Litijeve baterije z nizko hitrostjo so tako vroče, toda ali resnično razumete litijeve baterije?

Kaj je litijeva baterija?

Litijeva baterija je vrsta akumulatorja, ki kot negativni elektrodni material uporablja litijevo kovino ali litijevo zlitino in uporablja nevodno raztopino elektrolita. Najzgodnejša litijeva baterija je prišla od velikega izumitelja Edisona. Zaradi zelo aktivnih kemijskih lastnosti kovine litij imajo obdelava, skladiščenje in uporaba kovine litija zelo visoke okoljske zahteve. Zato litijeve baterije že dolgo ne uporabljajo. Dandanes je litijeva baterija postala osrednja, primerjajo jo kot srce električnih vozil.

Litijeve baterije so na splošno razdeljene v dve kategoriji: 1. Litij-kovinske baterije: litij-kovinske baterije običajno uporabljajo manganov dioksid kot pozitivno elektrodo, litijevo kovino ali njeno zlitino kot negativno elektrodo in uporabljajo nevodno raztopino elektrolita. 2. Litij-ionske baterije: Litij-ionske baterije običajno uporabljajo kovinski oksid iz litijeve zlitine kot material pozitivne elektrode, grafit kot material negativne elektrode in nevodni elektrolit.

Čeprav je gostota energije litij-kovinskih baterij velika, teoretično lahko doseže 3860 vatov / kg. Vendar ga zaradi nezadostne stabilnosti in nezmožnosti polnjenja ni mogoče uporabljati kot napajalno baterijo za večkratno uporabo. Litij-ionska baterija je bila razvita kot glavna napajalna baterija zaradi svoje sposobnosti polnjenja. Vendar ima sestava materiala pozitivne elektrode zaradi svoje kombinacije različnih elementov velike razlike v različnih vidikih, kar je povzročilo večje spore glede poti materiala pozitivne elektrode v industriji.

Običajno so napajalne baterije, o katerih najpogosteje govorimo, v glavnem litijeve železo-fosfatne baterije, litij-manganove oksidne baterije, litijeve kobaltove oksidne baterije in trojne litijeve baterije (ternarni nikelj-kobaltov mangan).

Zgornje vrste baterij imajo svoje prednosti in slabosti, ki jih lahko približno povzamemo na naslednji način:

Trojni litij:

Prednosti: visoka gostota energije, velika gostota pipe.

Slabosti: slaba varnost, slaba odpornost na visoke temperature, slaba življenjska doba, slabo praznjenje z visoko močjo in toksični elementi (temperatura močno naraste po polnjenju in praznjenju trojnih litijevih baterij in sproščanje kisika po visoki temperaturi je zelo enostavno goreti).

Litijev železov fosfat:

Prednosti: dolga življenjska doba, visoka stopnja polnjenja in praznjenja, dobra varnost, dobra zmogljivost pri visokih temperaturah, neškodljivi elementi, nizki stroški.

Slabosti: nizka gostota energije, nizka gostota pipe (nasipna gostota).

Litijev manganov oksid:

Prednosti: velika gostota pipe in poceni.

Slabosti: slaba odpornost na visoke temperature, temperatura po dolgotrajni uporabi litijevega manganata močno naraste, življenjska doba baterije pa je resnično oslabljena (na primer Nissanov električni avtomobil LEAF).

Litijev kobaltov oksid: običajno se uporablja v izdelkih 3C, z izjemno slabo varnostjo in ni primeren za napajalne baterije.

Zdaj se je v modelih litijevih baterij pojavila industrija nizkohitrostnih električnih vozil, ki uporablja predvsem dve vrsti litijevega železovega fosfata in ternarnega litija, zato se bomo danes osredotočili na dve vrsti ternarnih litijevih in litijevih železov fosfatnih baterij.

　01

Litijeva železov fosfatna baterija: zrela, vendar ne dovolj

Litijev železov fosfatni elektrodni material je trenutno najvarnejši katodni material za litij-ionske baterije. Poleg tega lahko njegova življenjska doba doseže več kot 2000-krat. Uporablja se lahko za standardno polnjenje (hitrost 5 ur) in lahko doseže 2000 ciklov. Poleg tega bodo številni proizvajalci zaradi zrele industrije in cenovnega praga tehnologije ter padca tehnologije zaradi različnih dejavnikov sprejeli litijeve železove fosfatne baterije. Lahko rečemo, da je porast novih energetskih vozil neločljivo povezan z litijevimi železofosfatnimi baterijami.

Vendar imajo litijeve železov fosfatne baterije usodno pomanjkljivost, to je slabe zmogljivosti pri nizkih temperaturah, tudi če so nano velike in prevlečene z ogljikom, ta težava ni rešena. Študije so pokazale, da če baterija s kapaciteto 3500 mAh deluje v okolju -10 ° C, bo po manj kot 100 ciklih polnjenja in praznjenja moč močno upadla na 500 mAh, ki je v bistvu razpadla. To zares ni dobro za obsežno ozemlje naše države&in obsežne nacionalne razmere, v katerih je pozimi res nižje temperature.

Poleg tega so stroški priprave materiala in izdelave baterij razmeroma visoki, izkoristek baterij je nizek in konsistenca slaba. To je tudi pomemben razlog, zakaj številna povsem električna vozila ne morejo doseči nominalne vrednosti. Zato lahko vidimo, da bodo številna domača nova energetska vozila (bodisi čisto električna ali hibridna električna) ali nekatera sorazmerno poceni nova energetska vozila iz različnih razlogov izbrala litijev železov fosfat. Lahko rečemo, da ima uporaba litijevih železov fosfatnih baterij neizbrisen temelj za množično proizvodnjo in promocijo novih energetskih vozil.

　02

Ternarna polimerna litijeva baterija: nemirna prihodnost

Ternarna polimerna litijeva baterija se nanaša na litijevo baterijo, ki kot katodni material uporablja litij-nikelj-kobaltov manganat (Li (NiCoMn) O2). Predhodni produkt trojnega sestavljenega katodnega materiala je nikljeva sol, kobaltova sol in manganova sol. Kot surovine lahko razmerje niklja, kobalta in mangana znotraj prilagodimo glede na dejanske potrebe. Ternarne litijeve baterije imajo večjo gostoto energije, vendar je njihova varnost pogosto vprašljiva.

Razlog za to je, da čeprav se ta dva materiala razgradita, ko dosežeta določeno temperaturo, se trojni litijev material razgradi pri nižjih 200 stopinjah, medtem ko je litijev železov fosfat približno 800 stopinj. In kemična reakcija trojnega litijevega materiala je intenzivnejša, sprosti molekule kisika in elektrolit bo pod delovanjem visoke temperature hitro zgorel, kar povzroči verižno reakcijo. Poenostavljeno povedano, bolj verjetno je, da bodo trojni litijevi materiali zagoreli kot materiali litijevega železovega fosfata. Vendar je treba opozoriti, da govorimo o materialih in ne o baterijah, ki so postale končni izdelki.

Zaradi potencialne nevarnosti za trojne litijeve materiale si proizvajalci močno prizadevajo tudi za preprečevanje nesreč. Glede na značilnosti enostavne pirolize trojnih litijevih materialov bodo proizvajalci izvedli veliko zaščit pred prekomernim polnjenjem (OVP), zaščito pred praznjenjem (UVP), zaščito pred temperaturo (OTP) in zaščito pred tokom (OCP). trud. Zato bi pri incidentu z zgorevanjem morali razmisliti, ali funkcije proizvajalca' na teh povezavah obstajajo, namesto da bi se zgolj odrekel hrani zaradi zadušitve.

Torej, kakšna je trenutna poraba teh dveh baterij? Naj se' osredotoči na nabor podatkov. Novembra lani je bila instalirana zmogljivost električnih avtobusov z litijevimi železofosfatnimi baterijami 64,9-odstotna, nameščena zmogljivost ternarnih litijevih baterij pa le 27,6-odstotna. Nasprotno, na trgu električnih osebnih avtomobilov je nameščena zmogljivost ternarnih litijevih baterij novembra lani presegla 76%.

Teoretično mora imeti potrebna baterija visoko energijsko gostoto, veliko prostornino, dobro varnost, odpornost na visoke temperature in nizke temperature, dolgo življenjsko dobo, nestrupeno in neškodljivo, polnjenje in praznjenje z visoko močjo ter vključevanje vseh prednosti in nizko stroškov. Toda takšne baterije trenutno ni, zato obstaja kompromis med prednostmi in slabostmi različnih vrst baterij. Poleg tega imajo različna električna vozila različne zahteve glede baterij, zato je katera baterija primernejša, odvisno od vaše lastne izbire!