Внедрение трех видов литий-ионных батарей

Тройной материал

Тройная полимерная литиевая батарея относится к литиевой батарее, в которой в качестве материала положительного электрода используется материал тройного положительного электрода литий-никель-кобальт-марганец. Существует много видов материалов положительных электродов для литий-ионных аккумуляторов, в основном включая кобальтат лития, манганат лития, никелат лития, тройные материалы, фосфат лития-железа и так далее. Тройной материал может сочетать в себе все преимущества кобальтата лития, никелата лития и манганата лития. Он обладает отличными характеристиками, такими как высокая производительность, низкая стоимость и хорошая безопасность. Постепенно он получает хорошие перспективы развития в области малых литиевых батарей и области силовых литиевых батарей.

Для литиевых батарей металлический кобальт - незаменимый материал. Однако, с одной стороны, металлический кобальт дорог, а с одной - токсичен. Независимо от ведущих японских и корейских компаний или отечественных производителей аккумуляторов, в последние годы аккумуляторы «менее кобальтизированы». В соответствии с этой тенденцией, тройные материалы никель-кобальт-марганец, полученные с использованием солей никеля, солей кобальта и солей марганца в качестве сырья, постепенно отдают предпочтение. С химической точки зрения тройной материал относится к избыточным оксидам металлов, и удельная энергия батареи высока.

Хотя роль кобальта по-прежнему незаменима в тройных материалах, массовая доля обычно составляет около 20%, а стоимость значительно снижается. Кроме того, он имеет преимущества как кобальтата лития, так и никелата лития. С увеличением производства отечественных и зарубежных производителей в последние годы тенденция замены коммерческого оксида лития-кобальта литиевыми батареями с тройными материалами в качестве катодных материалов стала очевидной.

Эта новая технология идеально подходит для электромобилей и смартфонов, носимых устройств или зарядных устройств. Tesla [микроблог] впервые применила тройную батарею для электромобилей. ModelS имеет запас хода 486 километров, емкость аккумулятора 85 кВтч и 8142 аккумулятора Panasonic 18650 емкостью 3,4 Ач. Инженеры распределили батареи одну за другой в виде кирпичей и листов, чтобы сформировать целую батарею, которая расположена на днище.

С глобальной точки зрения исследования и разработки и производство тройных материалов постоянно развиваются. В этом процессе значительно улучшились характеристики материала, а область применения расширилась. Японские и корейские компании являются лидерами в разработке трехкомпонентных батарей. Производство отечественных тройных материалов началось примерно с 2005 года, и появилось более десятка крупных предприятий.

Литий фосфат железа

Литий-фосфат железа в качестве материала литиевых батарей появился только в последние годы. Отечественные разработки литий-железо-фосфатных аккумуляторов большой емкости были начаты в 2005 году. Их характеристики безопасности и срок службы несравнимы с другими материалами, которые являются наиболее важными техническими показателями силовых аккумуляторов. Срок службы 1С заряда и разряда 2000 раз. Одноэлементный аккумулятор при перезарядке напряжением 30В не горит, при проколе не взрывается. Литий-железо-фосфатные катодные материалы облегчают последовательное использование литий-ионных аккумуляторов большой емкости для удовлетворения потребностей электромобилей в частой зарядке и разрядке.

Литий-фосфат железа обладает такими преимуществами, как нетоксичность, отсутствие загрязнения и хорошие показатели безопасности, широкий выбор сырья, низкая цена и длительный срок службы. Это идеальный катодный материал для литий-ионных батарей нового поколения. Литий-железо-фосфатные батареи также имеют свои недостатки. Например, литий-железо-фосфатный катодный материал имеет небольшую плотность утряски, а объемная литий-железо-фосфатная батарея имеет больший объем, чем литий-ионная батарея, такая как оксид лития-кобальта, и, таким образом, не имеет преимуществ с точки зрения микробатареи.

Из-за характеристик, присущих литий-железо-фосфатным материалам, низкотемпературные характеристики ниже, чем у других материалов положительных электродов, таких как манганат лития. В общем, для одного элемента (обратите внимание, что аккумулятор не является аккумуляторным блоком, измеренные низкотемпературные характеристики аккумулятора могут быть немного выше, что связано с условиями рассеивания тепла), его емкость сохраняется при 0 ° C. от 60 до 70%, от 40 до 55% при -10 ° C и от 20 до 40% при -20 ° C. Очевидно, что такие низкотемпературные характеристики не могут удовлетворить требования источника питания. В настоящее время некоторые производители улучшили низкотемпературные характеристики фосфата лития-железа, улучшив систему электролита, улучшив состав положительного электрода, улучшив свойства материала и улучшив конструкцию структуры ячейки.

Проблема с постоянством заряда батареи. Срок службы одной литий-железо-фосфатной батареи в настоящее время превышает 2000 раз, но срок службы аккумуляторной батареи значительно сократится, возможно, в 500 раз. Поскольку аккумуляторная батарея состоит из большого количества отдельных ячеек, ее рабочее состояние лучше, чем у группы людей, связанных веревками для бега, даже если все бегают на короткие дистанции, если последовательность движений всех невысока, команда не будет бегать быстро, целиком Скорость даже ниже, чем у самого медленного отдельного игрока. То же самое и с аккумулятором. Только при стабильной работе батареи срок службы может быть близок к уровню одиночной батареи.

Оксид лития-марганца

Манганат лития - один из перспективных литий-ионных катодных материалов. По сравнению с традиционными катодными материалами, такими как оксид лития-кобальта, манганат лития имеет преимущества в виде обильных ресурсов, низкой стоимости, отсутствия загрязнения окружающей среды, хорошей безопасности и хороших скоростных характеристик. Катодный материал аккумуляторной батареи, но его плохие циклические характеристики и электрохимическая стабильность сильно ограничили его индустриализацию. Манганат лития в основном включает манганат лития шпинельного типа и слоистый манганат лития. Среди них манганат лития шпинельного типа имеет стабильную структуру и легко реализуется в промышленном производстве. Манганат лития шпинельного типа принадлежит к кубической кристаллической системе, пространственная группа Fd3m, теоретическая удельная емкость составляет 148 мАч / г, из-за трехмерной туннельной структуры ионы лития могут обратимо деинтеркалировать из решетки шпинели, не вызывают структурного коллапса, таким образом, отличная производительность и стабильность.

Традиционно считается, что манганат лития имеет низкую плотность энергии и плохие рабочие циклы, но теперь они значительно улучшились (типичное значение Wanli New Energy: 123 мАч / г, в 400 раз, типичное значение для многоциклового типа 107 мАч / г, в 2000 раз) . Модификация поверхности и легирование могут эффективно изменять ее электрохимические свойства, а модификация поверхности может эффективно ингибировать растворение марганца и разложение электролита. Допинг может эффективно подавить эффект Яна-Теллера во время заряда и разряда. Комбинация модификации поверхности и легирования, несомненно, может дополнительно улучшить электрохимические характеристики материала, что считается одним из будущих направлений исследований по модификации манганата лития шпинели.

Страница содержит содержимое машинного перевода.