Pin lithium ion là gì?

Hầu hết mọi người đều biết pin lithium có tuổi thọ cao và đặc tính sạc nhanh nhất. Nhưng pin lithium ion là gì? Lợi thế của công nghệ lithium so với pin axit chì là gì? Pin lithium sẽ sử dụng được bao lâu? Đây là kiến ​​thức mà bạn có thể muốn biết. Hãy đi sâu vào!

Pin Lithium-Ion là gì?

Pin lithium-ion chủ yếu bao gồm bốn vật liệu: vật liệu điện cực dương, vật liệu điện cực âm, chất phân tách và chất điện phân!

“Pin lithium” là loại pin sử dụng kim loại lithium hoặc hợp kim lithium làm vật liệu điện cực âm và sử dụng dung dịch điện phân không chứa nước. Năm 1912, pin kim loại lithium lần đầu tiên được đề xuất và nghiên cứu bởi Gilbert N. Lewis. Vào những năm 1970, MS WhitTIngham đã đề xuất và bắt đầu nghiên cứu về pin lithium-ion. Do các đặc tính hóa học rất tích cực của kim loại liti, quá trình xử lý, bảo quản và sử dụng kim loại liti có các yêu cầu về môi trường rất cao. Vì vậy, pin lithium đã không được sử dụng trong một thời gian dài. Với sự phát triển của khoa học công nghệ, pin lithium hiện đã trở thành xu hướng chủ đạo. Pin Lithium có thể được chia thành hai loại: pin lithium metal và pin lithium ion. Pin lithium-ion không chứa lithium ở trạng thái kim loại và có thể sạc lại được. Thế hệ thứ năm của pin có thể sạc lại, pin lithium metal, ra đời năm 1996, và độ an toàn, dung lượng cụ thể, tốc độ tự xả và tỷ lệ hiệu suất-giá tốt hơn so với pin lithium-ion.

Năm 1970, MS WhitTIngham của Exxon đã sử dụng titan sulfua làm vật liệu điện cực dương và kim loại lithium làm vật liệu điện cực âm để chế tạo pin lithium đầu tiên. Vật liệu làm điện cực dương của pin lithium là mangan dioxide hoặc thionyl clorua, và điện cực âm là lithium. Sau khi lắp ráp pin, pin có điện áp và không cần phải sạc. Pin Li-ion được phát triển từ pin lithium. Ví dụ, các ô nút được sử dụng trong máy ảnh trước đây là pin lithium. Loại pin này cũng có thể sạc được, nhưng hiệu suất chu kỳ không tốt. Các tinh thể Lithium dễ dàng hình thành trong chu kỳ sạc và xả, dẫn đến đoản mạch bên trong pin. Do đó, việc sạc loại pin này thường bị cấm.

Năm 1980, J. Goodenough phát hiện ra rằng oxit coban lithium có thể được sử dụng làm vật liệu catốt cho pin lithium-ion.

Năm 1982, RRAgarwal và JRSelman thuộc Viện Công nghệ Illinois (Illinois Institute of Technology) đã phát hiện ra rằng các ion liti có các đặc điểm của graphite xen kẽ, là nhanh và thuận nghịch. Đồng thời, các nguy cơ an toàn của pin lithium làm bằng kim loại lithium đã thu hút nhiều sự chú ý. Vì vậy, người ta đã cố gắng sử dụng đặc điểm của các ion liti nhúng trong than chì để chế tạo pin sạc. Điện cực graphite lithium-ion có thể sử dụng đầu tiên đã được sản xuất thử nghiệm thành công tại Phòng thí nghiệm Bell.

Năm 1983, M. Thackeray, J. Goodenough và những người khác đã phát hiện ra rằng Spinel mangan là một vật liệu cực âm tuyệt vời, với giá thành rẻ, ổn định và độ dẫn điện và dẫn điện liti rất tốt. Nhiệt độ phân hủy của nó cao, và tính chất oxy hóa của nó thấp hơn nhiều so với oxit liti coban. Ngay cả khi xảy ra đoản mạch hoặc quá tải, nguy cơ cháy nổ vẫn có thể tránh được.

Năm 1989, A.Manthiram và J.Goodenough phát hiện ra rằng điện cực dương có anion cao phân tử sẽ tạo ra điện áp cao hơn.

Năm 1992, Tập đoàn Sony của Nhật Bản đã phát minh ra pin lithium với vật liệu carbon làm điện cực âm và hợp chất chứa lithium làm điện cực dương. Trong quá trình sạc và xả, không có kim loại lithium, chỉ có các ion lithium. Đây là pin lithium ion. Sau đó, pin lithium-ion đã cách mạng hóa bộ mặt của ngành điện tử tiêu dùng. Những loại pin như vậy sử dụng oxit coban lithium làm vật liệu điện cực dương vẫn là nguồn năng lượng chính cho các thiết bị điện tử cầm tay.

Năm 1996, Padhi và Goodenough phát hiện ra rằng phốt phát có cấu trúc olivin, chẳng hạn như lithium iron phosphate (LiFePO4), an toàn hơn các vật liệu catốt truyền thống, đặc biệt là khả năng chịu nhiệt độ cao và khả năng chống sạc quá mức của chúng vượt xa các vật liệu pin lithium-ion truyền thống. Do đó, nó đã trở thành vật liệu cực âm cho pin lithium chính hiện nay để có dòng điện phóng điện cao. Trong suốt lịch sử phát triển của pin, chúng ta có thể nhận thấy 21 đặc điểm của sự phát triển ngành pin trên thế giới hiện nay. Một là sự phát triển nhanh chóng của các loại pin xanh và thân thiện với môi trường, bao gồm pin lithium-ion, pin niken-hydro, v.v.; hai là việc chuyển đổi pin tiểu thành pin phù hợp với sự phát triển bền vững. Chiến lược phát triển; thứ ba, pin được phát triển thêm theo hướng nhỏ, nhẹ và mỏng. Trong số các loại pin sạc thương mại, pin lithium-ion có năng lượng riêng cao nhất, đặc biệt là pin lithium-ion polymer, có thể làm mỏng pin sạc lại được. Vì pin lithium-ion có năng lượng riêng khối lượng lớn và năng lượng riêng khối lượng, có thể sạc lại và không gây ô nhiễm, và có ba đặc điểm chính của sự phát triển ngành công nghiệp pin hiện nay, chúng đã phát triển nhanh chóng ở các nước phát triển. Sự phát triển của thị trường viễn thông và thông tin, đặc biệt là việc sử dụng rộng rãi điện thoại di động và máy tính xách tay, đã mang lại cơ hội thị trường cho pin lithium-ion. Pin lithium ion polymer trong pin lithium ion sẽ dần thay thế pin lithium ion điện phân lỏng với những ưu điểm độc đáo về độ an toàn, và trở thành xu hướng chủ đạo của pin lithium ion. Pin lithium-ion polymer được mệnh danh là “pin của thế kỷ XNUMX”, sẽ mở ra một kỷ nguyên pin lưu trữ mới, và triển vọng phát triển là rất lạc quan.

Làm thế nào để xây dựng một pin lithium ion?

đầu tiên, thành phần vật liệu pin Lithium

Bốn vật liệu chính: vật liệu điện cực dương, vật liệu điện cực âm, màng ngăn, chất điện phân

Vật liệu phụ: NMP, lá đồng, lá nhôm, vỏ nhôm, chất dẫn điện, chất kết dính, khác (EMD), v.v.

Thứ hai, quy trình sản xuất

Quy trình sản xuất pin lithium có thể được chia thành bốn quy trình chính: chuẩn bị điện cực, lắp ráp tế bào, phát hiện kích hoạt và lắp ráp pin. Trong số đó, sản xuất điện cực cũng bao gồm sản xuất điện cực dương và điện cực âm, và các liên kết chính bao gồm các bước trộn, khuấy, tráng, cán, rạch và tab.

Thứ ba, thiết bị cần thiết cho sản xuất

Theo quy trình sản xuất pin lithium-ion, thiết bị pin lithium chủ yếu có thể được chia thành thiết bị cấp trước, thiết bị cấp trung và thiết bị cấp sau.

Thiết bị đầu cuối chủ yếu phục vụ cho quá trình sản xuất điện cực, bao gồm máy trộn chân không, máy sơn phủ, máy ép trục lăn và máy xén. Quá trình phủ yêu cầu rằng bùn đã khuấy được phủ đều trên kim loại và độ dày chính xác đến nhỏ hơn 3 μm. Cần đảm bảo không có đường gờ trên bề mặt lát, nếu không sẽ ảnh hưởng lớn đến quá trình sau này. Do đó, thiết bị đầu cuối là thiết bị cốt lõi của quá trình sản xuất pin, có liên quan đến chất lượng của toàn bộ dây chuyền sản xuất.

Thiết bị trung cấp chủ yếu bao gồm quá trình lắp ráp tế bào, chủ yếu bao gồm máy cuộn hoặc máy cán, máy bóc vỏ, máy phun chất lỏng và thiết bị hàn và hàn.

Thiết bị back-end chủ yếu bao gồm các quá trình như kích hoạt và hình thành tế bào, phát hiện phân phối dung lượng và lắp ráp thành các gói pin. Nói một cách tương đối, các thiết bị trung và sau như vỏ, niêm phong, kiểm tra và các máy móc khác tương đối đơn giản, yêu cầu kỹ thuật không cao.

Ứng dụng của pin lithium là gì?

Nó chủ yếu được chia thành ba phần: kỹ thuật số, năng lượng và lưu trữ năng lượng.

Danh mục kỹ thuật số: điện thoại di động, máy tính bảng, máy tính xách tay, đồ chơi điện, MP3 / MP4, tai nghe, bộ sạc dự phòng, máy bay mô hình, bộ nguồn di động, v.v.

Danh mục công suất: chủ yếu đề cập đến xe điện, Xe Glof, RV, Máy hàng hải, phương tiện dẫn đường tự động (AGV), Robot di động tự động (AMR) , xe đạp điện, v.v.

Lưu trữ năng lượng: Chủ yếu được sử dụng trong cung cấp điện cho trạm gốc, lưu trữ năng lượng sạch, lưu trữ năng lượng lưới, hệ thống lưu trữ năng lượng mặt trời gia đình, v.v.

Người ta tin rằng pin lithium sẽ được sử dụng rộng rãi hơn trong tương lai

Để biết thêm thông tin mà bạn có thể hỏi về pin lithium Ion,

Ưu điểm của pin lithium là gì?

Hiệu suất của pin lithium so với pin axit chì như thế nào?

Tuổi thọ của pin lithium gấp bao nhiêu lần tuổi thọ?

10 nhà sản xuất pin lithium hàng đầu trên thế giới là gì?

Hiệu suất nhiệt độ thấp của pin lithium so với pin axit chì?