Срок службы и плюсы и минусы тройной литий-ионной батареи

Что такое тройной литий-ионный аккумулятор?

В природе литий - это легчайший элемент, металл с наименьшей атомной массой. Его атомная масса составляет 6,94 г / моль ， ρ = 0,53 г / см3. Благодаря активным химическим свойствам он легко теряет е- и окисляется до Li +. Следовательно, его электродный потенциал является максимальным отрицательным числом (-3,045 В), электрохимический эквивалент также минимальным (0,26 г / Ач). Эти особенности определяют, что это материал с высокой удельной энергией. Трехкомпонентная литий-ионная батарея - это вторичная литий-ионная батарея, использующая никель, кобальт, марганец, три оксида переходных металлов в качестве материала анода. Он сочетает в себе отличные характеристики цикла из оксидов лития-кобальта, высокую удельную емкость из никелата лития, хорошие характеристики безопасности из манганита лития, низкую стоимость и т. Д., Используя метод горизонтального смешивания молекул, легирования, покрытия и украшения для создания компаунда. оксид лития с никелем, кобальтом, марганцем. Тройной литий-ионный аккумулятор - это перезаряжаемый литий-ионный аккумулятор, который широко исследуется и применяется в настоящее время.

Срок службы тройной литий-ионной батареи

Срок службы ионно-литиевой батареи составляет 70% от номинальной емкости, которая снижается после некоторого использования. В этот момент разрядился аккумулятор. В производстве аккумуляторов продолжительность цикла обычно описывается временем зарядки и разрядки литий-ионных аккумуляторов. Во время применения необратимая электрохимическая реакция внутри батареи снижает ее емкость. Например, разложение электролита, инактивация активного материала, разрушение структуры анода и катода уменьшает внедрение и деинтеркаляцию иона лития. Исследование показывает, что более высокая скорость разряда приводит к более быстрому распаду. Если ток разряда низкий, напряжение будет закрыто до сбалансированных напряжений, и батарея может разрядить больше энергии.

Номинальный срок службы тройных литий-ионных аккумуляторов составляет около 800 раз, что соответствует среднему уровню на рынке литий-ионных аккумуляторов. Литий-железо-фосфат - 2000 раз, а титанат лития - 10000 раз. В настоящее время основные производители аккумуляторов обещают более 500 раз в отношении своих трехкомпонентных характеристик (зарядка и разрядка в стандартной ситуации). Однако после преобразования элемента в аккумуляторную батарею срок службы составляет около 400 раз, потому что напряжение не может быть таким же, как внутреннее сопротивление из-за проблемы с консистенцией. SOC, рекомендованный производителем, составляет 10% ~ 90%. Лучше не разряжать глубоко, иначе он может необратимо повредить структуру анода и катода. Если рассчитать по зарядке и разрядке малым током, срок службы будет не менее 1000 раз. Кроме того, срок службы в цикле будет быстро уменьшаться до не более 200 раз после частой разрядки в условиях высоких номинальных и высоких температур.

Плюсы и минусы тройной литий-ионной батареи

Тройной литий-ионный аккумулятор - это аккумулятор с высокими характеристиками, обеспечивающими стабильную емкость и безопасность. Преимущества и недостатки трех видов металлических элементов следующие:

Co3 +: уменьшает занятость положительных ионов, стабилизирует многослойную структуру материала, снижает значение сопротивления, увеличивает проводимость, улучшает характеристики цикла и скорости.

Ni2 +: может увеличить емкость материала (увеличить объемную плотность энергии материала). Чрезмерное количество Ni может привести к дислокационным явлениям Li и Ni из-за их одинакового радиуса. Чем выше концентрация иона лития, тем труднее отсоединить литий со стратифицированной структурой, что влияет на электрохимические характеристики.

Mn4 +: он может не только снизить стоимость материала, но также повысить безопасность и стабильность материала. Однако чрезмерное содержание Mn легко приведет к образованию шпинели, что приведет к повреждению слоистой структуры и уменьшению производительности и продолжительности цикла.

Высокая плотность энергии - одно из преимуществ тройных литий-ионных аккумуляторов, платформа напряжения которых является одним из его ключевых показателей, определяющих базовые характеристики и стоимость. Чем выше платформа напряжения, тем больше удельная емкость. Таким образом, по сравнению с батареями того же объема, веса и даже AH тройная литий-ионная батарея с платформой более высокого напряжения будет иметь более длительный срок службы. Напряжение трехкомпонентного литий-ионного аккумулятора достигает 3,7 В, фосфата лития-железа составляет 3,2 В, а титаната лития - всего 2,3 В. Что касается плотности энергии, тройная литий-ионная батарея явно лучше, чем литий-железо-фосфат, литий-манганит или титанат лития.

Низкие показатели безопасности и низкий срок службы - основные недостатки, особенно показатели безопасности, которые всегда ограничивают крупномасштабную сборку, а также являются одним из основных факторов крупномасштабного интегрированного применения. Эксперименты показывают, что тройной литий-ионный аккумулятор с большей емкостью трудно пройти тест на безопасность при акупунктуре и перезарядке. Это причина, по которой аккумулятор с большой емкостью должен содержать много марганца и даже применяться вместе с манганитом лития. Срок службы в 500 раз ниже среднего уровня для литий-ионных аккумуляторов. Таким образом, тройные литий-ионные батареи имеют тенденцию применяться в бытовой электронике, например в цифровой 3c.