Classificazione delle batterie al litio ternarie

Panoramica della batteria al litio ternaria

Esistono molti tipi di materiali catodici per batterie agli ioni di litio. In base ai diversi materiali catodici, possono essere suddivisi in ossido di litio e cobalto, manganato di litio, materiali ternari, fosfato di ferro e litio e titanato di litio. Batteria al litio ternaria si riferisce a una batteria al litio che utilizza tre ossidi di metalli di transizione di nichel, cobalto e manganese come materiali per elettrodi positivi. Poiché combina i vantaggi dell'ossido di litio-cobalto, dell'ossido di litio-nichel e del manganato di litio, le sue prestazioni sono migliori di quanto sopra Qualsiasi materiale catodico a componente singolo. L'analisi sperimentale mostra che i tre elementi con valenze diverse formano una struttura a superreticolo e c'è un evidente effetto sinergico tra i tre componenti, che rende il materiale più stabile e la piattaforma di scarica è alta quanto 3,6 V, quindi è considerata la più promettente. Uno dei materiali per elettrodi positivi. Batterie ternarie hanno eccellenti proprietà elettrochimiche come elevata densità di energia, buona sicurezza e stabilità, supporto per scariche ad alta velocità, ecc., nonché un moderato vantaggio in termini di costi. È stato ampiamente utilizzato e ha mostrato un forte potenziale di sviluppo nel campo dell'energia batterie al litio come robot intelligenti, veicoli logistici AGV, droni e veicoli a nuove energie.

Attualmente, la ricerca sui materiali ternari si concentra principalmente sulla preparazione di precursori, sulla sintesi di materiali e sulla relazione tra prestazioni elettrochimiche e struttura. La maggior parte degli elementi metallici di transizione Ni, Co e Mn in questo materiale esiste negli stati di valenza di +2, +3 e +4, rispettivamente. Durante il processo di carica e scarica, solo Ni2+/Ni4+ e Co3+/Co4+ reagiscono e Mn sostanzialmente non reagisce. La partecipazione alle reazioni elettrochimiche svolge solo un ruolo nella stabilizzazione della struttura del materiale. Per quanto riguarda il metodo di preparazione, i metodi di sintesi comunemente utilizzati nel settore includono: metodo in fase solida ad alta temperatura, metodo di coprecipitazione, metodo sol-gel, metodo di sintesi idrotermica, metodo di combustione e simili. Il materiale ternario è un batteria al litio materiale catodico con eccellenti prestazioni complete. Modificando il rapporto molare dei tre materiali entro un certo intervallo e aggiungendo additivi corrispondenti (legante, agente conduttivo, collettore di corrente, ecc.), può essere ottenuto in un certo intervallo. Da un lato, ha caratteristiche di prestazioni eccezionali, come potenza batteria al litio ternaria, batteria al litio ternaria di capacità, temperatura ultra bassa batteria al litio ternaria e così via.

Batteria ai polimeri di litio ternari

Batteria ai polimeri di litio ternari si riferisce a una batteria al litio con un materiale elettrodico positivo ternario che utilizza manganato di nichel cobalto litio (Li(NiCoMn)O2) e un elettrolita polimerico in gel. Come mezzo di trasporto per il movimento degli ioni, l'elettrolita è generalmente composto da solvente e litio sale. L'elettrolita del litio secondario batteria comprende principalmente elettrolita liquido, elettrolita liquido ionico, elettrolita polimerico solido ed elettrolita polimerico in gel. Gel polimero gli elettroliti sono costituiti da polimeri, solventi organici e sali di litio e vengono preparati mescolando elettroliti organici e matrici polimeriche solide. Poiché esiste sotto forma di gel, presenta i vantaggi sia dell'elettrolita solido che dell'elettrolita liquido. Poiché l'elettrolita è confinato nella catena polimerica, presenta anche un'elevata conduttività ionica (fino a 10%) in un ampio intervallo di temperatura. -3S/cm). Il suo più grande vantaggio è l'elevata resistenza meccanica della membrana e la pellicola fornisce un'ampia superficie. Più sottile è la pellicola, maggiore è la densità di energia perché più specie attive possono essere incorporate nella batteria. Inoltre, anche la sua stabilità elettrochimica è molto buona ed è resistente alle alte temperature. La maggior parte delle batterie ad alta temperatura sul mercato utilizza polimero elettroliti.

Batteria al litio a potenza ternaria

Il cosiddetto potere batteria significa che la batteria supporta scariche ad alta velocità e alta corrente, ha un'elevata densità di potenza e rilascia più energia per unità di tempo. La capacità di scarica a velocità si riferisce alla capacità di mantenere batteria capacità quando la velocità di carica e scarica aumenta. La velocità di carica e scarica è rappresentata da xC, 1C significa che la capacità nominale della batteria può essere utilizzata in 1h, mentre la velocità di scarica a 2C può essere utilizzata per 30min.

La potenza/prestazione di una batteria è strettamente correlata alla batteria progettazione ed è influenzata da molti fattori, come elettrolita, separatore, tipo di materiale attivo, dimensione delle particelle attive, ecc. Tra questi fattori, lo spessore dell'elettrodo è il fattore principale che influenza la capacità di scarica ad alta corrente. La capacità di scarica della velocità può essere notevolmente migliorata rendendo gli elettrodi più sottili, poiché gli elettrodi sottili hanno meno impedenza elettronica e ionica al loro interno, tuttavia l'assottigliamento degli elettrodi comporta una minore massa di materiale attivo all'interno degli elettrodi e quindi una riduzione della capacità della batteria. Pertanto, la principale sfida tecnica della potenza ternaria batteria al litio è quello di aumentare la capacità di scarica di corrente elevata senza ridurre la capacità.

Per la potenza ternaria batteria al litio, quella con più ricerche e la tecnologia più matura è la giapponese Panasonic Corporation. La scarica a 30 °C può essere già raggiunta nella fase sperimentale, e la velocità di scarica della potenza Batteria al litio ternaria 18650 è stato commercializzato con successo e prodotto in serie. Fino a 12C, la capacità è anche fino a 3300mAh. Ci sono anche produttori nazionali per ottenere una velocità di scarica più elevata, ma la stabilità della batteria deve essere migliorata, soprattutto dopo un periodo di utilizzo, il suo ciclo di vita e la capacità di scarica della velocità saranno notevolmente ridotti. È stato segnalato che le prestazioni della velocità di batterie al litio può essere migliorato mediante metodi quali il rivestimento e la modifica delle particelle.

Batteria al litio ternaria a bassa temperatura

La caratteristica di temperatura della batteria è un indicatore dell'affidabilità della batteria e le prestazioni della batteria possono anche essere valutate modificando la temperatura ambiente. Le caratteristiche a bassa temperatura di batterie al litio sono principalmente studiati dalle caratteristiche di scarica a bassa temperatura e dal ciclo di vita. La cosa più importante per le batterie a bassa temperatura è mantenere la fluidità dei materiali in condizioni di bassa temperatura, in modo che gli ioni di litio possano spostarsi liberamente tra gli elettrodi positivo e negativo per realizzare la carica e la scarica della batteria. Ad esempio, l'utilizzo di un elettrolita con un basso punto di fusione e la riduzione delle dimensioni delle particelle del materiale attivo miglioreranno le prestazioni a bassa temperatura della batteria. Questo perché l'aumento del canale degli ioni di litio compensa in una certa misura il lento movimento degli ioni di litio a basse temperature.

Attualmente, batteria al litio ternaria i produttori nazionali ed esteri possono sostanzialmente raggiungere una temperatura di scarico di -20 gradi, e la capacità di scarico è maggiore di 50%, e la durata del ciclo è di circa 400 volte, il che può soddisfare pienamente le esigenze di normali elettrodomestici e scenari di consumo energetico. Tuttavia, in prodotti speciali come attrezzature aerospaziali e militari, o in ambienti molto freddi come montagne settentrionali e alte, batterie al litio deve essere in grado di raggiungere temperature operative di scarica inferiori per soddisfare condizioni operative difficili. Lo Special Cell Research Institute di Dongguan Juda Electronics Co., Ltd. ha riunito un gran numero di esperti elettrochimici e professori di ingegneria senior nel settore. Con un forte team di R&S, ha sviluppato con successo una scarica a bassa temperatura di -40 gradi e la capacità di scarica è pari a 67%. Temperatura ultra bassa batterie al litio sono destinati principalmente ad applicazioni militari e speciali e hanno raggiunto con successo la produzione commerciale di massa.