Naon Ciri Batré Litium-Ion?
Kapasitas sareng Gaya Éléktromotif Bahan Batré Litium{0}}ion
Salila ngeusian-réaksi muatan tina batré ion litium-, ngan bahan aktif éléktroda positip jeung négatif nu ngalaman réaksi interkalasi/deinterkalasi litium, sedengkeun éléktrolit jeung bahan séjén henteu dikonsumsi. Ku alatan éta, poténsi bahan éléktroda positip jeung négatif malik interkalate/deinterkalate ion litium nangtukeun -tegangan sirkuit buka batré, sarta jumlah ion litium interkalating/deinterkalating nangtukeun kapasitas bahan aktip. Seueur pabrik batré litium-ion global sareng supplier batré litium-ion ngandelkeun ciri bahan ieu pikeun ngahontal produksi masal anu stabil sareng kinerja produk anu konsisten.
Pikeun éléktroda négatip, réaksi lumangsung nurutkeun Persamaan (1.2). Per mol karbon (12g), maksimal 1/6 mol ion litium tiasa diinterkalasi. Ku alatan éta, kapasitas spésifik téoritis karbon bahan éléktroda négatip nyaéta
1/6(mol)×96485(konstanta Faraday,C/mol)/12(g)=3400C/g=372(mA·h/g) (1,5)
Dina pamakéan sapopoé, tempo leungitna litium alatan adsorption sarta formasi film solid éléktrolit interphase (SEI), kapasitas husus achievable sabenerna bahan karbon nyaéta 300-345 mA · h / g. Pemasok batré litium -ion unggulan ngahontal tingkat ieu ngaliwatan formulasi grafit anu dioptimalkeun sareng prosés palapis anu tepat.
Pikeun bahan éléktroda positip, kapasitasna gumantung kana jumlah ion litium anu tiasa diekstrak / diselapkeun. Nyandak LiCoO₂ sabagé conto, nepi ka 1 mol ion litium per mol LiCoO₂ bisa ilubiung dina réaksina. Ku kituna, kapasitas spésifik téoritis LiCoO₂ (massa molekular rélatif 97,86) nyaéta
1(mol)×96485(C/mol)/97.86(g)=985.95C/g=273.9(mA·h/g) (1.6)
Dina prakna, pikeun ngajaga stabilitas kristal bahan LiCoO₂, umumna ngan 30%-60% ion litium ilubiung dina réaksi. Ku alatan éta, kapasitas spésifik sabenerna bahan LiCoO₂ nyaéta 137–164 mA·h/g. Produsén OEM batré litium-ion utama ngadalikeun jerona muatan sareng ngaleupaskeun ngaliwatan BMS canggih pikeun maksimalkeun umur siklus bari mastikeun kasalametan.
Pikeun litium beusi fosfat, 1 mol ion litium per mol litium beusi fosfat tiasa sapinuhna ilubiung dina réaksina. Ku alatan éta, kapasitas spésifik téoritis sareng aktual bahan fosfat beusi litium (massa molekular rélatif 157,8) nyaéta
1(mol)×96485(C/mol)/157.8(g)=611.44C/g=169.8(mA·h/g) (1.7)
Di alam, poténsi rédoks baku Li/Li⁺ nyaéta panghandapna, ngahontal -3,04 V (vs. éléktroda hidrogén baku). Pikeun bahan éléktroda négatif karbon, poténsi ékstraksi ion litium sareng sisipan caket kana poténsi kasatimbangan Li/Li⁺. Numutkeun téori éléktrokimia, dina suhu kamar, poténsi éléktroda E éléktroda négatip karbon nyaéta
E=E gelar + 0.02567 · ln[C(Li⁺)/C(Li,C₆)] (1.8)
dimana
E gelar - poténsi éléktroda baku;
C(Li⁺) - konsentrasi ion litium dina leyuran éléktrolit;
C(Li,C₆) - konsentrasi ion litium dina karbon éléktroda négatip.
Nalika konsentrasi ion litium dina leyuran sareng karbon éléktroda négatip caket, poténsi éléktroda éléktroda négatip sami sareng poténsi réduksi standar E gelar. Sacara umum, konsentrasi ion litium dina éléktrolit tetep, sahingga parobahan dina konsentrasi ion litium dina karbon éléktroda négatip bakal ngabalukarkeun parobahan poténsi éléktroda négatip. Ayeuna teu aya metode universal pikeun ngitung poténsi kasatimbangan tepat Li/C₆ kalayan nilai-nilai x anu béda-béda. Umumna ditangtukeun sacara ékspériméntal. Ékspérimén nunjukkeun yén poténsi delithiasi bahan dumasar grafit-umumna beda-beda antara 0–0,4 V (vs. Li/Li⁺), sahingga bahan éléktroda négatip rélatif cocog pikeun aplikasi. Gambar 1.2 nembongkeun kurva karakteristik muatan{10}}na tina éléktroda négatip grafit.
Pikeun bahan éléktroda positif LiCoO₂, prosés interkalasi/deinterkalasi litium mangrupa -réaksi fase tunggal. Salaku konsentrasi ion litium dina bahan éléktroda positif robah, poténsi éléktroda positif ogé robah. Nganggap konsentrasi ion litium dina éléktrolit nyaéta 1 mol/L, pikeun réaksi dina Persamaan (1.1), poténsi éléktroda positif E nyaéta
E=E gelar + 0.02567 · ln[C(Li⁺,CoO₂)/C(LiCoO₂)] (1.9)
dimana
E gelar - poténsi éléktroda baku;
C(LiCoO₂) - konsentrasi LiCoO₂ dina bahan éléktroda positif;
C(Li⁺,CoO₂) - konsentrasi Li⁺ jeung CoO₂ dina bahan éléktroda positif;
Nalika ion litium diekstrak, poténsi éléktroda positip nunjukkeun tren anu handap.
Prosés muatan-bahan litium beusi fosfat nyaéta konvérsi ti litium beusi fosfat jadi beusi fosfat sanggeus delithiasi.
Réaksi dina éléktroda litium beusi fosfat nyaéta
LiFePO₄ ↔ FePO₄ + Li⁺ + e⁻ (1.10)
Prosés interkalasi/deinterkalasi litium -ion nyaéta réaksi dua{1}}fase. Ku alatan éta, parobahan konsentrasi ion litium dina bahan éléktroda positip henteu mangaruhan parobahan poténsial éléktroda positip. Poténsi kasatimbangan na nyaéta
E=E gelar + 0.02567 · ln[C(FePO₄)/C(LiFePO₄)] (1.11)
Konsentrasi padet murni nyaéta 1. Dumasar parameter térmodinamikna, poténsi kasatimbangan téoritis nyaéta 3,4 V.
Kurva karakteristik muatan -istiméwa tina bahan litium beusi fosfat dipidangkeun dina Gambar 1.3.
Karakteristik Kinerja Batré Litium-Ion
Dibandingkeun jeung batré séjén, batré litium -ion boga ciri di handap ieu nu dipikawanoh lega ku distributor batré litium -ion jeung klien industri:
Kapadetan énergi anu luhur.Kapadetan énergi batré litium-ion ngahontal 100 W·h/kg jeung 200 W·h/L atawa leuwih. Batré ion litium-ternary cathode panganyarna geus ngahontal énergi spésifik massa 200 W·h/kg. Ngagunakeun -silikon nikel tinggi-bahan anoda jeung litium{9}}kaya bahan katoda, énergi spésifik massa diperkirakeun ngahontal 400 W·h/kg jeung dénsitas énergi volumetric 900 W·h/L, jauh ngaleuwihan accu tradisional. Ku alatan éta, batré ion litium{13}} loba dipaké dina produk éléktronik portabel jeung kandaraan listrik.
Tegangan sirkuit -buka luhur.Alatan pamakéan pangleyur organik non-air, tegangan sél tunggal-naék 3,6–3,8 V, nyaéta 2-3 kali lipat tina nikel-logam hidrida atawa nikel-batré cadmium. Ngamangpaatkeun-bahan katoda tegangan tinggi sacara éféktif bisa ningkatkeun tegangan operasi hiji sél jadi 4,5–5 V, nu mangrupa salah sahiji alesan penting pikeun kapadetan énergi luhur batré litium-ion.
Sanggup ngecas laju-na luhur.Contona, sadaya-batré ion litium-padat-kaasup éléktrolit polimér bisa ngahontal laju ngurangan di luhur 10C kalayan kaamanan anu hadé; batré litium -ion maké litium beusi fosfat salaku katoda bisa ngahontal 100C ngurangan.
Laju kaluaran sorangan{0}}rendah.Dina suhu kamar, -laju kaluaran bulanan batré litium-umumna kirang ti 10%, langkung handap tina nikel-batré hidrida logam (15%) sareng satengah tina batré nikel-kadmium. Laju kaluaran sorangan-aréa batré litium iron fosfat umumna kurang ti 3%.
Ramah lingkungan,teu ngandung timah, kadmium, raksa, atawa zat ngabahayakeun lianna, sarta teu ngotoran lingkungan.
Taya pangaruh memori.Épék mémori ngarujuk kana fenomena dimana kapasitas batréna turun nalika dicas deui sateuacan dicabut sapinuhna atanapi dianggo sateuacan dicas pinuh (efek mémori sanés kapasitasna rusak). Batré ion litium-euweuh pangaruh mémori.
kaamanan alus.Batré ion litium-umumna ngagunakeun bahan karbon salaku éléktroda négatif, nu boga poténsi éléktroda deukeut jeung litium logam. Ion litium tiasa malikkeun interkalasi sareng deinterkalasi dina karbon, pisan ngirangan kamungkinan déposisi logam litium sareng sacara signifikan ningkatkeun kaamanan batré. Dina taun-taun ayeuna, -aditif tahan seuneu,{4}}separator tahan seuneu, alat PTC (koefisien suhu positif), katup bukti -ledakan, sistem pangaturan batré, sareng téknologi sanés parantos ngajamin kasalametan batré litium-kalintang luhur.
Kahirupan siklus panjang.Daur hirup batré litium-umumna leuwih ti 500 siklus. Daur hirup batré litium beusi fosfat umumna 2000-3000 siklus. Nalika cocog sareng sistem bahan anoda kalayan kamampuan siklus anu luhur (sapertos litium titanate), langkung ti 10,000 siklus tiasa dihontal. Hal ieu ngajadikeun batré litium beusi fosfat pilihan pangalusna pikeun sistem batré panyimpen énérgi jeung -proyék ESS skala badag.
