Конструкция и развитие литиево-титанатной батареи

Литиевая батарея с титановой кислотой состоит из положительной и отрицательной пластин (положительный активный материал для тройного лития, отрицательный исключительно титанат лития), мембраны, электролита, ушка, нержавеющей стали, корпуса из алюминиевого сплава и т. Д. Положительная и отрицательная пластина - это область электрохимическая реакция, диафрагма, электролит с транспортным каналом Li +. На ушки электродов действует постоянный ток.

Батарея, миграция Li + из тройных литиевых материалов на поверхность кристалла, выходит из материала положительной пластины под действием силы электрического поля в электролит через диафрагму, а затем через электролит и мигрирует на поверхность кристалла. анод для кристалла титаната лития, затем заделанный анодный материал в структуру шпинели титаната лития. В то же время, поток электронов через анодную алюминиевую фольгу, ушко, столбцы полюсов батареи, нагрузку на столб, отрицательный полюс, катодные ушки течет к электродам из катодной фольги, затем через проводящее тело течет к аноду, и титанат лития заряд, чтобы сделать баланс.

Разряд батареи, Li + из материалов структуры шпинели титаната лития, внедренный в электролит, через диафрагму, затем через электролит на поверхность кристалла тройного лития, а затем снова внедрен в материалы тройного лития. В то же время электронный поток через проводящий к катодной фольге электрод, ухо, полярный столбец катода батареи, нагрузку на столб, положительный полюс, электроды из алюминиевой фольги анода проточной батареи уха положительного полюса, а затем через проводящий к тройному литию анод, баланс заряда до.

Литий-титанатная батарея, поэтому, основной принцип заключается в процессе зарядки и разрядки, соответствующем возврате иона лития между электродами во встроенном состоянии, завершении зарядки и разрядки аккумулятора и подачи питания на нагрузку. Диаграмма заряда и разряда литиево-титанатной батареи показана на рисунке.

Когда батарея, положительный электрон, появление иона лития, встроенного в катод; В катод встроены ионы лития и электрон в богатом литием состоянии. Процесс приводит к обратному. В Li +, внедренный или внедренный в процессе реакции, титанат лития (Li4TI5O12) является своего рода идеальным материалом для электродов встраиваемого типа, вставка Li + и внедренная или нет, не влияет на структуру материала, так называемые материалы с нулевой деформацией. , тем самым обеспечивая хорошую производительность цикла.

Титанат лития представляет собой молекулярную структуру двух разных фаз Li7TI5O12 и Li4TI5O12.Кристаллическая структура и кристаллическая структура Li4Ti5O12 Li7TI5O12 имеют структуру шпинели, а изменение постоянной решетки очень мало, а также небольшое изменение объема.Чтобы избежать цикла заряда и разряда Из электродных материалов структурные повреждения, вызванные масштабированием взад и вперед, чтобы улучшить характеристики цикла и срок службы электрода, уменьшенные вместе с увеличением времени цикла, приводят к ослаблению емкости, делают титанат лития отличным циклическим характеристикам.

Уравнение реакции электрохимии батареи титаната лития:

Общее уравнение химической реакции:

Архитектура батареи титаната лития

Положительные: фосфат лития, железа, лития, марганцевая кислота или тройной материал, никель и марганцевая кислота, литий.

Отрицательный: материал из титаната лития.

Диафрагма: с углем в качестве анода диафрагмы литиевой батареи.

Электролит с углеродом в качестве анода электролита литиевой батареи.

Корпус батареи: корпус литиевой батареи из углерода как отрицательный.

Представлены компоненты и структура литиево-титанатной батареи.

Преимущества литиево-титанатной батареи

Литий-титанатная батарея имеет небольшой объем, легкий вес, высокую плотность энергии, хорошую герметичность, отсутствие утечек, отсутствие эффекта памяти, низкую скорость саморазряда, быструю зарядку и разрядку, длительный срок службы, широкий диапазон рабочих температур, безопасность и стабильность зеленого цвета. охрана окружающей среды и другие характеристики, поэтому имеет очень широкие перспективы применения в области электроснабжения связи.

Титанат лития в качестве потенциальной платформы катодного материала достигает 1,55 В, когда более чем на 1 В выше, чем у традиционных графитовых анодных материалов, хотя и теряется некоторая плотность энергии, но также означает, что батарея более безопасна. Технический эксперт Лу blu-ray сказал, что батарея быстро заряжается, когда потребность в катодном напряжении ниже, но если она слишком низкая, в литиевой батарее легко выделяется очень реактивный металлический литий, этот вид литий-ионных проводников не только, но и может вступать в реакцию с электролитом, а затем выделять некоторое количество тепла, горючего газа, возгорания. И выше, чем у титаната лития, относительно напряжения от 1 до 0 В, чтобы избежать отрицательного напряжения, а также косвенно, чтобы избежать осаждения ионов лития, чтобы обеспечить безопасность батареи.

Благодаря титанатно-литиевой батарее можно обеспечить безопасное использование при высоких и низких температурах окружающей среды, что также отражает важное преимущество ее широкой термостойкости (особенно стойкости к низким температурам). В настоящее время безопасность работы с серебром в области температур литий-титанатной батареи от -50 до 65 градусов и энергия обычной батареи с графитовым катодом при температуре ниже 20 градусов - начинают распадаться, до 30 градусов зарядная емкость составляет только 14% от общей емкости. , не может нормально работать в холодную погоду. Кроме того, потому что даже при перезарядке литий-титанатной батареи также изменяется только 1% объема, известное как материал с нулевой деформацией, что делает его очень долгим сроком службы. Председатель Silver Long Wei Yincang сказал, что срок службы батареи из титаната лития может составлять до 30 лет, а срок службы автомобиля и обычных графитовых анодных материалов - от трех до четырех лет. Если посмотреть на весь жизненный цикл, батарея из титаната лития стоит меньше.

Последним преимуществом титаната лития является быстрая зарядка и высокая разрядная способность, высокая степень зарядки. Коэффициент зарядки серебряных длинных литий-титанатных аккумуляторов составляет 10 c, 20 c, а обычный коэффициент зарядки аккумуляторов из графитовых анодных материалов составляет всего 2 c - 4 c. Основываясь на характеристиках литиево-титанатной батареи, человек, проходящий обучение, считает, что она соответствует требованиям, предъявляемым к новой энергетической шине, большому оборудованию для хранения энергии.

Дефект литиево-титанатной батареи

Благодаря отличным характеристикам безопасности титанатные литий-ионные батареи стали предметом исследования, но низкая электронная проводимость образцов Li4Ti5O12 (от 10 до 13 См / см) и коэффициент диффузии ионов лития (10-10 ~ 10-13 см2 / с) значительно ограничивают пух разливается в большом спектре приложений. Исследования некоторых ученых показали, что размер частиц Li4Ti5O12, составляющий более нанометра, может расширить эффективную зону реакции и уменьшить расстояние диффузии, тем самым значительно улучшив соотношение материалов и характеристик. Но следует отметить, что процесс получения частиц наноматериалов, как правило, более сложен, требует высоких затрат и в настоящее время труднодостижим для крупномасштабного промышленного производства.

Литий-титанатная батарея будет постоянно попадать в рециркулирующий газ и заставляет аккумуляторную батарею вздуваться, особенно при высокой температуре, удар является отрицательным контактом, увеличивает сопротивление батареи, влияя на полную производительность батареи. Кроме того, катодный материал из титаната лития широко применяется в качестве одного из основных препятствий в батарее.

Развитие технологии литий-титанатных аккумуляторов и направления их развития

1. Развитие технологии батарей из титаната лития в Китае.

Литий-титанатная аккумуляторная батарея в нашей стране преимущество перед конкурентами в области аккумуляторных батарей должно иметь географические и человеческие условия. Легкие с точки зрения срока службы и длительный срок службы батареи из титаната лития намного лучше, чем у различных типов свинцово-кислотных батарей; Его эффективность, стоимость и электрохимические характеристики лучше, чем у натрий-серных и проточных ванадиевых батарей.

Литий-ионные аккумуляторы на основных рынках представляют собой портативные устройства, такие как мобильные телефоны и ноутбуки. Количество мобильных телефонов и ноутбуков в Китае велико, но большинство из них не принадлежат отечественным брендам. Внутреннее литиевое электричество находится в портативной электронике из-за возможности продажи литиевого электричества в Японии и Южной Корее.

Тем не менее, применение технологии титаната лития - это рынок гибридных электромобилей, специальное промышленное применение и приложения для хранения энергии, такие как FM и поддержка напряжения сети и т. Д. Эти рынки в мире все еще находятся в зачаточном состоянии, что было совершенно неизвестно. Ожидается, что технология титаната лития будет основным игроком на этих рынках.

Население Китая составляет около 1/5 всего мира. Из-за большой численности населения китайский рынок электромобилей, аккумуляторов энергии и промышленного применения является огромным рынком, на который во многих странах жаждут многонациональные компании. В последние годы правительство Китая придает большое значение развитию индустрии электромобилей и накопителей энергии, внедряются все виды государственной политики. Китайская литий-титанатная аккумуляторная система в Чунцине и европейский гибридный электрический автобус, демонстрационная станция Баоцин для хранения декораций Чжан Бей и электростанция для хранения энергии в Шэньчжэне находились в коммерческом применении данных, накопленных в течение многих лет.

Кроме того, литиевая электроэнергетическая цепочка вверх и вниз по цепочке уже мала, в дополнение к полным поставкам материалов для батарей и производственным мощностям оборудования, производственной мощности литиевых батарей и Японии и Корее три балла.Это делает производителей литий-ионных аккумуляторов в Китае Переход от традиционного производства литиевой электроэнергии к производству литиевых батарей из титаната имеет врожденные условия.

В производстве титаната лития в Китае уже были банки, такие как Сычуань Син, Чжухай серебряные легкие, микро-макро Хучжоу и т. Д. У предприятия есть как сила, так и опыт. В отношении производства литий-титанатных батарей выделяются от имени предприятия серебряный длинный микро-макро Хучжоу, Чжухай, Шэньчжэнь Бо Лей Да, шлюз Тяньцзинь и т. Д.

Эти компании были дома и за рубежом, электромобили и накопители энергии предварительно создали свои собственные каналы продаж на рынке. Особенно стоит отметить, что Шэньчжэнь Бо Лей произвел от материального производства до батареи и системной интеграции ряда запатентованных технологий и прав интеллектуальной собственности, является редкой китайской литиевой электроэнергетической отраслью с независимыми правами интеллектуальной собственности производителя.

2. Литий-титанатные материалы, батареи и узкие места в производстве батарей

Теперь, когда технология имеет много других литиевых батарей, титанат лития несравненное превосходство, почему до сих пор мало приложений в области энергетики Китая и даже мировой энергетики? Причина имеет следующие три аспекта:

1) Литий-титанатный материал в производстве материалов из титаната лития в принципе не сложен. Но для анодных материалов для литиево-ионных батарей необходимо обращать внимание не только на материал, имеющий соответствующую удельную площадь поверхности, размер частиц, плотность, электрохимические свойства и т. Д., Также необходимо иметь возможность адаптироваться к технологии массового производства литиевых батарей. Литий-титанатный материал во многих традиционных линиях по производству литий-ионных аккумуляторов не может нормально производиться, что является одной из причин значения pH материала 11 или 12, сильного поглощения влаги.

(2) производство литий-титанатных батарей. По сути, обычная линия по производству литий-ионных аккумуляторов, непосредственно используемая для производства литиевых батарей с титановой кислотой, не похожа на простую замену графита на материал из титаната лития. Требования к влажности материала титаната лития намного выше, чем у обычных литий-ионных аккумуляторов. Чтобы контролировать влажность, необходимо провести некоторую подготовку, чтобы приспособиться к особым требованиям производства литий-титанатных батарей. Кроме того, некоторое производственное оборудование также нуждается в соответствующем улучшении. Если это условное слово, лучше всего может быть специально разработан для продуктов литиево-титанатных батарей с компактной структурой, небольшим объемом, полностью закрытой автоматизацией производственной линии.

(3) Титанатный литиевый аккумулятор, в отличие от обычных литий-ионных аккумуляторов, при производстве литиевых титанатных аккумуляторов дома и за рубежом, вводимых в групповое применение через некоторое время, часто можно увидеть мягкую упаковку мономерных аккумуляторов со следами газов. Эти газы и пары, свежие батареи разные. Первый может в процессе производства снять аккумулятор. Но последний находится в процессе работы нашей батареи, или в условиях текущего процесса трудно избежать.

Автор считает, что изучение механизма химических реакций образующихся оборотных газов должно стать хорошей темой для исследования. Кроме того, технология литиево-титанатной батареи является одним из преимуществ ее высокой мощности. Хотя сама батарея может выдерживать большой ток заряда и разряда, но толщина мономерной батареи все же не подходит для приложений с высокой мощностью, поскольку слишком толстая батарея вызовет большой ток, который будет трудно нагревать. Таким образом, для мощных литиево-титанатных батарей разумным выбором по-прежнему является крупногабаритная, тонкая и мягкая структура ячеек.

3. Будущее направление развития технологии титаната лития.

Наконец, необходимо всесторонне описать материал титаната лития как преимущества и недостатки катода литий-ионной батареи, преимущество: высокая безопасность, длительный срок службы, широкий рабочий диапазон высоких и низких температур, высокая мощность, низкая стоимость и экологическая защита окружающей среды. Недостаток: низкая плотность энергии материала титаната лития, сильное впитывание воды, аккумулятор произведен в соответствии с высокими требованиями к окружающей среде, производственный процесс требует соответствующего обновления, новый процесс требует инвестиций в необходимое оборудование и более высокие требования к контролю влажности, а также Применение литий-титанатных батарей рынок не полностью открыт.

Страница содержит содержимое машинного перевода.