Благодаря широкому применению и популяризации цифровых электронных продуктов и новых энергетических продуктов индустрия литий-ионных аккумуляторов достигла быстрого развития. Она сформировала систему производственной цепочки с высокой специализацией и четким разделением труда. После более чем десяти лет работы глобальный рынок ионно-литиевых аккумуляторов растет.
Что такое литиевая батарея?
Литиевые батареи являются основными батареями, используемыми в портативной бытовой электронике и электромобилях.
Структура литиевой батареи
Аккумулятор в основном состоит из положительных и отрицательных электродов, электролитов, сепараторов и кожуха.
Положительный электрод— Используется угольный электрод, способный поглощать ионы лития. При разрядке литий превращается в ионы лития, которые покидают анод батареи и достигают катода литий-ионной батареи.
Отрицательный электрод– в качестве материалов выбирают интеркалируемые соединения лития, потенциал которых максимально близок к потенциалам лития, например, различные углеродные материалы, включая природный графит, синтетический графит, углеродное волокно, мезофазный мелкий сферический углерод и т. д., а также оксиды металлов.
электролит — Система смешанных растворителей с алкилкарбонатами, такими как этиленкарбонат LiPF6, пропиленкарбонат и диэтилкарбонат низкой вязкости.
Мембранный клапан — Полиеновые микропористые мембраны, такие как ПЭ, ПП или их композитная мембрана, в основном трехслойный разделитель ПП/ПЭ/ПП, не только имеют низкую температуру плавления, но и обладают высокой стойкостью к проколу, что играет роль термостраховки.
Оболочка— из стали или алюминия, крышка в сборе, имеет функцию взрывозащиты и отключения питания.
Классификация литиевых батарей
Литиевые батареи можно условно разделить на две категории: литий-металлические батареи и литий-ионные батареи.
Литий-металлическая батарея: литий-металлический аккумулятор, как правило, представляет собой аккумулятор, в котором в качестве материала положительного электрода используется диоксид марганца, в качестве материала отрицательного электрода - металлический литий или его легированный металл, а также используется неводный раствор электролита.
Литий-ионный аккумулятор: В литий-ионных батареях обычно используются оксиды металлов из литиевого сплава в качестве материалов для положительных электродов, графит в качестве материалов для отрицательных электродов и неводные электролиты.
Можно ли перерабатывать литий-ионные аккумуляторы?
Литий-ионная батарея — это перезаряжаемая батарея, в которой для накопления энергии используется обратимое восстановление ионов лития.
Как производятся литий-ионные аккумуляторы?
Различные литий-ионные аккумуляторы различаются по химическому составу, производительности, стоимости и характеристикам безопасности. В большинстве коммерческих литий-ионных аккумуляторов в качестве активных материалов используются интеркаляционные соединения. Анод или отрицательный электрод обычно изготавливается из графита, хотя все чаще используются кремний-углеродные материалы.
Преимущества литий-ионных аккумуляторов
Преимущество литий-ионных аккумуляторов заключается в том, что они относительно легкие, имеют большую емкость и не имеют эффекта памяти. Они широко используются — многие электронные устройства теперь используют литий-ионные батареи в качестве основного источника питания, даже несмотря на то, что их цены относительно высоки.
Энергоемкость литий-ионных аккумуляторов очень высока, их емкость в 1.5-2 раза больше, чем у никель-металлогидридных аккумуляторов того же веса, и они имеют мизерную скорость саморазряда. Кроме того, литий-ионные аккумуляторы не обладают «эффектом памяти», а преимущества отсутствия токсичных веществ также являются решающими причинами их широкого использования.
Срок службы длительного цикла:
Литий-ионный аккумулятор заряжается и разряжается со скоростью 1С, а его срок службы превышает или равен 500 раз, а емкость в 500-й раз превышает номинальную медную балку на 70%. Однако, даже если свинцово-кислотный аккумулятор разряжается при 0.5°C и заряжается при 0.15°C, его срок службы должен быть меньше или равен 350 раз, а его емкость должна быть меньше или равна 60%. Хорошие характеристики разряда при низкой температуре: литий-ионные аккумуляторы могут нормально работать при -25 градусах, а их емкость может достигать 70% от номинальной емкости, а свинцово-кислотные батареи могут достигать 50% емкости при -10 градусах, а при -25 градусов. Он не может нормально работать.
Сильная способность удержания заряда:
После установки полностью заряженного литий-ионного аккумулятора на два месяца его емкость превышает или равна 80%, в то время как емкость свинцово-кислотного аккумулятора составляет всего 40-50% от номинальной емкости после размещения на два месяца. месяцы. Сильная способность к продолжению работы, поскольку вес литий-ионного аккумулятора составляет всего 30% от веса свинцово-кислотного аккумулятора, поэтому при том же напряжении и емкости литий-ионный аккумулятор имеет сильную способность к продолжению работы.
Высокая энергия:
Поскольку объем литий-ионных аккумуляторов составляет всего 30% от объема свинцово-кислотных аккумуляторов, запас энергии литий-ионных аккумуляторов больше, чем у свинцово-кислотных аккумуляторов при использовании того же объема.
Кроме того, следует отметить, что внешний вид литиевых батарей обычно маркируется литий-ионной батареей 7.2 В на английском языке или вторичной литиевой батареей 7.2 В (вторичная литиевая батарея), ионно-литиевой аккумуляторной батареей 7.2 В (перезаряжаемая литиевая батарея), поэтому пользователи должны Будьте осторожны при покупке аккумуляторов. См. метки на поверхности блока аккумуляторных батарей, чтобы не спутать никель-кадмиевые и никель-водородные аккумуляторные батареи с литиевыми батареями, поскольку вы не видите четко тип аккумуляторных батарей. Отсутствие эффекта памяти значительно облегчает пользователям мобильных телефонов. Пользователям не нужно разряжать и перезаряжать каждый раз при зарядке, они также могут заряжать свои мобильные телефоны в любое время по своему усмотрению.
Недостатки литий-ионных аккумуляторов
Недостатком литиевых батарей является то, что они относительно дороги и на данном этапе не получили широкого распространения. Они в основном используются в карманных компьютерах, КПК, коммуникационном оборудовании, цифровых камерах, спутниках связи, крылатых ракетах, ракетах, оборудовании и т. д. С развитием технологий, совершенствованием технологий и увеличением объемов производства цена на литиевые батареи будут падать снова и снова, и их использование станет более распространенным.
Как хранить литий-ионные аккумуляторы, когда они не используются?
Литиевые первичные батареи имеют очень низкий саморазряд и могут храниться в течение 3 лет. При хранении в холодильнике эффект будет лучше. Это хороший способ хранения первичных литиевых батарей в местах с низкой температурой. Литий-ионные аккумуляторы можно хранить около полугода при температуре 20°C из-за их низкой скорости саморазряда и возможности восстановления большей части емкости. Явление саморазряда существует в литиевых батареях. Если напряжение батареи будет ниже 3.6 В в течение длительного времени, это вызовет чрезмерную разрядку перезаряжаемой батареи и разрушит внутреннюю структуру перезаряжаемой батареи, сократив срок службы батареи. Поэтому при длительном хранении литиевые батареи следует подзаряжать каждые 3–6 месяцев; то есть зарядка до напряжения от 3.8 до 3.9В (наилучшее напряжение хранения литиевых аккумуляторов около 3.85В) подходит, а для полной зарядки не подходит.
Как работают литий-ионные аккумуляторы?
Принцип работы литий-ионного аккумулятора основан на принципе его зарядки и разрядки. Помимо литий-ионных, существуют различные типы батарей, и основной принцип работы батарей, вырабатывающих электричество, одинаков.
Аккумулятор имеет положительный электрод (положительный электрод) и отрицательный электрод (отрицательный электрод), изготовленные из металлических материалов, а между положительным и отрицательным электродами находится вещество (электролит), проводящее электричество через ионы. Металлический электрод расплавляется электролитом и разделяется на ионы и электроны. Электроны перемещаются от отрицательного электрода к положительному, чтобы генерировать ток, и в это время генерируется электричество. Вторичная батарея заряжается до того, как батарея будет использована, и электроны заранее накапливаются в отрицательном электроде. Когда батарея используется, накопленные электроны перемещаются к положительному электроду для выработки электричества.
В литий-ионных батареях на положительном электроде заранее используются литийсодержащие соединения металлов, а на отрицательном электроде используется углерод (графит), способный поглощать и хранить литий. Благодаря такой конструкции электричество может вырабатываться без расплавления электродов электролитом, как в традиционных батареях, что замедляет старение самой батареи, накапливает больше электроэнергии и увеличивает время зарядки и разрядки. Кроме того, литий является минимальным и легким веществом, поэтому батареи могут иметь различные преимущества, такие как небольшой размер и легкий вес.
Какие бывают типы литиевых батарей?
Литий-ионные аккумуляторы на основе кобальта
В качестве положительного электрода использовался кобальтат лития. Кобальтат лития относительно легко синтезировать и использовать, поэтому самым ранним серийным производством литий-ионных аккумуляторов является литий-кобальтат. Но поскольку кобальт — редкий и дорогой металл, он почти не используется в автозапчастях.
Плюсы – Широко используется в качестве стандартной батареи для литий-ионных аккумуляторов.
Минусы – Дорогой, не используется для использования в автомобиле.
Марганцевая литий-ионная батарея
В качестве положительного электрода использовали оксид лития-марганца. Преимущество заключается в том, что напряжение может быть таким же, как у литий-ионных аккумуляторов на основе кобальта, а стоимость производства низкая. Недостатком является то, что марганец может вплавляться в электролит во время зарядки и разрядки, сокращая срок службы батареи.
Плюсы- Высокая безопасность, быстрая зарядка и быстрая разрядка.
Литий-ионный аккумулятор с фосфатом железа
Для положительного электрода используется фосфат лития-железа. Преимущество литий-ионной батареи на основе фосфата железа заключается в том, что трудно повредить внутреннюю нагревательную конструкцию, она обладает высокой безопасностью и использует железо в качестве сырья, поэтому стоимость производства ниже, чем у батареи на основе марганца. Но напряжение ниже, чем у других литий-ионных аккумуляторов.
Плюсы – Недорогой и длительный срок службы (старение из-за зарядки и разрядки), календарный срок службы (старение из-за хранения на полках).
Минусы - Более низкое напряжение, чем у других литий-ионных аккумуляторов.
Тройная литий-ионная батарея
Тройная литий-ионная батарея изготовлена из трех материалов: кобальта, никеля и марганца, чтобы уменьшить количество используемого кобальта. В настоящее время большинство тройных литий-ионных аккумуляторов содержат большое количество никеля. Хотя напряжение немного ниже, чем у на основе кобальта и на основе марганца, это может снизить производственные затраты. Однако, несмотря на это, синтез и получение каждого материала сложны, стабильность низка, и в качестве функциональных материалов еще предстоит решить проблемы.
Плюсы – Довольно высокое напряжение, длительный срок службы.
Для чего используются литиевые батареи?
Первые коммерческие литий-ионные аккумуляторы для бытовой техники в первой половине 1990-х годов использовались в видеокамерах, чтобы удовлетворить их потребности в небольшом размере и легком весе. Впоследствии он постоянно использовался в мобильных телефонах, которые тогда быстро популяризировались, и спрос на рынке мгновенно увеличился. В настоящее время литий-ионные аккумуляторы широко используются в различных сферах нашей жизни, таких как смартфоны, портативные компьютеры, электромобили, электрические велосипеды и другие области.
Выберите подходящего производителя литиевых батарей
Быстрое развитие транспортных средств на новой энергии вызвало большой спрос на мощные литиевые батареи. В областях, где новые энергетические автомобили развиваются наиболее быстро, все больше и больше китайских компаний, производящих литиевые батареи, начинают занимать лидирующие позиции в мире по производству литиевых батарей. Если вы ищете качественного поставщика литиевых аккумуляторов, обращайтесь в KHLiTech.
