22 Jahre Batterieanpassung
Nov 25, 2019 Seitenansicht：673
Die Batteriekapazität bezieht sich auf die Energiemenge, die in der Batterie gespeichert werden kann. Dies ist einer der wichtigen Leistungsindikatoren zur Messung der Batterieleistung. Es stellt die von der Batterie unter bestimmten Bedingungen (Entladerate, Temperatur, Endspannung usw.) freigesetzte Strommenge dar (js-150d kann für den Entladungstest verwendet werden), dh die Batteriekapazität.
Die Lithium-Ionen-Batterie besteht aus vier Hauptteilen, einschließlich Anode, Kathode, Separator und Elektrolyt. Die Kapazität der Lithium-Ionen-Batterie hängt hauptsächlich von der Qualität und dem Verhältnis der aktiven Materialien von Anode und Kathode ab, die die Energiedichte der Batterie bestimmen.
Batteriekapazität = Energiedichte × Batterievolumen
Bei gleichem Volumen wird die Kapazität der Lithiumbatterie durch die Energiedichte bestimmt, und die Energiedichte der Lithiumbatterie wird hauptsächlich durch das Anodenmaterial bestimmt. In den meisten Fällen sind die Energiedichtewerte wie folgt: ternäres Material aus Nickel-Kobalt-Mangan> Lithium-Kobalt-Oxiden ＞ Lithium-Eisenphosphat> Lithium-Mangan.
Die Energiedichte ist die Energiemenge, die in einem bestimmten Raum oder einer bestimmten Masse gespeichert ist. Die Energiedichte einer Batterie ist die Menge an Leistung, die pro Volumen- oder Masseneinheit abgegeben wird.
Energiedichte des Batteriegewichts = Batteriekapazität × Spannung während des Entladens / Gewichts, die Einheit ist Wh / kg (Wattstunde / kg)
Energiedichte des Batterievolumens = Batteriekapazität × Spannung während des Entladens / Volumens, die Einheit ist Wh / L (Wattstunde / Liter)
Je größer die Energiedichte einer Batterie ist, desto mehr Energie wird pro Volumen- oder Gewichtseinheit gespeichert.
Die Energiedichte der Batterie wird im Wesentlichen durch die Anoden- und Kathodenmaterialien bestimmt, aber die aktiven Materialien von Anode und Kathode können nicht garantieren, dass die Batterie Elektrizität erzeugen kann. Es werden noch viele inaktive Substanzen wie Membran, Elektrolyt, Hülle und Flüssigkeit usw. benötigt.
Kapazität, verdichtete Dichte, Spannungsplattform und strukturelle Stabilität von Anodenmaterialien
Kapazität, verdichtete Dichte und Spannungsplattform von Kathodenmaterialien
Dicke und Porosität des Diaphragmas usw.
Schalendicke
Elektrolytmenge
Leitfähigkeit, Dicke und Dichte des Stromkollektors
Produktionstechnologiestufe
Laut Made in China 2025 ist der Entwicklungsplan für Leistungsbatterien wie folgt definiert: Im Jahr 2020 wird die Energiedichte der Batterie 300 Wh / kg erreichen; Im Jahr 2025 wird die Energiedichte der Batterie 400 Wh / kg erreichen; Im Jahr 2030 wird die Energiedichte der Batterie 500 Wh / kg erreichen.
Anodenmaterial ist der einzige oder Hauptlieferant von Lithiumionen in Lithiumionenbatterien. Es ist auch der Engpass bei der Verbesserung der Energiedichte von Lithium-Ionen-Batterien. Aufgrund des hohen Bedarfs an Lithium-Ionen-Batterien für Anodenmaterialien gibt es nur wenige Materialien, die als Anodenmaterialien für Lithium-Ionen-Batterien verwendet werden können (oder voraussichtlich verwendet werden). Das Folgende sind die Eigenschaften mehrerer Anodenmaterialien für Lithiumionenbatterien:
Eigenschaften von Anodenmaterialien für Lithium-Ionen-Batterien
| Artikel | LiCoO2 | LiNiCoMnO2 | LiMn2O4 | LiFePO4 |
| Verdichtete Dichte （g / cm3） | 2,8 ≤ 3,0 | 2,0 ～ 2,3 | 2.2 ～ 2.4 | 1,0 ～ 1,4 |
| Spezifische Oberfläche (m2 / g) | 0,4 ≤ 0,6 | 0,2 ≤ 0,4 | 0,4 ≤ 0,8 | 12 ～ 20 |
| Gramm Volumen (mAh / g) | 135 ～ 140 | 140 ～ 180 | 90 ～ 100 | 130 ～ 140 |
| Spannungsplattform (V) | 3.7 | 3.5 | 3.8 | 3.2 |
| Zyklusleistung | ≥500 mal | ≥500 mal | ≥300 mal | ≥2000 mal |
| Übergangsmetall | wenig | wenig | viel | reichlich |
| Materialkosten | sehr expansiv | teuer | billig | billig |
| Umweltschutz | enthalten Co. | enthalten? Ni und Co? | ungiftig | ungiftig |
| Sicherheitsleistung | Schlecht | gut | besser | Beste |
| Geltungsbereich | kleine und mittlere Batterie | kleine Batterien / kleine Power-Batterie | Power-Batterie, kostengünstige Batterie | Akku / Netzteil mit Superkapazität |
Obwohl die Kapazitätsverbesserung von Lithium-Ionen-Batterien durch Anodenmaterialien begrenzt ist, sind die Forschung an Anodenmaterialien und die Verbesserung der Energiedichte noch lange nicht abgeschlossen. Durch die Entwicklung verwandter Felder und den Durchbruch einiger Einschränkungen ist es möglich, die spezifische Kapazität und Energiedichte von Lithiumionenbatterieanodenmaterialien zu verbessern.
12-V-Batterie mit großer Kapazität bezieht sich auf die Batterie, deren Nennspannung 12 V beträgt und deren Batteriekapazität 20.000 mAh überschreitet. Das nennen wir eine 12-V-Lithiumbatterie. Einige Batterien können bis zu 20AH oder 50AH aufnehmen. Je mehr Zellen parallel geschaltet sind, desto größer ist die Kapazität.
Dongguan Large Electronics Co., Ltd. ist ein bekannter Hersteller von 12-V-hochleistungsbatterien in China. Die Spannung, Kapazität, Größe, Form und Funktion der Lithiumbatterie kann flexibel an die Kundenbedürfnisse angepasst werden. Hier ist eine angepasste Version der 12-V-Lithiumbatterie mit großer Kapazität des Unternehmens:
Produktnummer: 04EQ226-01
Zellmodell: 26650 / 4S18P / 12,8 V / 60 Ah
Nennspannung: 12,8V
Nennkapazität: 60Ah
Ladetemperatur: 0 ～ 45 ℃
Entladungstemperatur: -20 ～ 50 ℃
Produktabmessung: 290 × 220 × 110 mm （Max）
Batteriegewicht: 7,6 kg
Schutzfunktion: Kurzschlussschutz, Überladeschutz, Überentladungsschutz, Überstromschutz, Temperaturschutz
Stoßfest: Füllen Sie die stoßfeste Struktur im kaltgewalzten Metallplattengehäuse aus, um die Anforderungen an gute Sicherheit und hohe Zuverlässigkeit zu erfüllen.
Salzsprühfest: Sprühen Sie die Oberfläche mit Pulver ein, um Salzsprühform zu widerstehen, die für die Arbeitsumgebung im Meer geeignet ist.
Kommunikationsmanagement: Verwenden Sie einen Software-Management-Chip, eine präzise Datenübertragung und eine genaue Temperaturregelung, um unser Bestes zu geben, um die Sicherheitsrisiken auszuschließen.
Sicherheitsmanagement der Batterie: Wenn der Temperaturfühler der Batterie den Temperaturstatus feststellt, wird das Schutzsystem automatisch eingeschaltet.
Der Akku hat eine lange Lebensdauer, was dem Prinzip der CO2-armen Energieeinsparung und des Umweltschutzes entspricht.
Aufgrund der festen Größe der 18650-Lithiumbatterie wurde ihre maximale Kapazität von vielen Praktikern in Frage gestellt. In den letzten Jahren haben verschiedene Hersteller ihre Technologien verbessert und die Produktkapazität entsprechend erhöht. Samsung, Panasonic, LG, SONY und Toshiba können mehr als 3600 mAh erreichen. Die Stabilität und Konsistenz ist jedoch nicht gut und kann vorübergehend nicht den Massenproduktionstrend bilden.
Gegenwärtig liegt die Qualität der 18650-Lithiumbatterie auf dem Markt zwischen 2200 und 3500 mAh, und die 18650-Lithiumbatterie in diesem Bereich weist die beste Stabilität und Konsistenz auf.
Was ist die Kapazität der 26650 Lithiumbatterie? Lassen Sie uns über zwei aktuelle inländische populäre Materialsysteme sprechen.
lithiumeisenphosphat-Materialsystem: Die Lithiumbatterie IFR26650 hat eine Kapazität von 3000 mAh, 3200 mAh, 3300 mAh, 3500 mAh, 3800 mAh und eine andere Kapazität und eine Nennspannung von 3,2 V. Derzeit beträgt die größte Kapazität von 26650 Lithiumbatterien auf dem Markt 3,2 V 3500 mAh.
Ternäres Materialsystem (Nickel-Kobalt-Mangan): Die allgemeine Kapazität der ternären Lithiumbatterie INR26650 auf dem Markt beträgt 5000 mAh, 5500 mAh oder 6000 mAh.
Der Lithium-Ionen-Akku mit großer Kapazität besteht aus mehreren 3,7-V-Lithiumbatterien in Reihe und parallel, um die Anforderungen an Hochspannung und hohe Kapazität für verschiedene Geräte zu erfüllen. Je größer die Anzahl der parallelen Zellen ist, desto größer ist die Kapazität der zusammengebauten Batterie.
Parallel geschaltete Lithiumbatterien: Der Akku hat eine konstante Spannung, während die Batteriekapazität zunimmt, der Innenwiderstand abnimmt und die Stromversorgungszeit verlängert wird.
In Reihe geschaltete Lithiumbatterien: Die Spannung steigt, die Kapazität ändert sich jedoch nicht.
Allgemeine Lithiumbatterien, die parallel oder in Reihe geschaltet sind, benötigen eine Lithiumzellenanpassung. Hier sind die Übereinstimmungskriterien: Spannungsdifferenz der Lithiumzelle ≤ 10 mV, Innenwiderstandsdifferenz der Lithiumzelle ≤ 5 mΩ, Kapazitätsdifferenz der Lithiumzelle ≤ 20 mA
Produktnummer: 05BQ1413-06
Zellmodell: 18650-3S16P / 40Ah / 11,1V
Nennspannung: 11,1V
Nennkapazität: 40Ah
Ladetemperatur: 0 ℃ ~ + 45 ℃
Entladungstemperatur: -20 ℃ ~ + 60 ℃
Produktabmessung: 226 × 151 × 84 mm
Batteriegewicht: 3 kg
Produktmerkmal: wasserdicht / staubdicht IP67, feuerfest 94-V0
Die Überladungsreaktion der Graphitkathode
Wenn die Batterie überladen ist, neigen Lithiumionen dazu, sich reduktiv auf der Oberfläche der Kathode abzuscheiden, und das abgelagerte Lithium wird auf die Kathodenoberfläche aufgetragen, wodurch die Einbettung von Lithium blockiert wird. Dies führt zu einer Verringerung der Entladungseffizienz und einem Kapazitätsverlust.
Überladungsreaktion der Anode
Wenn das Verhältnis des aktiven Anodenmaterials niedriger als das der Kathode ist, kann sich die Anode überladen.
Der durch Überladung der Anode verursachte Kapazitätsverlust ist hauptsächlich auf die Produktion elektrochemischer inerter Substanzen (wie Co3O4, Mn2O3 usw.) zurückzuführen, die das Kapazitätsgleichgewicht zwischen den Elektroden zerstören, und der Kapazitätsverlust ist irreversibel.
Die oxidierende Reaktion des Elektrolyten beim Überladen
Wenn die Spannung höher als 4,5 V ist, oxidiert der Elektrolyt und bildet unlösliche Substanzen (wie Li2Co3) und Gase. Diese unlöslichen Substanzen stoppen die Migration von Lithiumionen in den Mikroporen der Elektrode, was zu einem Kapazitätsverlust während des zyklischen Prozesses führt.
- Zersetzen Sie sich an der Elektrode
Elektrolyte zersetzen sich an der Anode:
Der Elektrolyt besteht aus Lösungsmittel und Leitelektrolyt. Nach der Anodenzersetzung entstehen unlösliche Produkte Li2Co3 und LiF. Verringern Sie die Porosität der Elektrode und verringern Sie die Batteriekapazität. Die elektrolytische Reduktionsreaktion beeinflusst die Kapazität und die Lebensdauer der Batterie. Außerdem kann aufgrund der Reduzierung des produzierten Gases der Innendruck der Batterie ansteigen, was zu Sicherheitsproblemen führt.
Elektrolyte zersetzen sich an der Kathode:
Der Elektrolyt ist auf Graphit und anderen Lithium-Kohlenstoff-Kathoden nicht stabil, was leicht zu einer irreversiblen Kapazität führt. Während des anfänglichen Lade- und Entladevorgangs bildet die Elektrolytzersetzung einen Passivierungsfilm auf der Oberfläche der Elektrode, und der Passivierungsfilm kann den Elektrolyten von der Kohlenstoffkathode trennen, um eine weitere Zersetzung des Elektrolyten zu verhindern, um die strukturelle Stabilität aufrechtzuerhalten der Kohlenstoffkathode. Die Reduktion des Elektrolyten unter idealen Bedingungen ist auf die Bildungsstufe des Passivierungsfilms beschränkt, die nach stabilem Zyklus nicht mehr auftritt.
- Reduktionsmechanismus des Elektrolyten
Lösungsmittelreduktion
Die Reduktion von PC und EC besteht aus einer Elektronenreaktion und einem Zwei-Elektronen-Reaktionsprozess. Die Zwei-Elektronen-Reaktion erzeugt Li2CO3: Wenn beim ersten Entladungsprozess das Elektrodenpotential nahe bei 0,8 V (vs. Li / Li+) liegt, führt PC / EC eine elektrochemische Reaktion auf Graphit durch, wobei CH = CHCH3 (g) / erzeugt wird. CH2 = CH2 (g) und LiCO3 (s), was zu einem irreversiblen Kapazitätsverlust an der Graphitelektrode führt.
Reduktion des Elektrolyten
Es wird allgemein angenommen, dass die Elektrolytreduktion an der Bildung des Oberflächenfilms der Kohlenstoffelektrode beteiligt ist, so dass Art und Konzentration des Elektrolyten die Leistung der Kohlenstoffelektrode beeinflussen. In einigen Fällen trägt die Elektrolytreduktion zur Stabilisierung der Kohlenstoffoberfläche bei, was zu der erforderlichen Passivierungsschicht führt.
Es wird allgemein angenommen, dass der Leitelektrolyt leichter zu reduzieren ist als das Lösungsmittel, und die Reduktionsprodukte werden mit dem Kathodenabscheidungsfilm gemischt, was die Kapazitätsdämpfung der Batterie beeinflusst.
Selbstentladung bezieht sich auf das Phänomen des natürlichen Kapazitätsverlusts der Batterie im unbenutzten Zustand. Es gibt zwei Bedingungen, die zur Selbstentladung des Lithium-Ionen-Akkus führen: reversibler Kapazitätsverlust und irreversibler Kapazitätsverlust.
Der irreversible Kapazitätsverlust bezieht sich auf den Kapazitätsverlust, der sich während des Ladevorgangs erholt, während der irreversible Kapazitätsverlust im Gegenteil vorliegt. Anode und Kathode können eine Mikrobatteriefunktion mit Elektrolyt im Ladestatus haben. Das Einbetten und Zerlegen von Lithiumionen bezieht sich nur auf das Lithiumion des Elektrolyten, so dass kein Gleichgewicht zwischen der Kapazität von Anode und Kathode besteht. Der Kapazitätsverlust während des Ladevorgangs kann nicht wiederhergestellt werden.
Die Temperatur beeinflusst hauptsächlich die Aktivität der inneren Plattenmaterialien und die Elektrolyteigenschaften. Hohe und niedrige Temperaturen haben einen großen Einfluss auf die Kapazität des Akkus.
Lithium-Ionen-Akkus bei niedriger Temperatur weisen eine deutlich geringere Aktivität des Akkus auf. Die Kapazität zum Einbetten und Zerlegen von Lithium nimmt ab, der Innenwiderstand der Batterie und die Polarisationsspannung nehmen zu, die tatsächlich nutzbare Kapazität nimmt ab, die Entladekapazität der Batterie sinkt, der Entladezustand ist nicht so gut, die Batterie ist leichter zu erreichen Die Batteriekapazität sinkt und die Energieeffizienz der Batterie nimmt ab.
In ähnlicher Weise bettet Lithium-Ionen-Batterie unter Hochtemperaturumgebung Lithium-Ionen aktiv zwischen Anode und Kathode ein und zerlegt sie. Der Innenwiderstand der Batterie verringert sich, wodurch der Innenwiderstand für eine längere Stunde stabil bleibt, wodurch die Elektronentransportzahl im externen Stromkreis zunimmt. Dann hat die Batterie eine größere Kapazität. Wenn die Batterie jedoch längere Zeit in einer Umgebung mit hohen Temperaturen arbeitet, wird die Stabilität der Anodengitterstruktur schlechter, die Sicherheit der Batterie wird verringert und die Lebensdauer wird erheblich verkürzt.
Daher haben Temperaturbedingungen einen gewissen Einfluss auf die Kapazität von Lithium-Ionen-Batterien. In praktischen Anwendungen können wir jedoch sicherstellen, dass die Batterie bei einer geeigneten Temperatur arbeiten kann, indem wir das elektrische Heizungsmanagement der Batterie erhöhen, um sicherzustellen, dass die Kapazität der Batterie den normalen Standard so weit wie möglich erreichen kann.
Hinterlass eine Nachricht
Wir melden uns bald bei Ihnen
