รู้เบื้องต้นเกี่ยวกับหลักการประสิทธิภาพและการประยุกต์ใช้แบตเตอรี่ลิเธียม

แบตเตอรี่ลิเธียมเป็นแบตเตอรี่ชนิดหนึ่งที่ใช้โลหะลิเธียมหรือโลหะผสมลิเธียมเป็นวัสดุอิเล็กโทรดเชิงลบและใช้สารละลายอิเล็กโทรไลต์ที่ไม่เป็นไปได้ แบตเตอรี่ลิเธียมที่เก่าแก่ที่สุดมาจาก Edison นักประดิษฐ์ที่ยอดเยี่ยมโดยใช้ปฏิกิริยาต่อไปนี้: Li + Mno2 = Limno2 ปฏิกิริยาคือปฏิกิริยารีดอกซ์ปล่อยออกมา เนื่องจากคุณสมบัติทางเคมีที่ใช้งานมากของโลหะลิเธียมการประมวลผลการจัดเก็บและการใช้โลหะลิเธียมจึงมีความต้องการสิ่งแวดล้อมอย่างมาก ดังนั้นแบตเตอรี่ลิเธียมจึงไม่ได้ใช้เป็นเวลานาน ตอนนี้แบตเตอรี่ลิเธียมกลายเป็นกระแสหลัก

วัสดุแบตเตอรี่ลิเธียม

วัสดุแอโนดแบตเตอรี่ลิเธียมแบ่งออกเป็นประเภทต่อไปนี้:

อย่างแรกคือวัสดุขั้วบวกคาร์บอน:

ในปัจจุบันวัสดุขั้วบวกที่ใช้สำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็นวัสดุคาร์บอนเช่นกราไฟท์เทียมกราไฟท์ธรรมชาติ, mesocarbon microspheres, โค้กปิโตรเลียม, คาร์บอนไฟเบอร์, คาร์บอนเรซินไพโรไลซิสและสิ่งที่คล้ายกัน

ประการที่สองคือวัสดุขั้วบวกที่ใช้ดีบุก:

วัสดุขั้วบวกที่ใช้ดีบุกสามารถแบ่งออกเป็นดีไซน์ดีบุกและออกไซด์คอมโพสิตที่ใช้ดีบุก ออกไซด์หมายถึงออกไซด์ของกระป๋องโลหะวาเลนซ์ต่างๆ ขณะนี้ยังไม่มีผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์

ประเภทที่สามคือวัสดุขั้วบวกโลหะทรานซิชันที่มีลิเธียมและปัจจุบันยังไม่มีผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์

ประเภทที่สี่คือวัสดุขั้วบวกโลหะผสม:

รวมถึงโลหะผสมที่ใช้ดีบุกอัลลอยด์ที่ใช้ซิลิกอนอัลลอยอัลลอยด์บิสมัทที่ใช้อัลลอยด์อลูมิเนียมอัลลอยด์อัลลอยด์แมกนีเซียมและโลหะผสมอื่น ๆ ในปัจจุบันไม่มีผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์

ประเภทที่ห้าคือวัสดุขั้วบวกระดับนาโน: ท่อนาโนคาร์บอนวัสดุนาโนอัลลอย

วัสดุนาโนที่หกคือวัสดุนาโน-ออกไซด์: ในปัจจุบัน บริษัท เทคโนโลยีเคมีของเฮฟีซี Xiangzheng จำกัด , จำกัด การพัฒนาล่าสุดของการพัฒนาตลาดของอุตสาหกรรมแบตเตอรี่ลิเธียมแบตเตอรี่ใหม่ในปี 2552 หลาย บริษัท เริ่มใช้นาโนไทเทเนียมออกไซด์และนาโน ซิลิกอนออกไซด์เพื่อเพิ่มกราไฟท์แบบดั้งเดิมดีบุกออกไซด์และท่อนาโนคาร์บอนเพิ่มปริมาณประจุและการปล่อยและจำนวนประจุและวัฏจักรของแบตเตอรี่ลิเธียมอย่างมาก

ข้อได้เปรียบหลักของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

1. อัตราส่วนพลังงานค่อนข้างสูง ด้วยความหนาแน่นของพลังงานสูงถึง 460-600wh/kg ซึ่งเป็นแบตเตอรี่ตะกั่วกรดประมาณ 6-7 เท่า

2 อายุการใช้งานที่ยาวนานอายุการใช้งานสามารถเข้าถึงได้นานกว่า 6 ปีลิเธียมเหล็กฟอสเฟตเป็นแบตเตอรี่บวก 1C (100% DOD) และการปลดปล่อยมีบันทึกที่สามารถใช้ 10,000 ครั้ง;

3, แรงดันไฟฟ้าที่ได้รับการจัดอันดับสูง (แรงดันไฟฟ้าเดียวคือ 3.7V หรือ 3.2V) ซึ่งเท่ากับแรงดันไฟฟ้าซีรีส์ 3 นิกเกิลแคดเมียมหรือแบตเตอรี่ชาร์จใหม่ของนิกเกิล-ไฮโดรเจนซึ่งสะดวกสำหรับการสร้างชุดพลังงานแบตเตอรี่

4, ด้วยความจุแบริ่งพลังงานสูงซึ่งแบตเตอรี่ลิเธียมฟอสเฟตลิเธียมไอออนไอออนสำหรับยานพาหนะไฟฟ้าสามารถได้รับการชาร์จและความจุออก 15-30C และความจุออกซึ่งง่ายต่อการเริ่มต้นความเร่งความเร็วสูง

5, อัตราการสูญเสียตนเองอยู่ในระดับต่ำมากซึ่งเป็นหนึ่งในข้อดีที่โดดเด่นที่สุดของแบตเตอรี่โดยทั่วไปอาจเป็น 1% / เดือนหรือน้อยกว่าน้อยกว่า 1 /20 ของแบตเตอรี่นิกเกิลไฮโดรเจน

6 น้ำหนักเบาน้ำหนักของปริมาตรเดียวกันอยู่ที่ประมาณ 1/5-6 ของผลิตภัณฑ์ตะกั่วกรด

7, อุณหภูมิสูงและการปรับตัวต่ำสามารถใช้ในสภาพแวดล้อม -20 ° C -60 ° C หลังจากกระบวนการประมวลผลสามารถใช้ในสภาพแวดล้อม -45 ° C;

8. การป้องกันสีเขียวและสิ่งแวดล้อมไม่ว่าจะมีการใช้ใช้หรือทิ้งก็ไม่มีองค์ประกอบและสารโลหะหนักที่เป็นพิษและเป็นอันตรายใด ๆ เช่นตะกั่วปรอทและแคดเมียม

9. การผลิตโดยทั่วไปไม่ได้กินน้ำซึ่งเป็นประโยชน์อย่างมากสำหรับจีนที่ขาดน้ำ

พลังงานเฉพาะหมายถึงพลังงานต่อหน่วยน้ำหนักหรือปริมาตรหน่วย พลังงานเฉพาะจะแสดงใน wh/kg หรือ wh/l WH คือหน่วยของพลังงาน w คือวัตต์ h คือชั่วโมง; กิโลกรัมคือกิโลกรัม (หน่วยน้ำหนัก) และ L คือลิตร (หน่วยปริมาตร)

ข้อเสียของแบตเตอรี่ลิเธียม

1. แบตเตอรี่หลักของลิเธียมอยู่ในความปลอดภัยที่ไม่ดีและมีอันตรายจากการระเบิด

2. แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนของลิเธียมโคบอลต์ออกไซด์ไม่สามารถปล่อยที่กระแสขนาดใหญ่และความปลอดภัยไม่ดี

3 แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจำเป็นต้องป้องกันสายเพื่อป้องกันไม่ให้แบตเตอรี่ถูกชาร์จและปล่อยออกมา

4. ข้อกำหนดการผลิตสูงและต้นทุนสูง

ลักษณะแบตเตอรี่ลิเธียม

1, ความหนาแน่นพลังงานสูง

น้ำหนักของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็นครึ่งหนึ่งของแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียมหรือแบตเตอรี่นิกเกิล-ไฮโดรเจนที่มีความจุเท่ากันและปริมาตรคือ 20-30% ของแคดเมียมนิกเกิลและ 35-50% ของนิกเกิล-ไฮโดรเจน

2, แรงดันสูง

เซลล์แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนทำงานที่ 3.7V (เฉลี่ย) ซึ่งเทียบเท่ากับแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียมหรือแบตเตอรี่นิกเกิล-ไฮโดรเจนสามตัวที่เชื่อมต่อกันในซีรีส์

3 ไม่มีมลพิษ

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนไม่มีสารโลหะที่เป็นอันตรายเช่นแคดเมียมตะกั่วและปรอท

4, ไม่มีลิเธียมโลหะ

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนไม่มีโลหะลิเธียมและดังนั้นจึงไม่อยู่ภายใต้ข้อ จำกัด ที่กำหนดโดยเครื่องบินในข้อห้ามของแบตเตอรี่ลิเธียมในเครื่องบินผู้โดยสาร

5, ชีวิตรอบสูง

ภายใต้สภาวะปกติวงจรการชาร์จและการปล่อยของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสามารถเกิน 500 ครั้งและลิเธียมเหล็กฟอสเฟต

6 ไม่มีเอฟเฟกต์หน่วยความจำ

เอฟเฟกต์หน่วยความจำหมายถึงปรากฏการณ์ว่าความจุของแบตเตอรี่จะลดลงในระหว่างการชาร์จและรอบการปลดปล่อยของแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนไม่มีผลกระทบนี้

7, ชาร์จอย่างรวดเร็ว

ด้วยการใช้เครื่องชาร์จแรงดันไฟฟ้าคงที่กระแสคงที่ที่มีแรงดันไฟฟ้า 4.2V แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสามารถชาร์จเต็มใน 1.5-2.5 ชั่วโมง และแบตเตอรี่ Ferrophosphorus Lithium ที่พัฒนาขึ้นใหม่สามารถชาร์จเต็มใน 35 นาที

แอปพลิเคชันแบตเตอรี่ลิเธียม

ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีไมโครอิเล็กทรอนิกส์ในศตวรรษที่ยี่สิบจำนวนของอุปกรณ์ขนาดเล็กจะเพิ่มขึ้นและมีความต้องการสูงบนแหล่งจ่ายไฟ แบตเตอรี่ลิเธียมเข้าสู่ขั้นตอนการปฏิบัติขนาดใหญ่

แบตเตอรี่หลักที่ใช้ลิเธียมที่ใช้ในเครื่องกระตุ้นหัวใจ เนื่องจากอัตราการปล่อยตัวเองของลิเธียมย่อยบิทเทอร์ต่ำมากแรงดันไฟฟ้าคายประจุจึงอ่อนโยนมาก มันทำให้เป็นไปได้ที่จะปลูกฝังเครื่องกระตุ้นหัวใจเข้าสู่ร่างกายมนุษย์เป็นเวลานาน

โดยทั่วไปแล้วแบตเตอรี่ลิเธียม-แมงดาสมีแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่า 3.0 โวลต์และเหมาะสำหรับใช้เป็นแหล่งจ่ายไฟวงจรแบบบูรณาการและใช้กันอย่างแพร่หลายในคอมพิวเตอร์เครื่องคิดเลขและนาฬิกา

ทุกวันนี้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในโทรศัพท์มือถือคอมพิวเตอร์โน้ตบุ๊กเครื่องมือไฟฟ้ายานพาหนะไฟฟ้าอุปกรณ์สำรองโคมไฟถนนไฟนำทางและเครื่องใช้ในครัวเรือนขนาดเล็ก อาจกล่าวได้ว่าเป็นกลุ่มแอปพลิเคชันที่ใหญ่ที่สุด

โอกาสในการพัฒนาแบตเตอรี่ลิเธียม

แบตเตอรี่ลิเธียมถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบพลังงานการจัดเก็บพลังงานเช่นพลังงานน้ำไฟฟ้า, พลังยิง, พลังงานลมและโรงไฟฟ้าพลังงาน แสงอาทิตย์ , แหล่งจ่ายไฟที่ไม่หยุดยั้งสำหรับการโพสต์และโทรคมนาคมรวมถึงเครื่องมือไฟฟ้าจักรยานไฟฟ้ารถจักรยานยนต์ไฟฟ้ายานพาหนะไฟฟ้าอุปกรณ์การบิน และสาขาอื่น ๆ อีกมากมาย

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในเครื่องใช้ไฟฟ้าแบบพกพาเช่นแล็ปท็อปกล้องวิดีโอและการสื่อสารบนมือถือเนื่องจากข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพที่เป็นเอกลักษณ์ แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนขนาดใหญ่ที่พัฒนาขึ้นในปัจจุบันได้รับการทดลองในยานพาหนะไฟฟ้าและคาดว่าจะกลายเป็นหนึ่งในแหล่งพลังงานหลักสำหรับยานพาหนะไฟฟ้าในศตวรรษที่ 21 และจะใช้ในดาวเทียมการบินและอวกาศและการจัดเก็บพลังงาน ด้วยการขาดแคลนพลังงานและแรงกดดันต่อการปกป้องสิ่งแวดล้อมของโลก แบตเตอรี่ลิเธียมถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมยานพาหนะไฟฟ้าโดยเฉพาะอย่างยิ่งการเกิดขึ้นของแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตซึ่งได้ส่งเสริมการพัฒนาและการประยุกต์ใช้อุตสาหกรรมแบตเตอรี่ลิเธียม