Warum ist das Batterievolumen größer, je größer die Kapazität, desto kleiner der Innenwiderstand?

Im Allgemeinen ist die Kapazität einer Batterie proportional zur Quadratwurzel der Plattenfläche und -dicke.

Die Pastenplatte wurde in einer Dichte von 1,300 g / cm³ Elektrolyt getestet, um eine empirische Formel zur Berechnung der Kapazität der Platte zu erhalten:

Monolithische Plattenkapazität = 0,145 × Plattenbreite × Plattenhöhe × Plattenquadratdicke

Einzelzellenkapazität = Anzahl der einzelnen positiven Platten × Einzelplattenkapazität

Je größer die Kapazität ist, desto größer ist das Batterievolumen und desto kleiner ist der Widerstand des Stroms.

Der Innenwiderstand der Lithiumbatterie muss so gering wie möglich sein. Je kleiner der Innenwiderstand ist, desto weniger Energie wird für die Batterie verschwendet, und die Wärmeerzeugung und -rate der Batterie sind hilfreich.

Der Innenwiderstand der Batterie hängt von der Kapazität und dem Typ der Batterie ab.

Im Allgemeinen ist der Innenwiderstand der Batterie umso kleiner, je größer die Kapazität ist.

Der Innenwiderstand des Batterieratentyps bei gleicher Kapazität ist kleiner als der des Kapazitätstyps.

Beispielsweise liegt der häufigste Innenwiderstand der 18650-Batterie im Bereich von einem Dutzend bis zu mehreren zehn Milliohm.

Darüber hinaus kann die gleiche Kapazität und der gleiche Batterietyp den Innenwiderstand durch technische Prozesse verringern, hauptsächlich abhängig davon, ob die Eingangskosten realisierbar sind.

Lithium-Polymer-Batterie (Li-Polymer, auch als Polymer-Lithium-Batterie bekannt): Es ist auch eine Art Lithium-Ionen-Batterie, hat jedoch eine höhere Energiedichte, eine geringere Größe und ist dünner als eine flüssige Lithium-Batterie (Li-Ionen). Eine Vielzahl offensichtlicher Vorteile, wie z. B. geringes Gewicht und hohe Sicherheit, ist ein neuer Batterietyp. In Bezug auf die Form weist die Lithium-Polymer-Batterie ein Ultra-Verdünnungsmerkmal auf und kann gemäß den Anforderungen verschiedener Produkte zu einer Batterie jeder Form und Kapazität verarbeitet werden. Der Akku kann eine Mindestdicke von 0,5 mm erreichen. Seine Nennspannung ist wie Li-Ion auch eine Nennspannung von 3,7 V ohne Memory-Effekt.

Polymer-Lithium-Ionen-Batterie

Lithium-Ionen-Batterien können gemäß den in Lithium-Ionen-Batterien verwendeten Elektrolytmaterialien in flüssige Lithium-Ionen-Batterien (LILI) und Polymer-Lithium-Ionen-Batterien (LIP) eingeteilt werden. Die in der Polymerlithiumionenbatterie verwendeten positiven und negativen Materialien sind die gleichen wie die flüssigen Lithiumionen, und das Funktionsprinzip der Batterie ist im Wesentlichen das gleiche. Der Hauptunterschied besteht darin, dass der Elektrolyt unterschiedlich ist, die Lithiumionenbatterie einen flüssigen Elektrolyten verwendet und die Polymerlithiumionenbatterie durch einen kolloidalen Polymerelektrolyten ersetzt wird. Wenn eine normale Lithium-Ionen-Batterie während des Überladens oder Kurzschlusses auftritt, kann das Innere der Batterie erwärmt werden, das Kathodenmaterial wird zersetzt und die Anode und das Elektrolytmaterial werden oxidiert. Dadurch dehnt sich das Gas aus und der Innendruck der Batterie steigt an. Wenn der Druck ein bestimmtes Niveau erreicht, kann nach dem Grad eine Explosion auftreten. Die Polymer-Lithium-Ionen-Batterie verwendet einen kolloidalen Elektrolyten und erzeugt aufgrund des Kochens der Flüssigkeit keine große Gasmenge, wodurch die Möglichkeit einer heftigen Explosion ausgeschlossen wird.

Gegenwärtig sind die meisten Haushaltsbatterien aus Polymer nur weich gepackte Batterien, die Aluminium-Kunststofffolien als Außengehäuse verwenden, aber der Elektrolyt hat sich nicht verändert. Die Batterie kann auch verdünnt werden, ihre Entladungseigenschaften bei niedriger Temperatur sind besser als die von Polymerbatterien, und die Materialenergiedichte ist im Wesentlichen dieselbe wie die von Flüssiglithiumbatterien und gewöhnlichen Polymerbatterien, jedoch aufgrund der Verwendung von Aluminiumkunststofffolien Es ist mehr als eine gewöhnliche Flüssiglithiumbatterie. In Bezug auf die Sicherheit, wenn die Flüssigkeit nur kocht, wird sich die Aluminium-Kunststofffolie der Softpack-Batterie auf natürliche Weise ausbeulen oder platzen und nicht explodieren.

Es ist zu beachten, dass die neue Batterie möglicherweise noch brennt oder sich ausdehnt und reißt und der Sicherheitsaspekt nicht kinderleicht ist.

Im Vergleich zu Flüssiglithiumionenbatterien bietet Polymerlithiumionenbatterien nicht nur eine hohe Sicherheit, sondern auch die Vorteile von Dünnheit, beliebiger Fläche und beliebiger Form usw. Die Hülle verwendet auch leichtere Aluminium-Kunststoff-Verbundfolien. Die Entladeleistung bei niedriger Temperatur kann jedoch Raum für Verbesserungen bieten.

Flüssige Lithiumbatterie

Aufgrund der unterschiedlichen Produktionsprozesse verschiedener Hersteller wird die auf dem Markt erhältliche Polymer-Lithium-Batterie in zwei Typen unterteilt: Wicklungstyp (vertreten durch Sony und Toshiba) und laminierter Typ (vertreten durch TCL und ATL). Die meisten für Mobiltelefone geeigneten Spezifikationen sind jedoch weniger als 4 mm dick. Im Vergleich zum flüssigen Zustand ist die Aluminiumhülle umso dünner als die Stahlhülle, je dünner die Polymerverpackung ist, desto dünner ist die Aluminiumhülle, und das Herstellungsverfahren unterscheidet sich von der Flüssiglithiumbatterie. Je dünner, desto besser die Polymerproduktion. Theoretisch können Batterien mit einer Dicke von weniger als 0,5 mm hergestellt werden.

Flüssige Lithiumbatterie ist genau das Gegenteil. Je dicker desto besser die Produktion, desto schwieriger ist es, einen Akku mit einer Dicke von weniger als 4 mm herzustellen. Selbst wenn es hergestellt wird, ist die Kapazität offensichtlich nicht so gut wie die einer Polymer-Lithium-Batterie, und die Kosten sind nicht überlegen. Je dünner die Batterie ist, desto niedriger sind die Produktionskosten für Polymere und desto höher sind die Produktionskosten für Flüssigkeiten.

In den dickeren Spezifikationen ist die Lieferkette für flüssige Lithiumbatterien jedoch ausgereift, der Prozess ist ausgereift, die Produktionseffizienz ist hoch, die Ausbeute ist hoch und es gibt einen starken Herstellungskostenvorteil. Aus Marktsicht ist die Flüssiglithiumbatterie der Serie mit 5 mm und 6 mm Dicke viel höher als die Batterie mit 3 mm und 4 mm Dicke, aber der Preis ist viel niedriger. Theoretisch liegen die Materialkosten der Spezifikationen für 5 mm und 6 mm Dicke nahe an denen der Flüssigkeit. Die aktuellen Prozesskosten der Batterien der Serien 5 mm und 6 mm sind jedoch viel höher als die der Flüssigkeit. Daher ist es notwendig, mit der Flüssigkeit in dieser Spezifikation zu konkurrieren. Es gibt noch viele Entfernungen.

Die Hauptstruktur einer allgemeinen Batterie umfasst drei Elemente: eine positive Elektrode, eine negative Elektrode und einen Elektrolyten. Die sogenannte Polymer-Lithium-Ionen-Batterie bedeutet, dass mindestens eine oder mehrere der drei Hauptstrukturen ein Polymermaterial als Hauptbatteriesystem verwenden. In dem entwickelten Polymer-Lithium-Ionen-Batteriesystem wird das Polymermaterial hauptsächlich auf die positive Elektrode und den Elektrolyten aufgebracht. Das positive Elektrodenmaterial umfasst ein leitfähiges Polymer oder eine anorganische Verbindung, die in einer allgemeinen Lithiumionenbatterie verwendet wird, und der Elektrolyt kann ein fester oder kolloidaler Polymerelektrolyt oder ein organischer Elektrolyt sein, und die negative Elektrode ist üblicherweise eine Lithiummetall- oder Lithiumkohlenstoff-Zwischenschichtverbindung . Im Allgemeinen verwendet die Lithiumionen-Technologie einen flüssigen oder kolloidalen Elektrolyten, so dass eine starke Sekundärverpackung erforderlich ist, um den brennbaren Wirkstoff zu enthalten, was Gewicht und Kosten erhöht und auch die Dimensionsflexibilität einschränkt.

Die neue Generation von Polymer-Lithium-Ionen-Batterien kann in ihrer Form (dünnste 0,8 mm), beliebig flächenmäßig und beliebig geformt verdünnt werden, wodurch die Flexibilität des Batteriedesigns erheblich verbessert wird, so dass es den Anforderungen des Produkts entspricht. Eine Batterie jeder Form und Kapazität bietet Entwicklern von Anwendungsgeräten ein hohes Maß an Designflexibilität und Anpassungsfähigkeit bei Stromversorgungslösungen, um ihre Produktleistung zu maximieren. Gleichzeitig ist die Energieeinheit der Polymer-Lithium-Ionen-Batterie 50% höher als die der allgemeinen Lithium-Ionen-Batterie, und ihre Kapazität, Lebensdauer (mehr als 500-fach) und Umweltleistung sind im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien erheblich verbessert .

Lithiumbatterie mit Kohlefolie beschichtet

Zunächst die Materialbeschreibung

Die kohlenstoffbeschichtete Aluminiumfolie besteht aus einer leitfähigen Verbundpaste auf Kohlenstoffbasis und einer hochreinen elektronischen Aluminiumfolie im Transferbeschichtungsverfahren.

Zweitens der Anwendungsbereich

Hochleistungs-Lithiumbatterie mit feinteiligem Aktivmaterial

Lithiumeisenphosphat

Die positive Elektrode ist ein ternäres Feinpartikel / Lithium-Manganat.

Wird in Superkondensatoren, Lithium-Primärbatterien (Lithium, Lithium-Mangan, Lithium-Eisen, Knopf usw.) anstelle von geätzter Aluminiumfolie verwendet.

Drittens die Leistung der Batterie / des Kondensators

Unterdrücken Sie die Batteriepolarisation, reduzieren Sie thermische Effekte und verbessern Sie die Ratenleistung.

Reduzieren Sie den Innenwiderstand der Batterie und reduzieren Sie den dynamischen Innenwiderstandsanstieg des Zyklus erheblich.

Verbesserung der Konsistenz und Verlängerung der Batterielebensdauer;

Verbessern Sie die Haftung des aktiven Materials am Stromkollektor und senken Sie die Herstellungskosten des Polstücks.

Schutz des Stromkollektors vor Korrosion durch den Elektrolyten;

Verbessern Sie die Hoch- und Niedertemperaturleistung von Lithiumeisenphosphatbatterien und verbessern Sie die Verarbeitungsleistung von Lithiumeisenphosphat- und Lithiumtitanatmaterialien.

Viertens die empfohlenen Parameter

Das entsprechende beschichtete aktive Material D50 beträgt vorzugsweise nicht mehr als 4 bis 5 um, die Verdichtungsdichte beträgt nicht mehr als 2,25 g / cm und die spezifische Oberfläche liegt im Bereich von 13 bis 18 m² / g.

Fünftens die Vorsichtsmaßnahmen

1. Lagerungsanforderungen: In Umgebungen mit einer Temperatur von 25 ± 5 ° C und einer Luftfeuchtigkeit von nicht mehr als 50% sollte die Erosion der Aluminiumfolie durch Luft und Wasserdampf während des Transports vermieden werden.

2. Dieses Produkt ist in zwei Typen unterteilt, A und B. Die Hauptmerkmale jedes Produkts sind: A hat ein schwarzes Aussehen, die Dicke der herkömmlichen Beschichtung beträgt auf beiden Seiten 4 bis 8 um, die Leitfähigkeit ist stärker ausgeprägt; das Aussehen von B ist hellgrau, regelmäßig Die Beschichtungsdicke beträgt auf beiden Seiten 2 bis 3 um, der Beschichtungsbereich kann in weniger Schichten geschweißt werden und die Beschichtungsmaschine kann den Sprungspalt erkennen;

3.B (grau) beschichtete Kohlefolie kann direkt im Beschichtungsbereich mit Ultraschall verschweißt werden. Sie ist nur für gewickelte Batterieschweißlaschen (bis zu 2-3 Schichten Polstücke) geeignet. Die Ultraschallleistung und -zeit müssen jedoch genau eingestellt werden ;;

4. Die Wärmeableitung der Kohlenstoffschicht ist schlechter als die der Aluminiumfolie, daher ist es notwendig, die Bandgeschwindigkeit und die Backtemperatur beim Beschichten fein einzustellen.

5. Dieses Produkt hat eine erhebliche Verbesserung der Gesamtleistung von Lithiumbatterien und -kondensatoren, kann jedoch nicht als Hauptfaktor für die Änderung der Leistung einiger Aspekte der Batterie verwendet werden, z. B. der Energiedichte der Batterie, der Leistung bei hohen und niedrigen Temperaturen. Hochspannung und so weiter.

Polymer

Der Unterschied zwischen einer Polymer-Lithium-Ionen-Batterie und einer normalen Batterie liegt im Elektrolyten. In der ursprünglichen Konstruktion der 1970er Jahre wurden feste Polymerelektrolyte verwendet. Diese Art von Elektrolyt ähnelt einem Kunststofffilm und leitet keine Elektronen, ermöglicht jedoch einen Ionenaustausch (Atome oder Radikale, die geladen werden können). Der Polymerelektrolyt ersetzt die herkömmliche poröse Membran, die mit dem Elektrolyten imprägniert ist. Das Design des trockenen Polymerelektrolyten ermöglicht eine vereinfachte Montage, eine verbesserte mechanische Festigkeit der Batterie, Sicherheit und die Möglichkeit, eine ultradünne Geometrie herzustellen. Die Dicke einer einzelnen Batterie kann bis zu 1 mm betragen. Geräteentwickler können die Form und Größe der Batterie nach ihren Vorstellungen gestalten. Leider unterliegen Lithium-Ionen-Batterien aus festem Polymer ihrer schlechten elektrischen Leitfähigkeit. Der Innenwiderstand ist zu hoch, um den vom aktuellen Kommunikationsgerät benötigten hohen Impulsstrom bereitzustellen, und kann die Festplatte des Notebooks nicht ansteuern. Durch Erhitzen der Batterie auf 60 Grad Celsius steigt die Leitfähigkeit schnell an, aber solche Anforderungen sind für die Verwendung in tragbaren Geräten nicht geeignet.

Als Kompromiss wurden einige Gelelektrolyte eingeführt. Die meisten auf dem Markt verkauften Polymer-Lithium-Ionen-Batterien für Mobiltelefone sind Hybridbatterien mit Gelelektrolyten. Lithium-Ionen-Polymere werden verwendet, um dieses System so zu modifizieren, dass es die einzige Polymerstromquelle für tragbare Geräte ist.

Gesamtvorteil

Was ist der Unterschied zwischen einer lithium-ionen-polymer-batterie und einer allgemeinen Lithium-Ionen-Batterie nach Zugabe des Gelelektrolyten? Obwohl die Leistung der beiden Batterien sehr ähnlich ist, ersetzt das Lithiumionenpolymer die poröse Membran als einzigen Festelektrolyten. Gelelektrolyte erhöhen nur die Ionenleitfähigkeit. Polymer-Lithium-Ionen-Batterien sind nicht so beliebt, wie einige Analysten vorausgesagt haben. Seine Überlegenheit und niedrige Herstellungskosten wurden nicht anerkannt. Da sich seine Kapazität nicht verbessert hat, ist die Kapazität im Vergleich zu Standard-Lithium-Ionen-Batterien geringfügig verringert. Der Markt für Polymer-Lithium-Ionen-Batterien wird für Anwendungen wie ultradünne geometrische Netzteile wie Kreditkarten-Netzteile verwendet.

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