Нискоскоростните литиеви батерии са толкова горещи, но наистина ли разбирате литиевите батерии?

Какво представлява литиевата батерия?

Литиевата батерия е тип батерия, която използва литиев метал или литиева сплав като материал с отрицателен електрод и използва неводен електролитен разтвор. Най-ранната литиева батерия идва от великия изобретател Едисон. Поради много активните химични свойства на литиевия метал, обработката, съхранението и използването на литиев метал имат много високи екологични изисквания. Следователно литиевите батерии отдавна не се използват. В днешно време литиевата батерия се превърна в основната, тя се сравнява като сърцето на електрическите превозни средства.

Литиевите батерии обикновено се разделят на две категории: 1. Литиево-метални батерии: Литиево-металните батерии обикновено използват манганов диоксид като материал с положителен електрод, литиев метал или негов сплавен метал като отрицателен електрод и използват не-воден електролитен разтвор. 2. Литиево-йонни батерии: Литиево-йонните батерии обикновено използват метален оксид от литиева сплав като материал с положителен електрод, графит като материал с отрицателен електрод и неводен електролит.

Въпреки че енергийната плътност на литиево-металните батерии е висока, теоретично тя може да достигне 3860 вата / кг. Поради недостатъчната си стабилност и невъзможност за зареждане, той не може да се използва като захранваща батерия за многократна употреба. Литиево-йонната батерия е разработена като основна захранваща батерия поради способността й да се презарежда. Въпреки това, поради комбинацията му от различни елементи, съставът на материала с положителни електроди има големи разлики в различни аспекти, което доведе до увеличаване на споровете относно пътя на материала с положителни електроди в индустрията.

Обикновено енергийните батерии, за които говорим най-много, са предимно литиево-железни фосфатни батерии, литиево-манганови оксидни батерии, литиево-кобалтово-оксидни батерии и тройни литиеви батерии (тройни никел-кобалтово-манганови).

Горните видове батерии имат своите предимства и недостатъци, които могат да бъдат обобщени приблизително, както следва:

Троичен литий:

Предимства: висока енергийна плътност, висока плътност на крана.

Недостатъци: лоша безопасност, лоша устойчивост на висока температура, лош живот, лош разряд с висока мощност и токсични елементи (температурата се повишава рязко след зареждане и разреждане на трикомпонентни литиеви батерии с висока мощност и отделянето на кислород след висока температура е много лесно да гори).

Литиев железен фосфат:

Предимства: дълъг живот, висока скорост на зареждане и разреждане, добра безопасност, добри характеристики при висока температура, безвредни елементи, ниска цена.

Недостатъци: ниска енергийна плътност, ниска плътност на крана (обемна плътност).

Литиево-манганов оксид:

Предимства: висока плътност на крана и ниска цена.

Недостатъци: лоша устойчивост на висока температура, температурата се повишава рязко след продължителна употреба на литиев манганат, а животът на батерията е сериозно отслабен (като електрическия автомобил Nissan LEAF).

Литиев кобалтов оксид: обикновено се използва в 3C продукти, с изключително лоша безопасност и не е подходящ за захранващи батерии.

Сега индустрията на нискоскоростните електрически превозни средства се появи в моделите на литиеви батерии, като се използват главно два вида литиево-железен фосфат и трикомпонентен литий, така че днес ще се спрем на двата вида третични литиеви и литиево-железни фосфатни батерии.

　01

Литиево-железен фосфатен акумулатор: зрял, но недостатъчен

Понастоящем литиево-железен фосфатен електрод е най-безопасният катоден материал за литиево-йонни батерии. Освен това жизненият му цикъл може да достигне над 2000 пъти. Може да се използва за стандартно зареждане (скорост 5 часа) и може да достигне 2000 цикъла. В допълнение, благодарение на зрялата индустрия и прага на ценовата технология и причинения спад на технологията, много производители ще приемат литиево-железни фосфатни батерии за различни фактори. Може да се каже, че появата на нови енергийни превозни средства има неразривна връзка с литиево-железните фосфатни батерии.

Въпреки това, литиево-железните фосфатни батерии имат фатален недостатък, тоест лошо представяне при ниски температури, дори ако са с наноразмер и покрити с въглерод, този проблем не е решен. Проучванията показват, че ако батерия с капацитет 3500mAh работи в среда от -10 ° C, след по-малко от 100 цикъла на зареждане-разреждане, мощността ще спадне рязко до 500mAh, което в основата си е бракувано. Това наистина не е добро за огромната територия на нашата страна и обширните национални условия, където наистина има по-ниски температури през зимата.

Освен това разходите за подготовка на материали и производство на батерии са относително високи, добивът на батерията е нисък и консистенцията е лоша. Това е и важна причина, поради която много електрически превозни средства не могат да достигнат номиналната стойност. Следователно можем да видим, че много вътрешни нови енергийни превозни средства (независимо дали са чисто електрически или хибридни електрически) или някои относително евтини нови енергийни превозни средства, ще изберат литиево-железни фосфатни батерии по различни причини. Може да се каже, че използването на литиево-железни фосфатни батерии има незаличима основа за масовото производство и популяризиране на нови енергийни превозни средства.

　02

Тройна полимерна литиева батерия: неспокойно бъдеще

Тройната полимерна литиева батерия се отнася до литиева батерия, която използва като катоден материал литиево-никелов кобалтов манганат (Li (NiCoMn) O2). Предшественикът на тройния композитен катоден материал е никелова сол, кобалтова сол и манганова сол. Като суровини, съотношението на никел, кобалт и манган вътре може да се регулира според действителните нужди. Тройните литиеви батерии имат по-голяма енергийна плътност, но тяхната безопасност често се поставя под въпрос.

Причината за това е, че въпреки че тези два материала ще се разпаднат, когато достигнат определена температура, тройният литиев материал ще се разложи при по-ниски 200 градуса, докато литиевият железен фосфатен материал е около 800 градуса. И химическата реакция на троичния литиев материал е по-интензивна, тя ще освободи молекули кислород и електролитът ще изгори бързо под действието на висока температура, причинявайки верижна реакция. Казано по-просто, тройните литиеви материали са по-склонни да се запалят, отколкото литиево-железните фосфатни материали. Но трябва да се отбележи, че говорим за материали, а не за батерии, които са се превърнали в готови продукти.

Поради потенциалната опасност за безопасността на тройните литиеви материали, производителите също работят усилено, за да предотвратят инциденти. Съгласно лесните характеристики на пиролизата на трикомпонентните литиеви материали, производителите ще направят много защита от презареждане (OVP), защита срещу разтоварване (UVP), защита от температура (OTP) и защита от ток (OCP). усилие. Следователно инцидентът със самозапалване трябва да прецени дали функциите на производителя' в тези връзки са налице, вместо просто да се откаже от храна поради задавяне.

И така, каква е текущата употреба на тези две батерии? Нека' фокусира върху набор от данни. През ноември миналата година инсталираният капацитет на електрическите автобуси с литиево-железни фосфатни батерии възлизаше на 64,9%, а инсталираният капацитет на тройните литиеви батерии беше само 27,6%. Напротив, на пазара на чисто електрически леки автомобили инсталираният капацитет на тройните литиеви батерии през ноември миналата година надхвърли 76%.

Теоретично батерията, от която се нуждаем, трябва да има висока енергийна плътност, голяма плътност на обема, добра безопасност, устойчивост на висока температура и ниска температура, дълъг живот на цикъла, нетоксичен и безвреден, зареждане и разреждане с висока мощност и интегриране на всички предимства и ниска цена. Но в момента няма такава батерия, така че има компромис между предимствата и недостатъците на различните видове батерии. Освен това различните електрически превозни средства имат различни изисквания към батериите, така че коя батерия е по-подходяща зависи от вашия собствен избор!