Art der Leistungszelle und ihre Anwendungseigenschaften

Lithium-Batterie ist eine neue Art von Hochenergie-Batterie, die im 20. Jahrhundert erfolgreich entwickelt wurde. Die negative Elektrode dieser Batterie ist metallisches Lithium, und die positive Elektrode ist MnO2, SOCL2, (CFx) N usw. In den 1970er Jahren wurde sie in die Praxis umgesetzt. Aufgrund seiner Vorteile von hoher Energie, hoher Batteriespannung, großem Betriebstemperaturbereich und langer Lagerfähigkeit wurde es in militärischen und zivilen Kleingeräten wie Mobiltelefonen, tragbaren Computern, Kameras, Kameras usw. weit verbreitet eingesetzt teilweise ersetzt traditionelle Batterie. Lithiumbatterien mit großer Kapazität wurden in Elektrofahrzeugen getestet und werden im 21. Jahrhundert zu einer der Hauptstromquellen für Elektrofahrzeuge. Sie werden in Satelliten, Luft- und Raumfahrt und Energiespeichern eingesetzt.

(1) Die Betriebsspannung der Einzelbatterie beträgt 3,7 V, was dem Dreifachen der Nickel-Cadmium-Batterie, der Nickel-Metallhydrid-Batterie und dem Zweifachen der Blei-Säure-Batterie entspricht. Dies ist auch ein wichtiger Grund, warum die mit Lithium betriebene Batterie höher ist als die Energie. Wenn daher eine Leistungsbatterie mit der gleichen Spannung gebildet wird, ist die Anzahl der von lithiumbetriebenen Zellen verwendeten Reihen viel geringer als die von Blei-Säure-Zellen und Nickel-Metallhydrid-Zellen. Wenn die Anzahl der Zellen in der Leistungszelle höher ist, ist die Lebensdauer umso schwieriger, je höher die Konsistenzanforderungen der Zellen in der Batterie sind. Nachdem die Batterie während des tatsächlichen Gebrauchs eine Problemanalyse durchgeführt hat, haben im Allgemeinen eine oder zwei der einzelnen Zellen Probleme und verursachen dann Probleme mit der gesamten Gruppe von Batterien. Daher ist es nicht schwer zu verstehen, warum die 48-V-Blei-Säure-Batterie eine höhere Rückkopplung aufweist als die 36-V-Blei-Säure-Batterie. Unter diesem Gesichtspunkt ist Lithiumstrom besser für Leistungsbatterien geeignet. Verwenden. Zum Beispiel benötigen 36 V Lithium nur 10 Monomere, während 36 V Blei-Säure-Zellen 18 Monomerzellen benötigen, dh 3 12 V-Batterien, und jede 12 V Blei-Säure-Zelle hat sechs Einzelzellen oder sechs Monomerzellen.

Lithium-Batterie

Lithium-Batterie

(2) Leichtgewicht, größer als Energie, bis zu 150 H / kg, doppelt so viel wie Nickel-Metallhydrid-Batterien und viermal so hoch wie Blei-Säure-Batterien, sodass das Gewicht ein Drittel bis ein Viertel des Bleigehalts beträgt. Säurebatterien mit der gleichen Energie. Unter diesem Gesichtspunkt verbraucht Lithium weniger Ressourcen. Darüber hinaus können aufgrund der relativ großen Reserven an Elementen, die in Lithium-Mangan-Batterien verwendet werden, die Kosten für Lithium-Batterien im Vergleich zu Blei-Säure- und Nickel-Metallhydrid-Batterien weiter gesenkt werden. Lithiumbatterien für Elektrofahrräder wiegen 2,2 bis 4 kg, Blei-Säure-Batterien wiegen 12 bis 20 kg, Lithium-Elektrogewichte machen etwa ein Viertel bis ein Drittel der Blei-Säure-Batterien aus und sind etwa 10 kg leichter als Blei-Säure-Batterien (36V, 10Ah Batterien). Das Batteriegewicht wurde um 70% reduziert. Das Gesamtgewicht des Fahrzeugs wurde um mindestens 20% reduziert. Darüber hinaus sind allgemeine Lithium-Straßenbahnen einfache Elektrofahrräder. Da Batterien und Fahrzeuge leicht sind, haben Batterien mit derselben Spannung und Kapazität eine längere Laufleistung. Gewöhnliche Elektrofahrzeuge wiegen mehr als 40 Kilogramm, während batteriebetriebene Elektrofahrräder mit Lithiumantrieb 7 bis 26 Kilogramm wiegen. Frauen und ältere Menschen können sich leicht bewegen, das Reiten mit Arbeitskräften ist ebenfalls sehr leicht, die Sportfreizeit und beides. (3) Klein, bis zu 400 W / L und halb bis ein Drittel der Größe einer Blei-Säure-Batterie. Bietet eine vernünftigere Struktur und eine schönere Form der Designbedingungen, des Designraums und der Möglichkeiten. In dieser Phase waren die Designideen der Designer aufgrund der Beschränkungen des Volumens und des Gewichts von Blei-Säure-Batterien stark eingeschränkt, was dazu führte, dass die derzeitige Phase von Elektrofahrrädern in der Struktur und dem Erscheinungsbild von "tausend Autos" ähnlich wie einander und eintönig. Die Verwendung von Lithiumbatterien bietet Designern mehr Platz und Bedingungen, um Designideen und Designstile anzuzeigen. Natürlich führt dies auch zu verschiedenen Größen von Lithiumbatterien für Elektrofahrräder, was der Entwicklung von Lithiumbatterien nicht förderlich ist. Die lithiumbetriebene Batterieindustrie muss auch so schnell wie möglich nationale Standards für lithium-ionen-batterien für Elektrofahrräder formulieren, um den Ersatz von Blei-Säure-Batterien durch Lithium-Elektro-Batterien im Bereich Elektrofahrräder zu beschleunigen. Natürlich sind Lithiumbatterien unterschiedliche Materialien im kontinuierlichen Entwicklungsprozess, und das Volumen der Batterien in unterschiedlichen Prozessen ist sehr unterschiedlich. Die Vereinheitlichung ist ebenfalls ein schwieriger Punkt.

(3) Die Zykluslebensdauer ist lang und die Anzahl der Zyklen kann das 1000-fache erreichen. Bei einer Kapazitätserhaltung von 60% können 100% der Batteriebatterien mehr als 600 Mal gefüllt und entladen werden, mit einer Nutzungsdauer von bis zu 3-5 Jahren und einer Lebensdauer von etwa dem Zwei- bis Dreifachen der Lebensdauer von Blei-Säure Zellen. Mit der Innovation der Technologie und der Verbesserung der Ausrüstung wird die Batterielebensdauer immer länger und der Preis immer höher. (5) Niedrige Selbstentladungsrate von weniger als 5% pro Monat.

(4) Ermöglichen Sie einen weiten Betriebstemperaturbereich und eine gute Leistung bei niedrigen Temperaturen. Lithiumbetriebene Batterien können zwischen -20 ° C und +55 ° C arbeiten, insbesondere für den Einsatz bei niedrigen Temperaturen geeignet, während wässrige Batterien (wie Blei-Säure-Batterien) Nickel-Metallhydrid-Batterien) haben niedrige Temperaturen. Aufgrund der schlechten Liquidität der Elektrolyte wird die Leistung stark verringert.

(5) Es gibt keinen Memory-Effekt, sodass Sie vor jeder Aufladung keine Nickel-Cadmium-Batterien und Nickel-Metallhydrid-Batterien entladen müssen. Sie können sie jederzeit und überall aufladen. Die Tiefe des Ladens und Entladens des Akkus hat nur geringe Auswirkungen auf die Lebensdauer des Akkus und kann vollständig aufgeladen werden. Unser Zyklustest ist voll aufgeladen.

(6) Es ist besonders für Akkus geeignet. Zusätzlich zur Hochspannung der Lithiumbatterie kann die Schutzplatine der Lithiumbatterie jede einzelne Zelle mit hoher Präzision, intelligentem Management mit geringem Stromverbrauch, perfekter Überladung, Überentladung, Temperatur, Überstrom, Kurzschlussschutz überwachen. Lock-up-Selbstwiederherstellung und zuverlässiges, ausgeglichenes Laden verlängern die Akkulaufzeit erheblich. Andere Batterietypen (z. B. Blei-Säure-Batterien) neigen aufgrund von Batteriekonsistenz, Ladegeräten usw. zu einer Überladung und Überentladung der Batterie (aus Kostengründen und aus anderen Gründen können Blei-Säure-Akkus nicht jede Zelle überwacht und geschützt werden).

(7) Unverschmutzte, mit Lithium betriebene Batterien enthalten keine giftigen Substanzen. Sie werden daher als "grüne Batterien" bezeichnet und vom Staat unterstützt. Mit Blei-Säure-Batterien und Cadmium-Nickel-Batterien in Gegenwart von Schadstoffen wie Blei und Cadmium wird der Staat unweigerlich die Aufsicht und Verwaltung stärken (die Beseitigung von Exportsteuervergünstigungen für Blei-Säure-Batterien, die Erhöhung der Steuern auf Blei-Ressourcen und die Exportbeschränkungen von Blei-Säure-Elektrofahrrädern) und den entsprechenden Unternehmen. Die Kosten werden ebenfalls steigen. Obwohl Lithiumbatterien nicht kontaminiert sind, werden sie unter dem Gesichtspunkt der Ressourcenschonung betrachtet. Die Rückgewinnung von Lithiumbatterien, die Sicherheit beim Recycling und die Kostendeckung müssen ebenfalls berücksichtigt werden. (10) Es bestehen potenzielle Sicherheitsrisiken. Aufgrund der hohen Energie von Lithiumbatterien und der schlechten Materialstabilität ist Lithiumstrom anfällig für Sicherheitsprobleme. Die weltbekannten Hersteller von Batterien für Mobiltelefone und Notebooks (positive Materialien sind Lithium-Kobalt-Säure und ternäre Materialien), japanische Unternehmen wie Sanyo und Sony fordern, dass die Explosionsrate von Batterien unter 40 ppb (eine Milliardstel einer Milliarde) kontrolliert wird ). Inländische Unternehmen können ppm (eine Millionstel Million) erreichen, und die Kapazität von Energiezellen ist mehr als hundertmal so hoch wie die von Mobiltelefonen. Daher sind die Sicherheitsanforderungen für Lithiumstrom extrem hoch. Obwohl Lithium-Kobalt-Säure-Batterien und Triplex-Batterien die Vorteile eines geringeren Gewichts und einer geringeren Größe aufweisen, sind sie nicht für den Einsatz in Elektrofahrzeugen geeignet.

(8) hohe Preise; Lithiumbatterien mit der gleichen Spannung und Kapazität kosten das 3-4-fache der Blei-Säure. Mit der Ausweitung des Marktes für Lithiumbatterien, der Kostensenkung, der Leistungsverbesserung und dem Preisanstieg für Blei-Säure-Batterien dürfte der Preis für Lithium-Batterien über Blei-Säure-Batterien liegen.

Das Material ist zwischen positiven und negativen Polen getrennt. Positive Pole umfassen einen Lithiumkollektor, der aus Lithium und Kobaltdioxid besteht, und einen Stromkollektor, der aus Aluminiumdünnfilmen besteht. Die negative Elektrode besteht aus einem Lithiumkollektor, der aus einem Kohlenstoffblech besteht, und einem Stromkollektor, der aus einem Kupferfilm besteht. Die Batterie ist mit einer organischen Elektrolytlösung gefüllt. Darüber hinaus sind Sicherheitsventile und PTC-Komponenten installiert, um die Batterie vor Beschädigungen zu schützen, wenn sich die Batterie in einem abnormalen Zustand befindet und der Ausgang kurzgeschlossen wird.

Lithium-Batterie

Lithium-Batterie

Die Spannung einer einzelnen Lithiumbatterie beträgt 3,6 V, und die Kapazität kann nicht unbegrenzt sein. Daher wird eine einzelne Lithiumbatterie häufig in Reihe und parallel verarbeitet, um den Anforderungen verschiedener Anlässe gerecht zu werden.

Mit der Entwicklung der Mikroelektronik-Technologie im 20. Jahrhundert haben miniaturisierte Geräte zugenommen und hohe Anforderungen an die Stromversorgung gestellt. Mit Lithium betriebene Batterien traten dann in eine groß angelegte praktische Phase ein. Es wurde zuerst auf Herzschrittmacher angewendet. Aufgrund der extrem niedrigen Selbstentladungsrate von Lithium-Batterien ist die Entladespannung gering. Ermöglicht es Herzschrittmachern, lange Zeit in den menschlichen Körper implantiert zu werden.

Mit Lithium betriebene Batterien haben im Allgemeinen eine Nennspannung von mehr als 3,0 Volt und eignen sich besser für Netzteile mit integrierten Schaltkreisen. Mangandioxidbatterien werden häufig in Computern, Taschenrechnern, Kameras und Uhren verwendet.

Mit Lithium betriebene Batterien werden häufig in Mobiltelefonen verwendet und können als die größte Gruppe von Anwendungen bezeichnet werden.

Beispiele:

1, Batteriewechsel Es gibt viele Batterien, wie sie beispielsweise auf Laptops verwendet werden. Nach der Wartung wurde festgestellt, dass dieser Akku nur durch einzelne Zellen beschädigt wurde. Sie können eine geeignete einzelne Lithiumbatterie als Ersatz verwenden.

2, die Herstellung von hellen Miniatur-Taschenlampen Ich habe eine Lithiumbatterie mit 3,6 V1,6 AH und einem einzigen Abschnitt mit einer weißen Leuchtstoffröhre mit ultrahoher Helligkeit verwendet, um eine Miniatur-Taschenlampe herzustellen, die einfach zu bedienen, kompakt und schön ist. Und aufgrund der großen Akkukapazität wird es durchschnittlich eine halbe Stunde pro Nacht verwendet und seit mehr als zwei Monaten ohne Aufladung verwendet.

3, anstelle von 3V Stromversorgung. Da die Spannung einer einzelnen Lithiumbatterie 3,6 V beträgt, kann nur eine Lithiumbatterie zwei normale Batterien ersetzen, um kleine Haushaltsgeräte wie Radios, Walkman und Kameras mit Strom zu versorgen. Sie sind nicht nur leicht, sondern haben auch einen langen Dauereinsatz.

1, Funktionsprinzip der Polymer-Lithium-Ionen-Batterie:

Die positive Elektrode der Lithium-Ionen-Batterie verwendet im Allgemeinen Lithium-Cobalt-Säure, Nickel-Cobalt-Mangan-Lithium, Lithium-Eisen-Phosphat, die negative Elektrode ist Graphit, der Elektrolyt ist LiPF6 + EC + DMC und das äußere Gehäuse ist in einer Aluminium-Kunststofffolie verpackt. Während des Ladens werden Lithiumionen vom Gitter des positiv geschichteten Oxids getrennt, durch den organischen Elektrolyten zur Oberfläche der geschichteten negativen Elektrode gewandert und dann in das Gitter des Graphitmaterials eingebettet, während die verbleibenden Elektronen die negative Elektrode von dort erreichen die externe Schaltung. Im Gegensatz dazu wird die Entladung umgekehrt und Lithiumionen werden aus dem Graphitgitter zurück in das positive Oxidkristallgitter entfernt. Bei normaler Ladung und Entladung bewirkt die Interkalation und Extraktion von Lithiumionen zwischen dem Graphit und dem Oxid der Schichtstruktur im Allgemeinen nur eine Änderung des Zwischenschichtabstands, ohne die Kristallstruktur zu beschädigen, begleitet von Ladung und Entladung Die positiven und negativen Materialien sind Die chemische Struktur ändert sich nicht wesentlich, so dass die Lithium-Ionen-Batterie eine ideale reversible Batterie in Bezug auf die Reversibilität der Lade- und Entladungsreaktion ist. Der Vorgang des Eintritts von Lithiumionen in die Elektrode wird als Einbettung bezeichnet. Der Vorgang des Herauskommens aus der Elektrode wird als Ablösen bezeichnet. Während des Ladens und Entladens wird das Lithiumion in die positiven und negativen Elektroden der Batterie eingeführt und aus diesen herausgeführt. Es wird in den positiven und negativen Polen wie ein Schaukelstuhl geschüttelt. Daher betrachten einige Leute das Bild einer Lithium-Ionen-Batterie als "Schaukelstuhlbatterie".

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