Einführung in die "Vergangenheit und Gegenwart" der ternären Lithiumbatterie

In Bezug auf Lithiumbatterien müssen wir mit ihnen vertraut sein, aber wie viel wissen wir über die Geschichte der Lithiumbatterien? Beeilen Sie sich und folgen Sie dem Kleinen, um zu lernen!

Erfindungsgeschichte und zukünftige Entwicklung von Lithium-Ionen-Batterien

Handybatterien werden im Allgemeinen in Nickelbatterien und Lithiumbatterien unterteilt. Unter diesen haben Nickelbatterien eine geringe Kapazität, einen Memory-Effekt, ein Selbstentladungsphänomen und eine Umweltverschmutzung, die durch Herstellungsmaterialien verursacht wird, so dass sie in der Mobiltelefonindustrie nicht weiter bestehen. Obwohl die Geburt der "Lithium-Power-Batterie" den Mangel an Nickel-Batterie ausgleicht und ihre hohen Energie- und Umweltschutzeigenschaften sie zur einzigen Stromquelle in der Mobiltelefonindustrie machen, haben die Menschen immer noch einige Missverständnisse über die "Lithium-Power-Batterie" "auf Mobiltelefonen, weil Lithiumbatterien im engeren Sinne nicht wiederaufladbar sind. Was wird auf Mobiltelefonen verwendet, da sie nicht wiederaufladbar sind? Oder welche Art von Lithium-Batterie? Die folgenden kleinen Serien werden nacheinander für Sie beantwortet.

Schauen wir uns zunächst an, was eine Lithium-Batterie ist. Tatsächlich ist die Lithium-Power-Batterie im engeren Sinne eine Lithium-Primärbatterie. Es enthält reines Lithiummetall und ist eine einmalige, nicht wiederaufladbare Batterie. Aufgrund der hohen technischen Anforderungen stellen nur wenige Unternehmen in wenigen Ländern solche Lithium-Metall-Batterien her.

Vor dem Erscheinen von Lithiumbatterien kann die Originalbatterie als Urheber bezeichnet werden. Wie wurde die Originalbatterie geboren? Dies geht auf das Ende des 18. Jahrhunderts zurück, als der italienische Biologe Galvani ein berühmtes Froschversuch durchführte. Wenn ein Metallskalpell verwendet wurde, um die Froschschenkel zu berühren, wurde festgestellt, dass die Froschschenkel zucken würden. Nach vielen Experimenten dachte Galvani, dies könnte "tierische Elektrizität" sein.

Und Galvani 's Freund, Volta, sah dieses Phänomen. Nach vielen Experimenten wurde festgestellt, dass der Raum durch nassen Karton, Leder oder andere schwammartige Dinge mit oder ohne Froschschenkel getrennt ist, solange zwei verschiedene Metalle miteinander in Kontakt stehen. Es wird ein Strom erzeugt, der die Idee von negiert "tierische Elektrizität." Da Volta erkennt, dass die Kontraktion der Froschschenkel nur eine Manifestation des Entladungsprozesses ist, ist der Kontakt zweier verschiedener Metalle die eigentliche Ursache für das aktuelle Phänomen. So listete Volta die Reihenfolge von Zink-Blei-Zinn-Eisen-Kupfer-Silber-Gold auf, die die berühmte voltaische Sequenz darstellt. Im Jahr 1800 entwarf Volta ein Gerät namens Voltaic Stack, das auf diesem Prinzip basiert. Zink ist die negative Elektrode, Silber ist die positive Elektrode und Salzlösung wird als Elektrolytlösung verwendet.

Die obige Geschichte ist nur die Geschichte der Erfindung der Originalbatterie. Die Hauptbatterien, die häufig von Menschen verwendet werden, sind Zink-Mangan-Trockenbatterien, Zink-Quecksilber-Batterien, Zink-Silber-Knopfbatterien und Lithiumbatterien. Unter diesen stammt die Lithium-Power-Batterie von dem großen Erfinder Edison, einer Batterie aus Lithiummetall oder Lithiumlegierung als negativem Elektrodenmaterial und unter Verwendung einer nichtwässrigen Elektrolytlösung. Aufgrund der sehr aktiven chemischen Eigenschaften von Lithiummetall wird Lithiummetall jedoch verarbeitet und gelagert. In Bezug auf die Nutzung sind die Umweltanforderungen sehr hoch, so dass Lithiumbatterien in dieser Zeit schon lange nicht mehr verwendet wurden. Mit der Entwicklung von Wissenschaft und Technologie sind Lithiumbatterien heute zum Mainstream geworden. Was sind ihre Vor- und Nachteile, da Lithiumbatterien derzeit zum Mainstream geworden sind? Betrachten wir zunächst die Vorteile: 1, hohe Energie 2, lange Lebensdauer; 3, hohe Nennspannung; 4, Selbstentladungsrate ist sehr niedrig, was einer der herausragendsten Vorteile der Batterie ist, weniger als Nickel-Wasserstoff 1/20 der Batterie; 5, hohe Temperatur und geringe Anpassungsfähigkeit, kann in einer Umgebung von -20 ° C bis 60 ° C verwendet werden, kann nach der Verarbeitung in einer Umgebung von -45 ° C verwendet werden; 6, grün, unabhängig von Produktion, Verwendung und Schrott, enthalten, produzieren, produzieren kein Blei, Quecksilber, Cadmium und andere giftige und schädliche Schwermetallelemente und -substanzen; 7, die Produktion verbraucht grundsätzlich kein Wasser, ist für Länder ohne Wasser geeignet. Nachteile: 1, die Sicherheit von Lithiumbatterien ist schlecht, es besteht Explosionsgefahr; 2, hohe Produktionsanforderungen, die Kosten werden auch steigen; 3, die Verwendung von Bedingungen sind begrenzt, die Verwendung bei hohen und niedrigen Temperaturen ist gefährlich.

Heutzutage ist der übliche Akku in Mobiltelefonen ein Lithium-Ionen-Akku, aber der Elektrolyt eines Lithium-Ionen-Akkus fließt und kann eine Explosion verursachen, wenn er von einer externen Kraft oder einem Ladegerät getroffen wird, das nicht dem Standard entspricht . In der Tat kann eine ordnungsgemäße Verwendung solche Dinge vermeiden, solange wir Mobiltelefone über formelle Kanäle kaufen.

Was ist der Unterschied zwischen dem Mobiltelefon und dem oben beschriebenen lithium-akku, da das Mobiltelefon einen Lithium-Ionen-Akku verwendet? Dies ist auf die frühe Entwicklung von Lithiumbatterien zurückzuführen. Da die Selbstentladungsrate von Lithiumbatterien extrem niedrig und die Entladespannung gering ist, wird sie zuerst bei Herzschrittmachern verwendet, damit im menschlichen Körper implantierte Herzschrittmacher lange arbeiten können.

1992 entwickelte Sony erfolgreich einen kommerziellen Lithium-Ionen-Akku. Der Akku macht ihn zu einer Stromquelle für tragbare elektronische Geräte wie Mobiltelefone und Notebooks. Gleichzeitig werden Gewicht und Volumen dieser elektronischen Geräte stark reduziert, die Nutzungsdauer entsprechend verlängert und die Lithium-Ionen-Batterie enthält kein Schwermetall-Cadmium, wodurch die Umweltverschmutzung im Vergleich zur Nickel-Cadmium-Batterie stark reduziert wird. Um den größten Unterschied zwischen den beiden zu sagen, es versteht sich, dass die Lithium-Power-Batterie nur einmal verwendet werden kann und die Lithium-Ionen-Batterie wiederverwendet werden kann. Natürlich können Lithium-Ionen-Batterien auch als Derivate von Lithium-Batterien angesehen werden.

Darüber hinaus hat die bisherige Mobiltelefonindustrie seit einiger Zeit auch Nickelbatterien verwendet. Als Vorwort dieses Artikels werden jedoch Lithium-Ionen-Batterien geboren, da Nickelbatterien durch die Umwelt verschmutzt sind und Memory-Effekte und Selbstentladung haben. Mit seinen vielen Vorteilen ist es zum Ziel der Hersteller geworden, und Nickelbatterien wurden als "kalter Palast" bezeichnet, weshalb Lithium-Ionen-Batterien auf dem aktuellen Mobilfunkmarkt verwendet werden.

Apropos, ich weiß nicht, ob Sie aus dem Missverständnis des Bewusstseins für Handybatterien heraus sind. Erstens ist die Lithium-Ionen-Batterie nur eine Art von Lithium-Power-Batterie, sie kann auch als modifizierte Version der Lithium-Power-Batterie angesehen werden, und die Lithium-Power-Batterie ist ein Zweig der Primärbatterie und kann nur einmal und einmal verwendet werden kann nicht aufgeladen werden, daher können Lithium-Ionen-Batterien im engeren Sinne als Handy-Batterien bezeichnet werden. Was ist der Unterschied zwischen einer Lithium-Ionen-Batterie und einer Nickel-Batterie? Dieser Punkt ist aus der obigen Einleitung ersichtlich. Da die Nickelbatterie einen Memory-Effekt hat, muss der Benutzer zuerst die verbleibende Leistung der neuen Maschine nutzen. Nach mehrmaligem wiederholten Laden und damit maximaler Effizienz ist dies nun eine sehr umständliche Bedienung für junge Leute.

Viele Menschen verwenden jedoch immer noch die Ladegewohnheiten der Nickel-Batterie-Ära, was die Batterielebensdauer von Mobiltelefonen mit Lithium-Ionen-Batterien erheblich verkürzt, da Lithium-Ionen-Batterien keinen Speicher haben und Benutzer sie während des Gebrauchs verfolgen können. Mit dem Laden ist es kein Problem, den Ladezyklus zu verkürzen und die Lebensdauer des Akkus des Mobiltelefons zu verlängern, solange er aufgeladen oder überschritten wird.

Hier ist eine kleine Serie, in der jeder erklären kann, wie der Ladezyklus ist. Tatsächlich bezieht sich ein Ladezyklus auf den Vorgang des Ladens des Akkus von voll auf leer und anschließendes Befüllen auf voll. Dies bedeutet jedoch nicht, dass der Akku einmal aufgeladen wird. Wenn der Akku beispielsweise zur Hälfte des ersten Tages verbraucht ist, ist er wieder vollständig aufgeladen. Dies gilt auch für den nächsten Tag. Es kann nur als ein Zyklus gezählt werden, nicht als zwei. Daher ist es für manche Menschen offensichtlich nicht ratsam, keinen Strom mehr zu haben, und einige hochwertige Batterien behalten nach mehreren Ladezyklen 80% ihrer ursprünglichen Kapazität.

Der derzeitige Lithium-Ionen-Akku ist nur eine technische Anwendung zur Verbesserung der Lebensdauer von Mobiltelefonen. Es wird angenommen, dass es in naher Zukunft fortschrittlichere Technologien geben wird, um Lithium-Ionen-Batterien, möglicherweise Flüssigkeiten oder Gase, zu ersetzen, aber aus Sicht der gesamten Branche handelt es sich um eine Batterie. Das ultraschnelle Laden scheint eine Technologie zu sein, die einfacher zu implementieren ist.

Darüber hinaus haben in der Vergangenheit viele Hersteller Lösungen für die Lebensdauer von Mobiltelefonen entwickelt, wie z. B. das Aufladen von Solarenergie, die Kraftstoffversorgung und andere Technologien von LG. während Kraftstoffkraft ist Es ist die Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff, die aus normalem Kraftstoff extrahiert werden, um chemische Energie in elektrische Energie umzuwandeln, während nicht kontaminiertes Wasser abgegeben wird. Brennstoffzellen mit dem gleichen Gewicht können die bis zu zehnfache Leistung von Lithium-Ionen-Batterien liefern.

Warum wurde die Akkulaufzeit des Mobiltelefons nicht gelöst, da es eine Lösung außerhalb des Lithium-Ionen-Akkus gab? Dies liegt daran, dass der Wirkungsgrad der Umwandlung von Solarenergie gering ist und keine Wettbewerbsbedingungen auf dem Markt bestehen. Der direkteste Grund für die Brennstoffzelle sind die hohen Kosten. Daher kann die Lithium-Ionen-Batterie von nun an nicht mehr ersetzt werden.

Mit Blick auf die Zukunft sollte die Forschungs- und Entwicklungsrichtung der Batterietechnologie für Mobiltelefone auf geringe Größe und hohe Akkulaufzeit ausgelegt werden. Nur durch Steuern der Lautstärke des Mobiltelefonakkus kann das Mobiltelefon besser verwendet werden. Sollte es jedoch das Problem der Akkulaufzeit lösen oder zuerst das Lautstärkeproblem lösen? Ich weiß nicht, was die Verbraucher denken, sagte Xiaobian seine eigene Sichtweise, schauen Sie sich die Dicke des aktuellen Mobiltelefons an, nicht die dünnste und nur dünnere, also glaube ich, dass es vorrangig darum geht, das Problem der Akkulaufzeit zu lösen höchste Priorität des Herstellers.

Kommentare: Das Obige ist ein Rückblick auf die Geschichte und zukünftige Entwicklung von Lithiumbatterien für Mobiltelefone. Tatsächlich haben Lithiumbatterien in Elektrofahrzeugen heute neben der weit verbreiteten Verwendung von Lithiumbatterien in Mobiltelefonen und mobilen Netzteilen auch ein sehr breites Anwendungsspektrum. Im Gegensatz zu Mobiltelefonanwendungen haben Lithiumbatterien auch zu einem Kampf um Batteriematerialien in neuen Energiefahrzeuganwendungen geführt!

Die in Lithiumbatterien für neue Energiefahrzeuge verwendeten Kathodenmaterialien sind hauptsächlich Lithiumeisenphosphat, ternäre Materialien, lithiumkobaltoxid und Lithiummanganat. Lithiumeisenphosphat hat eine niedrige Energiedichte von etwa 120 Wh pro Kilogramm, aber es hat die beste thermische Stabilität, hohe Sicherheit und ist nicht leicht zu deflagrieren. Der inländische repräsentative Automobilhersteller übernimmt BYD. Die Energiedichte des ternären Materials kann 150 Wh oder sogar 200 Wh pro Kilogramm betragen. Das Elektrofahrzeug, das es verwendet, ist leichter und hat eine größere Reichweite, aber die Sicherheit wird in Frage gestellt. Die repräsentative Autofirma ist Tesla und die ausländischen Autofirmen wie Nissan Leaf. .

Der Kampf um ternäre Materialien und Lithiumeisenphosphat hat eine lange Geschichte. Seit seiner Einführung in China im Jahr 2004 ist Lithiumeisenphosphat der Hauptweg für chinesische Strombatterien, und es gibt nur eine Handvoll Anwender von Lithiummanganat und ternären Materialien. Der Gewinn von Tesla im ersten Quartal 2013 hat die Vorteile ternärer Materialien jedoch sofort vergrößert. In dem Bericht von BOC International heißt es: „ Der Grund, warum Tesla nicht der Wind ist, den Markt die ternären Materialien populär machen zu lassen, ist, dass es eine gute Beziehung zur Einführung einer globalen Beschaffung in der Lieferkette hat, die die Entwicklung der gesamten Branche vorantreiben kann . Gleichzeitig ist Tesla in der Tat sehr gut. Marketing."

Einerseits hat der Erfolg von Tesla die Bedenken vieler Automobilunternehmen zerstreut. Andererseits kündigten das Finanzministerium, das Ministerium für Industrie und Informationstechnologie sowie das Ministerium für Wissenschaft und Technologie und andere drei Ministerien und Kommissionen am 16. Oktober 2012 die "Bekanntmachung über die Organisation des Antrags für die neue Energie 2012" an Innovationsprojekt für Technologie in der Fahrzeugindustrie. " Das technische Innovationsziel der Bekanntmachung ist, dass die Energiedichte der Batteriezellen im Jahr 2015 mehr als 180 Wh pro Kilogramm beträgt (die modulare Energiedichte liegt über 150 Wh pro Kilogramm). Liu Lian, der Investment Director von DT Capital, sagte Reportern, dass die von den drei Ministerien genannten Dichteanforderungen nicht unbedingt die Verwendung dieses Materials implizieren würden, sondern dass durch die "Energiedichte" nur ein ternäres Material erreicht werden kann.

Der obige Hinweis ist nicht obligatorisch, aber die Anforderungen an die Energiedichte werden den Automobilunternehmen auferlegt. Neben dem Tesla-Effekt haben inländische Automobilhersteller ihre Wende angekündigt. Auf der Beijing Auto Show 2014 sagten Jianghuai, Chery, Beiqi, Zotye und andere Hersteller, dass in den neuesten Modellen ternäre Materialien verwendet werden. Diese Situation hat auch bei vielen Insidern Besorgnis ausgelöst. Eine hochrangige Lithium-Batterie sagte, dass Teslas Stärke in der Verwendung von Batterien von Panasonic liegt, aber in der Originalverpackung und dem Batteriemanagementsystem. Viele inländische Autohersteller und Batteriefabriken werden subventionieren, aber jetzt ist es immer noch zweifelhaft, ob inländische Batteriehersteller konsistente Batterien, Verpackungs- und Batteriemanagementsysteme bereitstellen können, und es ist schwierig, die Sicherheit zu bewerten.

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