Beschreiben Sie kurz die Eigenschaften der drei Lithiumbatterien

Ternäres Material

Die ternäre Polymer-Lithiumbatterie bezieht sich auf eine Lithiumbatterie, die ein ternäres positives Elektrodenmaterial aus Lithium-Nickel-Kobalt-Mangan für das positive Elektrodenmaterial verwendet. Es gibt viele Arten von positiven Elektrodenmaterialien für die Lithiumionenbatterie, hauptsächlich Lithiumcobaltat, Lithiummanganat, Lithiumnickelat, ternäre Materialien, Lithiumeisenphosphat und dergleichen. Das ternäre Material kombiniert die Vorteile von Lithiumcobaltat, Lithiumnickelat und Lithiummanganat. Es hat hervorragende Eigenschaften wie hohe Kapazität, niedrige Kosten und gute Sicherheit. Bei kleinen Lithiumbatterien nimmt es nach und nach einen gewissen Marktanteil ein, und der Bereich Power Lithium hat gute Entwicklungsaussichten.

Für Lithiumbatterien ist Kobaltmetall ein unverzichtbares Material. Metallisches Kobalt ist jedoch einerseits teuer und einerseits giftig. Unabhängig von den führenden japanischen und koreanischen Unternehmen oder einheimischen Batterieherstellern wurde die Batterie in den letzten Jahren „weniger kobaltisiert“. Unter diesem Trend werden ternäre Nickel-Kobalt-Mangan-Materialien bevorzugt, die unter Verwendung von Nickelsalzen, Kobaltsalzen und Mangansalzen als Rohstoffe hergestellt werden. Aus chemischer Sicht gehört das ternäre Material zu überschüssigen Metalloxiden und die Energiedichte der Batterie ist hoch.

Obwohl die Rolle von Kobalt in ternären Materialien immer noch unverzichtbar ist, wird der Massenanteil normalerweise auf etwa 20% kontrolliert und die Kosten werden erheblich reduziert. Darüber hinaus hat es die Vorteile sowohl von Lithiumcobaltat als auch von Lithiumnickelat. Mit der zunehmenden Produktion in- und ausländischer Hersteller in den letzten Jahren ist der Trend, kommerzielles Lithiumkobaltoxid durch Lithiumbatterien durch ternäre Materialien als Kathodenmaterialien zu ersetzen, sehr offensichtlich geworden.

Von Elektroautos über Smartphones bis hin zu Wearables und Ladekissen ist diese neue Technologie perfekt geeignet. Tesla [Microblogging] hat zuerst die ternäre Batterie an das Elektrofahrzeug angelegt. Das ModelS hat eine Reichweite von 486 Kilometern und eine Batteriekapazität von 85 kWh. Es werden 8142 3.4AH panasonic 18650 batterien verwendet. Die Ingenieure verteilten die Batterien einzeln in Form von Ziegeln und Blechen zu einem vollständigen Batteriepack, das sich auf dem Unterboden befindet.

Aus globaler Sicht werden Forschung und Entwicklung sowie die Produktion ternärer Materialien ständig weiterentwickelt. In diesem Prozess wurde die Materialleistung erheblich verbessert und das Anwendungsfeld erweitert. Japanische und koreanische Unternehmen sind führend bei der Entwicklung von Batterien für ternäre Materialien. Die Produktion von heimischen ternären Materialien begann um 2005, und mehr als ein Dutzend Großunternehmen sind entstanden.

Lithiumeisenphosphat

Lithiumeisenphosphat als Lithiumbatteriematerial ist erst in den letzten Jahren aufgetaucht. Die inländische Entwicklung von lithium-eisenphosphat-batterien mit großer Kapazität erfolgte im Jahr 2005. Die Sicherheitsleistung und die Lebensdauer sind mit anderen Materialien nicht zu vergleichen, die die wichtigsten technischen Indikatoren für Leistungsbatterien sind. 1C Lade- und Entladezykluslebensdauer von 2000 Mal. Die Überladespannung der Einzelzellenbatterie 30 V brennt nicht, die Panne explodiert nicht. Lithium-Eisenphosphat-Kathodenmaterialien erleichtern die serielle Verwendung von Lithium-Ionen-Batterien mit großer Kapazität, um den Anforderungen von Elektrofahrzeugen zum häufigen Laden und Entladen gerecht zu werden.

Lithiumeisenphosphat hat die Vorteile der Ungiftigkeit, der Umweltverschmutzung, der guten Sicherheitsleistung, der großen Auswahl an Rohstoffen, des niedrigen Preises und der langen Lebensdauer. Es ist ein ideales Kathodenmaterial für eine neue Generation von Lithium-Ionen-Batterien. Lithiumeisenphosphatbatterien haben auch ihre Nachteile. Beispielsweise hat das Lithiumeisenphosphat-Kathodenmaterial eine geringe Klopfdichte, und die volumetrische Lithiumeisenphosphatbatterie hat ein größeres Volumen als eine Lithiumionenbatterie wie Lithiumkobaltoxid und hat daher keinen Vorteil in Bezug auf eine Mikrobatterie.

Aufgrund der inhärenten Eigenschaften von Lithiumeisenphosphatmaterialien wird festgestellt, dass die Niedertemperaturleistung anderen positiven Elektrodenmaterialien wie Lithiummanganat unterlegen ist. Im Allgemeinen kann für eine einzelne Zelle (beachten Sie, dass es sich um eine einzelne Zelle anstelle eines Batteriepacks handelt, kann die gemessene Niedertemperaturleistung für den Batteriepack geringfügig höher sein, was mit den Wärmeableitungsbedingungen zusammenhängt), wobei die Kapazität bei 0 bleibt ° C Die Rate beträgt etwa 60 bis 70%, 40 bis 55% bei -10 ° C und 20 bis 40% bei -20 ° C. Eine solche Leistung bei niedrigen Temperaturen kann offensichtlich die Anforderungen der Stromquelle nicht erfüllen. Gegenwärtig haben einige Hersteller die Niedertemperaturleistung von Lithiumeisenphosphat durch Verbesserung des Elektrolytsystems, Verbesserung der positiven Elektrodenformulierung, Verbesserung der Materialeigenschaften und Verbesserung des Designs der Zellstruktur verbessert.

Der Akku weist ein Konsistenzproblem auf. Die Lebensdauer einer einzelnen Lithiumeisenphosphatbatterie beträgt derzeit mehr als das 2.000-fache, die Lebensdauer des Akkus wird jedoch erheblich verkürzt, möglicherweise um das 500-fache. Da der Akku aus einer großen Anzahl von Einzelzellen besteht, funktioniert er wie eine Gruppe von Menschen, die mit Seilen gefesselt sind. Selbst wenn jeder ein Sprinter ist, wenn alle Bewegungen nicht konsistent sind, wird das Team nicht schnell laufen. Die Geschwindigkeit ist noch langsamer als beim langsamsten Einzelspieler. Gleiches gilt für den Akku. Nur wenn die Batterieleistung sehr konstant ist, kann die Lebensdauer nahe am Niveau der einzelnen Batterie liegen.

Lithiummanganoxid

Lithiummanganat ist eines der vielversprechenden Lithiumionenkathodenmaterialien. Im Vergleich zu herkömmlichen Kathodenmaterialien wie Lithiumkobaltoxid bietet Lithiummanganat die Vorteile reichlich vorhandener Ressourcen, geringer Kosten, keiner Verschmutzung, guter Sicherheit und guter Ratenleistung. Das Leistungsbatterie-Kathodenmaterial, aber seine schlechte Zyklusleistung und elektrochemische Stabilität haben seine Industrialisierung stark eingeschränkt. Lithiummanganat umfasst hauptsächlich Lithiummanganat vom Spinelltyp und geschichtetes Lithiummanganat. Unter diesen hat Lithiummanganat vom Spinelltyp eine stabile Struktur und ist leicht in der industriellen Produktion zu realisieren. Lithiummanganat vom Spinelltyp gehört zum kubischen Kristallsystem, Fd3m-Raumgruppe, theoretische spezifische Kapazität beträgt 148 mAh / g, aufgrund der dreidimensionalen Tunnelstruktur können Lithiumionen reversibel aus dem Spinellgitter deinterkaliert werden, verursachen keine strukturellen Es kollabiert und hat somit eine ausgezeichnete Ratenleistung und Stabilität.

Heutzutage wurde die traditionelle Annahme, dass Lithiummanganoxid eine niedrige Energiedichte und eine schlechte Zyklusleistung aufweist, stark verbessert (typischer Wert von Wanli New Energy: 123 mAh / g, 400-fach, typischer Wert des Hochzyklustyps 107 mAh / g, 2000-fach). Oberflächenmodifikation und Dotierung können seine elektrochemischen Eigenschaften wirksam modifizieren, und Oberflächenmodifikation kann die Auflösung der Mangan- und Elektrolytzersetzung wirksam hemmen. Durch Doping kann der Jahn-Teller-Effekt beim Laden und Entladen wirksam unterdrückt werden. Die Kombination von Oberflächenmodifikation und Dotierung kann zweifellos die elektrochemische Leistung des Materials weiter verbessern, von dem angenommen wird, dass es eine der zukünftigen Forschungsrichtungen für die Modifikation von Spinellithiummanganat ist.

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