So wählen Sie die zuverlässigste Lithiumbatterietechnologie aus

In den letzten Jahren haben sich Elektrofahrzeuge und neue Energie zu einer wichtigen Entwicklungsrichtung in China entwickelt, und Batterien können als Kerntechnologie in diesem Bereich bezeichnet werden. Gleichzeitig gibt es viele batteriebezogene Neuigkeiten auf dem Markt. Die Nachricht, dass "X Minuten X Sekunden voll aufgeladen sind und die Akkulaufzeit 1000 Kilometer beträgt", wird von der Öffentlichkeit erstaunt. Aus beruflicher Sicht müssen wir jedoch bei diesen Neuheiten vorsichtig sein.

Obwohl sich die Batterietechnologie in den letzten Jahren verbessert hat, scheint ihre Leistung weit von den Erwartungen der Öffentlichkeit entfernt zu sein: Die in Elektrofahrzeugen verwendete Batteriekapazität hat zwar zugenommen, die Laufleistung ist jedoch nicht zufriedenstellend. Auf der Handyseite hat Samsung die Energiedichte des Akkus nur moderat erhöht, zusammen mit einigen Verwaltungs- und Designproblemen. ANMERKUNG 7 litt unter "Waterloo". Obwohl Batterien zu einem Brennpunkt in der Gesellschaft geworden sind, müssen wir rational erkennen, dass es zwar viele Möglichkeiten für den Fortschritt von Batterien gibt, es jedoch nicht einfach ist, einen tragfähigen Weg zu wählen und ihn zu beschreiten (Industrialisierung, um der Gesellschaft zu dienen). Weil Auswahl, Forschung und Entwicklung viel Aufwand erfordern. Daher für die derzeitige Lithiumbatterieindustrie und die allgemeinen Erwartungen der Gemeinschaft: Die Erwartung der Öffentlichkeit, so schnell wie möglich schnell zu arbeiten, ist verständlich, in der Industriepraxis jedoch nicht wünschenswert. Daher ist es sehr wichtig, die Lithiumbatterietechnologie sorgfältig auszuwählen und zu überprüfen!

Es ist bekannt, dass Lithium-Ionen-Batterien eine gute Gesamtleistung aufweisen und die Hauptkraft in der Unterhaltungselektronik-, Elektrofahrzeug- und sogar Energiespeicherindustrie sind. In den letzten Jahren waren auch die sozialen und beruflichen Erwartungen an sie hoch. Gegenwärtig gibt es eine Vielzahl von Lithiumbatterietechnologien auf dem Markt, die zum Teil die Aufmerksamkeit von Investoren und lokalen Regierungen auf sich gezogen haben. Es ist jedoch anzumerken, dass diese Technologien im Allgemeinen gemischt sind und die folgenden Situationen nicht fehlen: Einige Verpackungen sind sehr gut, aber die tatsächlich fortschrittliche Technologie ist ein großes Fragezeichen.

Vor diesem Hintergrund führt der Autor das Grundwissen zum Screening von Lithium-Ionen-Batterien ein, um der Öffentlichkeit populärwissenschaftliche und wissensbasierte Propaganda zu ermöglichen.

Was ist ein lithium-ionen-akku? Wie funktioniert es?

Eine Lithium-Ionen-Batterie ist eine Sekundärbatterie (eine Batterie, die wiederholt geladen und entladen werden kann) und beruht hauptsächlich auf Lithium-Ionen, die sich zwischen der positiven und der negativen Elektrode bewegen, um zu arbeiten. Während des Ladens und Entladens wird Li + (Lithiumion) zwischen den beiden Elektroden interkaliert und deinterkaliert, da Lithiumionen Energie in den positiven und negativen Materialien speichern und die Energiedifferenz die Menge an Lithiumbatterie ist, die gespeichert / freigesetzt werden kann. Beim Laden wird Li + von der positiven Elektrode deinterkaliert, eingebettet in die negative Elektrode durch den Elektrolyten, die negative Elektrode befindet sich in einem lithiumreichen Zustand und die positive Elektrode befindet sich in einem delithiierten Zustand; Die folgende Abbildung ist ein typisches schematisches Diagramm des Betriebs einer Lithium-Ionen-Batterie. Das verwendete Reaktionssystem ist die klassischste Lithium-Cobaltat-Kathode-Graphit-Anode.

Aufgrund der Einschränkungen der Natur des Materialkörpers kann Lithiumkobaltsäure während des positiven Reaktionsprozesses im Allgemeinen nur 0,5 Lithiumionen entfernen, und mehr als das führt zu strukturellem Zusammenbruch und Beschädigung. Daher ist die theoretische Kapazität von Lithiumkobaltsäure im Allgemeinen begrenzt. Nur etwa 140 mAh / g beträgt die theoretische Dichte von negativem Graphit 360 mAh / g. Zusätzlich beträgt die durchschnittliche Entladungsspannung von Lithiumkobaltsäure 3,7 V (tatsächlich fällt sie allmählich von der maximal geladenen Spannung von 4,2 auf etwa 3 V ab, 3,7 ist der Durchschnitt) und gleichzeitig unter Berücksichtigung der sehr niedrigen negativer Potentialwert von Graphit, und der Anteil verschiedener anderer Komponenten in der Batterie, und schließlich können wir die Lithiumbatterie (zB Mobiltelefon) mit einer Energiedichte von etwa 160 Wh / kg erhalten.

Die Energiedichte ist der grundlegendste Kernparameter für verschiedene Batterien und muss und sollte offene und transparente Daten sein. In üblicherweise verwendeten Lithium-Ionen-Batterien kann die Energiedichte jedoch aufgrund unterschiedlicher Materialien und technischer Systeme im Bereich von mehreren zehn (wie Lithiumtitanat) bis etwa 200 Wh / kg liegen. Sobald dieser Wert extrem hoch (oder extrem niedrig) ist, lohnt es sich, sich auf Folgendes zu konzentrieren: Einerseits wurde mit den Bemühungen der Techniker eine hohe Energiedichte erzielt, und es kann technische Durchbrüche geben, die es wert sind, gefeiert zu werden; Andererseits ist nicht auszuschließen, dass manche Menschen eine übertriebene Leistung erbracht haben. Wenn Energiedichtedaten nicht einfach zu kennzeichnen sind, sollten Verbraucher vor dem Kauf / der Investition sorgfältig überlegen (da sorgfältige Spekulationen: Die Zurückhaltung bei der Kennzeichnung ist hauptsächlich auf eine schlechte Leistung zurückzuführen). Die Basis der Batterie ist die elektrochemische Wissenschaft, und für dieses Gebiet gibt es ein einfaches, aber grundlegendstes Prinzip: Für jeden Batterietyp muss der Mechanismus zum Speichern von Energie eine entsprechende elektrochemische Reaktionsgleichung schreiben, damit die Spannungssituation bekannt ist. Bestimmen Sie die theoretische Grenze der Energiedichte usw., und dies sind nur die grundlegendsten Informationen für die Batterie. Unabhängig davon, wie neu diese Batterietechnologie ist (oder was verwandte Personen sagen), muss ihr Prinzip als chemische Gleichung geschrieben und auf Papier implementiert werden, damit es dem Test des gesunden Menschenverstandes in der akademischen Welt standhält. Ich habe kürzlich Freunde, denen eine Batterie befördert wurde, aber Verkäufer sind sehr zurückhaltend gegenüber dem Prinzip der grundlegendsten Batteriereaktion, weil sie "Angst vor Undichtigkeiten" haben und einige Theorien sagen, die das Grundwissen der Elektrochemie verletzen, weshalb es immer noch empfohlen wird Machen Sie eine sorgfältige Studie, bevor Sie diese Technologie kaufen und anwenden. Achtung. Bei Batterien ist der Mechanismus elektrochemischer Reaktionen die grundlegendste Information, erfordert Transparenz und dies ist nur der erste Schritt. Das eigentliche Hindernis für die Batterietechnik liegt in der Optimierung von Materialien, Gesamtstruktur und Prozessen. Auch wenn die Grundprinzipien klar sind, muss die Schwierigkeit der Umsetzung berücksichtigt werden. Die Schwierigkeiten der neuen Technologie sind für viele Menschen weit jenseits aller Vorstellungskraft. In den letzten Jahrzehnten haben Chinas industrielle Errungenschaften von der harten Arbeit der Techniker, der unablässigen Beharrlichkeit und der strengen Forschung profitiert. Die Batterieindustrie in China kann die aktuellen Errungenschaften nicht ohne den gleichen bodenständigen praktischen Geist und die harte Erforschung des Wirtschaftsingenieurwesens erreichen.

Gestatten Sie mir daher, es erneut zu erweitern. Es gab viele frühere Analysen der Zweifel an "Graphen (Basis) (Lithium-Ionen) -Batterien", "Graphen-verstärkten (Lithium-Ionen) Batterien" und "Graphen-unterstützten (Lithium-Ionen) Batterien". Es gibt keine anderen Technologien wie Bleisäure.

Auch hier wird betont, dass Graphen in Lithiumbatterien verwendet wird und nur als negativ aktives Material und leitfähiges Additiv verwendet werden kann. Das negative Elektrodenmaterial hat zum ersten Mal hohe Kosten, eine geringe Volumendichte, einen extrem geringen Wirkungsgrad und es kommt zu strukturellen Veränderungen während des Gebrauchs. Die Kosten sind hoch und es ist grundsätzlich unmöglich. Als leitfähiges Additiv konkurriert es mit anderen Kohlenstoffmaterialien und hat keine offensichtlichen Vorteile. Es steht auch vor einer Reihe praktischer Probleme wie der Streuung im Projekt. Tatsächlich sind nur wenige der verschiedenen Graphenbatterietechnologien auf dem heutigen Markt bereit, ihre elektrochemischen Reaktionsgleichungen explizit und offen zu schreiben, damit ihre Kollegen aus wissenschaftlicher Sicht getestet werden können. Der Grund ist es wert, darüber nachzudenken.

Darüber hinaus hat Advanced Materials kürzlich eine lange Zusammenfassung veröffentlicht, warum Graphen in den letzten Jahren bei Batterien nur geringe Fortschritte erzielt hat. Die ursprüngliche Adresse lautete: Http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201603421/abstract. Ein Fachmann übersetzt es derzeit ins Chinesische. Wenn Sie interessiert sind, besuchen Sie bitte den entsprechenden Link unter: Https://zhuanlan.zhihu.com/p/24844227.

Im Gegensatz dazu gibt es viele neue Punkte wie Batterien wie Aluminium und Magnesium, die über die technische Zuverlässigkeit des Reaktionsmechanismus hinausgehen, sodass zumindest Raum für weitere Diskussionen und Analysen dieser Technologie besteht.

Es ist wichtig, einen Namen zu benennen - ob er zuverlässig ist oder nicht

Es ist wichtig zu benennen - ein eingängiger Name ist gut für das Gedächtnis und die Kommunikation. Es gibt viele "Graphenbatterien" auf dem Markt, die sich auf diese Weise verbreiten. Der Hauptvorteil ist, dass es auch leicht zu merken ist. Im Gegensatz dazu scheinen drei Lithiumbatterien, Silizium-Negativbatterien, häufiger zu sein. Es ist wichtig, die Kommunikation zu verbessern, aber wenn der Name zu wichtig ist, um die Technologie zu verbergen oder zu verzerren, die wirklich zentral und wettbewerbsfähig ist, ist dies bis zu einem gewissen Grad eine Frage des Namens. Tatsächlich werden Lithiumbatterien in der Branche im Allgemeinen mit allgemeinen Regeln benannt, die hier kurz vorgestellt werden können:

1) Benannt nach der wichtigsten Komponente, da das Kathodenmaterial der Lithiumbatterie häufig das wichtigste Entscheidungsglied in der Energiedichte der Lithiumbatterie ist, wird es am häufigsten benannt. Zum Beispiel lithiumeisenphosphatbatterien, ternäre Batterien, Lithiumkobaltsäurebatterien und so weiter. Mit der Entwicklung der Technologie in den letzten Jahren sind einige Hochleistungs-Negativelektrodenmaterialien aufgetaucht oder in Erscheinung getreten, so dass die Benennung von lithiumtitanat-batterien, einschließlich späterer Silizium-Negativelektroden (Batterien), ebenfalls sinnvoll ist. In ähnlicher Weise gilt dieses Prinzip auch für Batterien anderer Systeme wie Nickelwasserstoff, Bleisäure usw. Fast der Name der Batterie kann zunächst die Kernreaktion zusammenfassen. Wir müssen hier betonen: Lithium-Ionen-Batterien mit etwas Graphen können nicht als Graphen-Batterien bezeichnet werden, und Lithium-Luft-Batterien mit etwas Graphen können nicht als Graphen-Batterien bezeichnet werden. Dies ist wie das Hinzufügen von MSG-Fischfleisch oder wird nur als Fischfleisch angesehen. Wenn die Zugabe von Graphen die Leistung verbessert, muss die verbesserte Leistung natürlich den Effekt nachweisen, damit wissenschaftliche Forschung und Industrie überzeugt werden können.

2) Benannt nach dem Reaktionsmechanismus / der Reaktionscharakteristik ist die Flüssigkeitsstrombatterie die typischste. Flüssigkeitsbatterien sind positive und negative Substanzen, die in flüssiger Form vorliegen. Sie sind durch ein Diaphragma in verschiedenen Hohlräumen getrennt. Sie werden von einer Pumpe zur elektrochemischen Reaktion zur Membrangrenzfläche transportiert, um Batterien zu realisieren, die durch elektrische Energie gespeichert oder freigesetzt werden. Aus einer populären Perspektive kann verstanden werden, dass Flüssigkeitsstrombatterien mehrere Chemietanks sind, die Reaktionsflüssigkeiten zur Grenzfläche pumpen, um eine Stromspeicherung zu erreichen. Eine solche Batterie hat eine niedrige Energiedichte von nur wenigen Dutzend Wh / kg, die nur für industrielle Festlager geeignet ist und in Kraftfahrzeugen kaum eingesetzt werden kann. Da das Vanadiumsystem in Flüssigkeitsstrombatterien relativ ausgereift ist, wird es manchmal als Vanadiumbatterie bezeichnet. In einem früheren Bericht heißt es, dass "Vanadium" -Batterien in Autos verwendet werden, die Marktgröße Billionen von Dollar beträgt und die Laufleistung N Kilometer beträgt. Aus professioneller Sicht ist die Nachricht falsch. Natürlich bestreitet der Autor nicht die Bedeutung von Vanadium-Flüssigkeitsstrombatterien: Solche Batterien haben eine lange Lebensdauer, so dass Szenen bei einfacher Speicherung Energieanwendungen ihre eigenen einzigartigen Vorteile haben.

Vorläufige Zusammenfassung: Die Batterie ist entweder nach dem Hauptgruppenelement oder nach dem Reaktionsmechanismus und den Eigenschaften benannt. Kurz gesagt, es muss nach seinen Kernkomponenten oder seinen repräsentativsten Merkmalen benannt werden. Einmal von der Benennung solcher Prinzipien getrennt, kann ein Geheimnis dahinter stecken: Es kann eine Bedeutung haben, Verpackungen mit gängigen Konzepten zu verarbeiten, und es kann eine Abdeckung für ihr technisches Wesen sein. Daher empfiehlt der Autor, dass die Öffentlichkeit, wenn sie einige professionelle und modische Batterienamen sieht, ausgehend vom Namen der Wurzel wie eine Taschenlampe aussehen muss.

Drittens, worauf sollten Sie bei der Bekanntmachung von guten und schlechten Nachrichten achten?

In letzter Zeit haben viele Batterien die Fakten in ihren Werbematerialien übertrieben, wie "zwei Tage gleichzeitig aufladen, Energiedichte 1000 Wh / kg, Leistungsverbesserung von 50%, Lebensdauer X Jahre" usw. Gewöhnliche Menschen können leicht glauben es. Nach dem Testen stellen viele jedoch möglicherweise fest, dass eine solche Batterietechnologie in der Praxis nicht so magisch ist wie angekündigt. Wie durchsucht man die Wurzelzellen?

Die einfache Regel: Viele Unternehmen werben für sich und fördern gute Nachrichten. Das heißt, nur 5 der 10 sehr wichtigen Kerneigenschaften sind markiert. Wenn Sie nicht wissen, sind die anderen 5 Leistungen möglicherweise nicht so gut wie der Branchendurchschnitt. Bei jeder technischen Anwendungstechnologie sollten alle Aspekte der Produktleistung die Basislinie erreichen, da sie sonst in der Praxis nicht verwendet werden kann. Wenn eine bestimmte Leistung des Akkus wirklich gut ist, wird das Unternehmen definitiv positiv berichten. Wenn sie jedoch nicht aktiv markiert ist, ist es sehr wahrscheinlich, dass die Leistung nicht gut genug ausgeführt werden kann.

Daher wird empfohlen, die Leistung jeder Batterie in der Praxis zu untersuchen. Wenn der Technologieanbieter diese Leistungen nicht bekannt gibt, besteht eine gute Chance, dass es in diesem Bereich eine kurze Platte gibt. Der Autor ist der Ansicht, dass es besonders notwendig ist, auf den relativen Gegensatz der Leistung einer Batterie zu achten. Beispielsweise muss eine schnell ladende Batterie ihre Energiedichte kennen, und eine Batterie vom Energietyp muss ihre Leistungsdichte, Lebensdauer und insbesondere volumenbezogene Dichteparameter kennen. Dies kann die Wahrscheinlichkeit verringern, ein Produkt zu kaufen, das nicht mit dem tatsächlichen Produkt übereinstimmt, und das Schlimmste kann auch mit ihm verhandeln.

Im Allgemeinen muss ein Batterieprodukt im Allgemeinen seine Massenenergiedichte, Volumenenergiedichte, Massenleistungsdichte, Volumenleistungsdichte, Lebensdauer, Spannung, Kosten (Preisinformationen sind möglicherweise nicht in der Broschüre enthalten), die anwendbare Umgebung und die Sicherheit angeben. Hierbei ist zu betonen: 1) Die volumetrische Energiedichte ist sehr wichtig. Eine Batterie mit der gleichen Masse und Energie kann nicht verwendet werden, wenn sie zu groß ist, um vollständig an den tatsächlichen Serviceraum angeschlossen zu werden. Das Handy ist gerade wegen des geringen Volumenraums, also der Verwendung der größten Volumenenergiedichte von Lithium-Kobalt-Säure-Batterien. 2) Die Leistungsdichte ist beliebt, dh die Eigenschaften des Schnellladens. Hier müssen wir betonen, dass der Autor der Ansicht ist, dass die Leistung des Batteriekörpers gut genug ist und der Beitrag zum Schnellladen mehr als die Hälfte ausmacht, verglichen mit der elektrischen Steuerung und anderen Verbindungen. Informationen zur Analyse der Leistungsdichte und des Schnellladens finden Sie im vorherigen Artikel: "Die Schnellladetechnologie, die einige Minuten lang voller Worte ist und von der keine andere Leistung gesprochen wird, ist ein Schurke."

IV. Screening von zwei Werbestrategien

Erstens: "Leistungsverbesserung XX%". Dies kann als sinnvoll bezeichnet werden, aber es kann auch als bedeutungslos bezeichnet werden, da die Erklärung für die Verbesserung des Referenzmaterials in den Händen des Herstellers liegt - der Hersteller kann eine Probe mit schlechter Leistung als Kontrollprobe herstellen - und die Forscher sind mit diesem Prozess sehr vertraut. Daher ist der Schlüssel nicht die relative Zunahme des Herstellers, sondern der absolute Wert seiner Leistung - wie die 35% ige Zunahme der Energiedichte der XX-verstärkten Eisenphosphatbatterie - kann tatsächlich überprüft werden. Was sind die grundlegenden / verbesserten Energiedichtewerte? 100 Wh / kg? 130 Wh / kg? Und ...

Der zweite: "Wie viele Kilometer noch, Standby X Tage." Dies ist ein wissenschaftlich weniger strenger Ausdruck. Es wird empfohlen, dass die Öffentlichkeit solchen Daten nicht glaubt und den oben genannten "harten Indikatoren" des Batteriekörpers mehr Aufmerksamkeit schenkt. Die Gründe sind folgende:

Der X-Kilometer kann verwendet werden, um die Lebensdauer zu maximieren, indem eine große Anzahl von Batterien auf der Grundlage der Methode „Eine Autobatterie“ gestapelt wird. Dies unterscheidet sich jedoch vollständig von der tatsächlichen Belastung des Elektrofahrzeugs im tatsächlichen Betrieb, sodass dies nur der Fall ist als Referenz (und die neue Version) In der Spezifikation für Elektrofahrzeuge wurde bereits festgelegt, dass die Batterie das Gewichtsverhältnis des gesamten Fahrzeugs ausmacht.

Der Standby-X-Day unterscheidet sich auch vom normalen Stromverbrauch: Wie lauten die Standby-Testbedingungen? Müssen Sie den Energiesparmodus aktivieren? Möchten Sie die Wi-Fi-Funktion deaktivieren? Diese Elemente können im Allgemeinen nicht erwähnt werden. Es ist auch möglich, solche nicht strengen Tests im privaten Sektor durchzuführen. Wenn es sich jedoch um lokale Industrieinvestitionen handelt, sind große Geld- und Personalinvestitionen erforderlich. Es verwendet solche emotionalen Worte als Richtlinien für die Entwicklung einer Region und investiert dann zig Millionen Dollar in Fonds. Es ist rücksichtslos.

5. Welche Star-Technologien von morgen sind möglicherweise vielversprechender?

Mit den unermüdlichen Bemühungen von Wissenschaftlern und Ingenieuren sind in den letzten Jahren viele neue Energiespeichertechnologien allmählich gereift, und es wird erwartet, dass sie in den nächsten Jahren in unser Leben eintreten und die Welt verändern werden. Bei diesen Star-Technologien von morgen sind der technische Weg und die Reife unterschiedlich, und dies kann kurz vorgestellt werden.

All-Solid-State-Batterietechnologie: Berücksichtigt Sicherheit, Energiedichte und Besonderheiten wie Flexibilität. Gegenwärtig sind einige technische Routen nahe an den Bedingungen der Industrialisierung. In den nächsten Jahren sollten Produkte auf den Markt kommen, und fortschrittliche Technologierouten wie alle Keramiken könnten stärker auf spezielle hochleistungsbatterien ausgerichtet sein und in den nächsten Jahren reifen. Hoffnung.

Lithium-Schwefel-Batterietechnologie: Die Lösung der Sicherheit von Zyklen und Dendriten ist ein großes Problem, und die Laufzeit der Technologie kann länger sein. Die Hauptlösung ist die Forderung nach einer Richtung mit hoher Energiedichte.

Natriumionenbatterietechnologie: Die Technologie ist stärker auf den Bedarf an festen Energiespeichern ausgerichtet und befindet sich derzeit in der experimentellen Forschung. Die industrielle Inkubationsphase, die Technologie von Enli Energy und Aquion verdienen Beachtung. Es gibt auch Hersteller in Japan, die die Einführung dieser Technologie verstärken Aspekt Produkt.

Metallluft-Sekundärbatterietechnologie: Dieser Batterietyp kann theoretisch eine extrem hohe Energiedichte erreichen, ist jedoch tatsächlich mit Problemen wie großer Überspannung, schlechter Reaktionskinetik und Nebenreaktion von Verunreinigungsgasen in der Luft konfrontiert. Niedriger kann die für die Industrialisierung erforderliche Zeit länger sein.

Nachtrag:

Die neue Energiewirtschaft im Zusammenhang mit Lithiumbatterien entwickelt sich derzeit rasant, was die brennenden Erwartungen der chinesischen Regierung widerspiegelt. Im Allgemeinen hat sich die Lithiumbatterieindustrie rasant entwickelt, aber in den letzten zwei Jahren gab es Überraschungen und Enttäuschungen (wie Täuschung). Es ist wirklich gut für die Branche, Menschen anzulocken, aber es ist unvermeidlich, dass es Menschen mit unterschiedlichen Stimmen und Motiven gibt. Was wir tun können, ist, die gesunde Entwicklung der Branche zu fördern, die Allokation sozialer Ressourcen rational zu optimieren und eine Stimme abzugeben, die auf den Erfahrungen der Produktionsstudienforschung basiert, damit mehr Menschen außerhalb der Branche die grundlegende Situation innerhalb der Branche verstehen können die Industrie und fördert so die Gesundheit der gesamten Branche. Entwicklung trägt zu ihrer eigenen mageren Stärke bei.

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