Ro-ràdh do Bhataraidhean Lithium-ion
Prionnsabal Obrach Bataraidhean Lithium -ion
Tha bataraidh lithium-ion sa mhòr-chuid a’ toirt a-steach dealan dearbhach, electrode àicheil, electrolyte a bhios a’ giùlan ions lithium, agus adealaicheagus còmhdach a tha a’ sgaradh nan dealanan dearbhach agus àicheil. Tha an stuth electrode dearbhach sa chumantas na stuth a leigeas le cuir a-steach agus toirt a-mach ions lithium, leithid lithium cobalt oxide (LiCoO₂), lithium nicil oxide (LiNiO₂), lithium manganese oxide (LiMn₂O₄), no stuthan ternary (LiCoₓNiᵧ₋₋). Tha an electrolyte air a dhèanamh suas de shalainn lithium (tha salainn lithium cumanta a’ toirt a-steach LiClO₄, LiPF₆, LiBF₄, LiBOB, msaa) air a sgaoileadh ann an solvent sònraichte (sa mhòr-chuid measgachadh de ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), propylene carbonate (PC), msaa, ann an cuibhreann sònraichte). Mar as trice is e roisinn polyolefin a th’ anns an stuth dealachaidh, gu cumanta a’ cleachdadh membranan microporous polypropylene polypropylene (PP) agus polyethylene (PE) singilte, leithid an dealaiche Celgard 2300. Mar as trice bidh an dealan àicheil a’ cleachdadh stuthan a tha comasach air eadar-cheangal lithium, leithid còc peatrail, grafait fìor-ghlan, agus carbon measgaichte grafait le còmhdach. Tha an ath-bhualadh ann am bataraidh lithium-ion a’ cleachdadh gualain (C₆) mar an dealan-dealanach àicheil agus eadar-ghluasad meatailt ogsaid LiMeO₂ mar an dealan dearbhach mar a leanas.
Rè cosgais:
Aig àm sgaoilidh:
Nuair a bhios tu a ’cur cosgais, bidh ions lithium air an leigeil ma sgaoil bhon electrode dearbhach agus air an cur a-steach don dealan àicheil; nuair a thèid an leigeil ma sgaoil, thèid ions lithium a leigeil ma sgaoil bhon electrode àicheil agus a chuir a-steach don electrode adhartach. Ann am faclan eile, nuair a bhios iad a ’cur cosgais agus a’ sgaoileadh, bidh ions lithium a ’gluasad air ais is air adhart eadar na dealanan adhartach is àicheil, coltach ri cathair rocaid. Mar sin, canar "bataidhean cathair rocaid" ri bataraidhean lithium-ion cuideachd. Faodar am prionnsapal obrach aca a nochdadh ann am Figear 1.1.
Fo chumhachan àbhaisteach cosgais is sgaoilidh, mar as trice cha bhith cuir a-steach agus toirt a-mach ions lithium eadar stuthan gualain sreathach agus mìrean ogsaid no eadar sreathan ann am bataraidhean lithium- ach ag adhbhrachadh atharrachaidhean anns an eadar-fhilleadh agus cha dèan e cron air an structar criostal. Rè cosgais agus sgaoileadh, tha structaran ceimigeach nan stuthan electrode adhartach is àicheil fhathast gun atharrachadh. Mar sin, bho shealladh ath-thionndadh an ath-bhualadh cosgais, tha cuir a-steach agus toirt a-mach ions lithium anns na stuthan bataraidh na phròiseas ath-bhualadh air leth. Stèidhichte air na feartan sin, tha bataraidhean lithium{5}}ion nas fheàrr ann an coileanadh na bataraidhean nicil-cadmium agus nicil-meatailt hydride.
Seòrsachadh bataraidh ian lithium
Faodar bataraidhean lithium - a sheòrsachadh a rèir an stuth catode a thathar a’ cleachdadh, coltas agus meud, modh cinneasachaidh cealla, seòrsa pacaidh, agus feartan tagraidh.
Stèidhichte air an stuth catod a thathar a’ cleachdadh, faodar bataraidhean lithium-ion a roinn ann am bataraidhean lithium cobalt oxide, bataraidhean lithium manganese oxide, bataraidhean lithium ternary, agus bataraidhean lithium iarann phosphate.
Tha bholtadh ainmichte de 3.7V aig bataraidhean lithium cobalt oxide agus raon bholtachd obrachaidh de 2.4 ~ 4.2V. Tha structar seasmhach aig bataraidhean lithium cobalt oxide, comas sònraichte àrd, agus coileanadh iomlan air leth, ach tha an sàbhailteachd truagh agus tha an cosgais àrd, air a chleachdadh sa mhòr-chuid ann an ceallan beaga is meadhanach. Anns na beagan bhliadhnaichean a dh ’fhalbh, chaidh stuthan lithium cobalt oxide bholtachd àrd a leasachadh, a dh’ fhaodadh bholtadh crìoch àrd a ’bhataraidh àrdachadh gu 4.3V no 4.35V, agus mar sin a’ leasachadh comas bataraidh agus dùmhlachd lùtha gu h-èifeachdach. An-dràsta, tha an dùmhlachd lùtha tomhas-lìonaidh as àirde aig bataraidhean lithium cobalt oxide, a’ ruighinn 550Wh / kg, gan dèanamh mar an aon roghainn airson cumhachd a thoirt do fhònaichean-làimhe àrd-deireadh agus toraidhean dealanach eile.
Tha bholtadh ainmichte de 3.8V aig bataraidhean lithium manganese oxide (MMANO) agus raon bholtachd obrachaidh de 2.5V gu 4.2V. Is e bholtadh dìon overcharge 4.28V ± 0.025V, agus os cionn - tha bholtadh dìon sgaoilidh 2.5V ± 0.1V. Tha bataraidhean MMANO ìosal-cosgais agus tha iad sàbhailte. Ach, tha an stuth lithium manganese oxide fhèin an ìre mhath neo-sheasmhach agus buailteach a bhith a 'lobhadh, a' cruthachadh gas agus sèid. Bidh a bheatha rothaireachd a’ crìonadh gu ìre mhath luath, tha a bheatha gu ìre mhath goirid, agus tha an coileanadh aig teòthachd àrd truagh. Tha e air a chleachdadh sa mhòr-chuid ann an ceallan aig prìs ìosal, meadhanach gu-mòr- airson bataraidhean cumhachd a dhèanamh.
Tha bholtadh ainmichte de 3.6V aig bataraidhean ternary lithium-ion (TLC) agus raon bholtachd obrachaidh eadar 2.75V agus 4.2V. Is e bholtadh dìon overcharge 4.28V ± 0.025V, agus os cionn - tha bholtadh dìon sgaoilidh 2.75V ± 0.1V. Tha coileanadh iomlan math aig bataraidhean TLC, tha iad nas saoire na lithium cobalt oxide (LCO), agus tha iad a’ tabhann sàbhailteachd nas fheàrr. Faodar an cleachdadh ann am bataraidhean cumhachd, agus tha an roinn margaidh aca ann am margaidh stuthan catod a ’dol suas bliadhna an dèidh bliadhna. Mean air mhean tha a’ mhargaidh a’ gabhail ri bataraidhean beaga lithium{13}}ion a’ cleachdadh stuthan ian lithium ternary. Faodar stuthan ternary a choimeasgadh cuideachd le lithium cobalt oxide agus lithium manganese oxide airson an cleachdadh ann an stàilinn -casd, aluminium-casd, pouch, polymer, agus bataraidhean lithium siolandair-, a dh’ fhaodadh cosgaisean bataraidh a lughdachadh gu mòr agus coileanadh iomlan adhartachadh. Aig an àm seo, faodaidh bataraidhean stuthan ternary dùmhlachd lùtha de 180 Wh/kg (26650 stàilinn-bataraidhean le còmhdach a ruighinn comas 4600 mAh/kg le cuideam de 90g), a’ tabhann buannachd shoilleir ann an èifeachdas cosgais.
Tha bholtadh ainmichte de 3.2V aig bataraidhean fosfáit iarann litium (LFP) agus raon bholtachd obrachaidh de 2.5 ~ 3.75V. Is e bholtadh dìon overcharge 3.75V ± 0.025V, agus os cionn - tha bholtadh dìon sgaoilidh 2.5V ± 0.1V. Is e a’ bhuannachd as motha a tha aig bataraidhean LFP seasmhachd agus neo-lobhadh an stuth electrode adhartach, a’ toirt dhaibh sàbhailteachd gun choimeas an coimeas ri siostaman stuthan electrode adhartach eile. Tha beatha rothaireachd fada aig bataraidhean LFP, tha iad pailt ann an goireasan, agus tha iad càirdeil don àrainneachd. Ach, tha àrd-ùrlar sgaoilidh ìosal aca agus coileanadh ìosal aig teòthachd ìosal.
A rèir coltas agus meud, faodar bataraidhean lithium{0}}ion a roinn ann am bataraidhean siolandair agus bataraidhean prismatic, msaa.
Stèidhichte air dòigh saothrachadh cealla, faodar bataraidhean lithium{0}}ion a roinn ann am bataraidhean leòn (leòn siolandair agus leòn còmhnard), bataraidhean air an càrnadh, msaa.
A rèir an seòrsa stuth pacaidh, faodar bataraidhean lithium -ion a roinn ann an stàilinn -bataraidhean cas, alùmanum -bataraidhean cas, plastaig -bataraidhean cas, bataraidhean pacaid bog, msaa.
A rèir feartan tagraidh, faodar bataraidhean lithium{0}}ion a roinn ann am bataraidhean àrd-teodhachd, bataraidhean aig teòthachd ìosal, bataraidhean cumhachd, agus bataraidhean comas, msaa.
Stèidhichte air na raointean tagraidh aca, faodar bataraidhean lithium-ion a sheòrsachadh mar: bataraidhean cùl-taic, bataraidhean cumhachd, agus bataraidhean stòraidh lùtha.
Cleachdaidhean Bataraidhean Lithium-ion
Faodar a ràdh, bho chaidh am bataraidh a chruthachadh, nach deach toradh bataraidh sam bith eile a chleachdadh cho luath agus cho farsaing ris a’ bhataraidh lithium-ion. Bho sholar cumhachd a’ ghleoc airson CPUan coimpiutair gu na pacaidean bataraidh mòr lithium- a thathas a’ cleachdadh ann an càraichean agus bàtaichean-aigeann, tha an eadar-dhealachadh comas còrr is 10 millean uair. Tha tagraidhean farsaing aca ann am beatha làitheil, uidheamachd meidigeach, carbadan dealain, stèiseanan cumhachd stòraidh lùtha, aerospace, agus an armachd.
Às deidh còrr is 10 bliadhna de fhàs mòr-chòrdte, tha bataraidhean lithium- air a thighinn gu bhith mar an aon shiostam cumhachd a thathas a’ cleachdadh gu farsaing ann am bathar didseatach leithid fònaichean-làimhe agus coimpiutairean-uchd. Air sgàth an lùth sònraichte àrd, tha iad cuideachd air an cleachdadh gu farsaing ann an innealan cumhachd, baidhsagalan dealain, busaichean dealain, stèiseanan cumhachd stòraidh lùth gaoithe is grèine, stèiseanan bunaiteach conaltraidh gluasadach, solar cumhachd lampa mèinnearachd, solar cumhachd capsal teasairginn mèinnearachd, solar cumhachd saighdear fa leth, rèidiothan, bataraidhean saideal, agus mòran thagraidhean eile. A rèir staitistig, ann an 2011, ràinig meud margaidh gnìomhachas bataraidh lithium Sìona 39.7 billean yuan, àrdachadh bliadhna de 43%, agus ràinig toradh bliadhnail bataraidhean lithium 2.97 billean aonad, àrdachadh bliadhna de 28.6%. Tha gnìomhachas bataraidh lithium air a thighinn gu bhith na stiùireadh gnìomhachais cudromach don eaconamaidh nàiseanta²¹.
