithium polymer (Li-Po) na mga cell ang mapanganib na likidong lithium salt based electrolytes ng mas ligtas na mga polymer gel at semi-wet cell na disenyo, para sa maihahambing na pagganap ng kuryente na may pinabuting kaligtasan at mas magaan na timbang.Ang solid-state lithium ay ang pinakabagong teknolohiya sa block, na nangangako ng mga pagpapabuti sa density ng enerhiya, kaligtasan, buhay ng cycle, at pangkalahatang mahabang buhay na may katatagan ng isang solid electrolyte.Mahirap hulaan kung aling teknolohiya ang mananalo sa karera para sa pinakahuling solusyon sa pag-iimbak ng enerhiya, ngunit ang lithium-ion ay tiyak na patuloy na gaganap ng malaking papel sa ekonomiya ng enerhiya sa mga darating na taon.

Provider ng Energy Storage Solutions

Gumagawa kami ng mga makabagong produkto, pinagsasama ang precision engineering na may malawak na kadalubhasaan sa mga aplikasyon para tulungan ang mga customer sa pagsasama ng mga solusyon sa pag-iimbak ng enerhiya sa kanilang mga produkto.Ang BSLBATT Engineered Technologies ay may napatunayang teknolohiya at integrasyon na kadalubhasaan upang dalhin ang iyong mga aplikasyon mula sa paglilihi hanggang sa komersyalisasyon.

Upang matuto nang higit pa, tingnan ang aming post sa blog sa imbakan ng baterya ng lithium .