Lithiumbatterijen met een laag toerental zijn zo heet, maar begrijpt u lithiumbatterijen echt?

Wat is een lithiumbatterij?

Lithiumbatterij is een type batterij dat lithiummetaal of lithiumlegering gebruikt als negatief elektrodemateriaal en een niet-waterige elektrolytoplossing gebruikt. De eerste lithiumbatterij was afkomstig van de grote uitvinder Edison. Vanwege de zeer actieve chemische eigenschappen van lithiummetaal stellen de verwerking, opslag en het gebruik van lithiummetaal zeer hoge milieueisen. Daarom zijn lithiumbatterijen lange tijd niet gebruikt. Tegenwoordig is lithiumbatterij de mainstream geworden, het wordt vergeleken als het hart van elektrische voertuigen.

Lithiumbatterijen zijn over het algemeen onderverdeeld in twee categorieën: 1. Lithium-metaalbatterijen: Lithium-metaalbatterijen gebruiken over het algemeen mangaandioxide als het positieve elektrodemateriaal, lithiummetaal of zijn gelegeerde metaal als het negatieve elektrodemateriaal en gebruiken een niet-waterige elektrolytoplossing. 2. Lithium-ionbatterijen: Lithium-ionbatterijen gebruiken over het algemeen metaaloxide van een lithiumlegering als het positieve elektrodemateriaal, grafiet als het negatieve elektrodemateriaal en niet-waterige elektrolyt.

Hoewel de energiedichtheid van lithium-metaalbatterijen hoog is, kan deze theoretisch 3860 watt / kg bereiken. Vanwege zijn onvoldoende stabiliteit en onvermogen om op te laden, kan hij echter niet worden gebruikt als stroombatterij voor herhaaldelijk gebruik. De lithium-ionbatterij is ontwikkeld als hoofdstroombatterij vanwege zijn oplaadvermogen. Vanwege de combinatie van verschillende elementen vertoont de samenstelling van het positieve elektrodemateriaal echter grote verschillen in verschillende aspecten, wat heeft geleid tot meer geschillen over de route van het positieve elektrodemateriaal in de industrie.

Meestal zijn de stroombatterijen waar we het het meest over hebben voornamelijk lithium-ijzerfosfaat-batterijen, lithium-mangaanoxide-batterijen, lithium-kobalt-oxide-batterijen en ternaire lithium-batterijen (ternaire nikkel-kobalt-mangaan).

De bovenstaande typen batterijen hebben hun voor- en nadelen, die globaal als volgt kunnen worden samengevat:

Ternair lithium:

Voordelen: hoge energiedichtheid, hoge tikdichtheid.

Nadelen: slechte veiligheid, slechte weerstand tegen hoge temperaturen, slechte levensduur, slechte ontlading met hoog vermogen en giftige elementen (de temperatuur stijgt sterk na opladen en ontladen met hoog vermogen van ternaire lithiumbatterijen, en het vrijkomen van zuurstof na hoge temperatuur is zeer eenvoudig verbranden).

Lithium-ijzerfosfaat:

Voordelen: lange levensduur, hoge laad- en ontlaadsnelheid, goede veiligheid, goede prestaties bij hoge temperaturen, onschadelijke elementen, lage kosten.

Nadelen: lage energiedichtheid, lage tikdichtheid (bulkdichtheid).

Lithium-mangaanoxide:

Voordelen: hoge tapdichtheid en lage kosten.

Nadelen: slechte hoge temperatuurbestendigheid, de temperatuur stijgt sterk na langdurig gebruik van lithiummanganaat en de levensduur van de batterij wordt ernstig verzwakt (zoals de elektrische Nissan LEAF).

Lithiumkobaltoxide: meestal gebruikt in 3C-producten, met extreem slechte veiligheid en niet geschikt voor powerbatterijen.

Nu is de industrie voor elektrische voertuigen met lage snelheid verschenen in de lithiumbatterijmodellen, die voornamelijk twee soorten lithiumijzerfosfaat en ternair lithium gebruiken, dus vandaag zullen we ons concentreren op de twee soorten ternaire lithium- en lithiumijzerfosfaatbatterijen.

　01

Lithium-ijzerfosfaatbatterij: volwassen maar niet voldoende

Lithium-ijzerfosfaat-elektrodemateriaal is momenteel het veiligste kathodemateriaal voor lithium-ionbatterijen. Bovendien kan zijn levensduur meer dan 2000 keer bedragen. Het kan worden gebruikt voor standaard opladen (5 uur tarief) en kan 2000 cycli bereiken. Bovendien zullen veel fabrikanten lithium-ijzerfosfaatbatterijen voor verschillende factoren gebruiken vanwege de volwassen industrie en de prijstechnologiedrempel en de afname van de technologie. Men kan zeggen dat de opkomst van nieuwe energievoertuigen een onlosmakelijke relatie heeft met lithiumijzerfosfaatbatterijen.

Lithium-ijzerfosfaatbatterijen hebben echter een fatale tekortkoming, dat wil zeggen slechte prestaties bij lage temperaturen, zelfs als ze een nanoformaat hebben en een koolstofcoating hebben, is dit probleem niet opgelost. Studies hebben aangetoond dat als een batterij met een capaciteit van 3500 mAh wordt gebruikt in een omgeving van -10 ° C, na minder dan 100 laad-ontlaadcycli, het vermogen sterk zal afnemen tot 500 mAh, wat in feite wordt gesloopt. Dit is inderdaad geen goede zaak voor het uitgestrekte grondgebied van ons land' en de uitgebreide nationale omstandigheden waar er inderdaad meer lage temperaturen zijn in de winter.

Bovendien zijn de kosten van materiaalvoorbereiding en batterijproductie relatief hoog, is de batterijopbrengst laag en is de consistentie slecht. Dit is ook een belangrijke reden waarom veel puur elektrische voertuigen de nominale waarde niet kunnen halen. Daarom kunnen we zien dat veel binnenlandse nieuwe energievoertuigen (puur elektrisch of hybride elektrisch), of sommige relatief goedkope nieuwe energievoertuigen, om verschillende redenen voor lithiumijzerfosfaatbatterijen zullen kiezen. Men kan zeggen dat het gebruik van lithiumijzerfosfaatbatterijen een onuitwisbare basis heeft voor de massaproductie en promotie van nieuwe energievoertuigen.

　02

Ternaire polymeer-lithiumbatterij: een rusteloze toekomst

Ternaire lithium-polymeerbatterij verwijst naar een lithiumbatterij die lithium-nikkel-kobalt-manganaat (Li (NiCoMn) O2) gebruikt als het kathodemateriaal. Het precursorproduct van het ternaire composietkathodemateriaal is nikkelzout, kobaltzout en mangaanzout. Als grondstof kan de verhouding tussen nikkel, kobalt en mangaan aan de binnenkant worden aangepast aan de werkelijke behoeften. Ternaire lithiumbatterijen hebben een grotere energiedichtheid, maar hun veiligheid wordt vaak in twijfel getrokken.

De reden hiervoor is dat hoewel deze twee materialen zullen ontbinden wanneer ze een bepaalde temperatuur bereiken, het ternaire lithiummateriaal zal ontbinden bij een lagere temperatuur van 200 graden, terwijl het lithiumijzerfosfaatmateriaal ongeveer 800 graden is. En de chemische reactie van het ternaire lithiummateriaal is intenser, het zal zuurstofmoleculen vrijgeven en de elektrolyt zal snel verbranden onder invloed van hoge temperatuur, waardoor een kettingreactie ontstaat. Simpel gezegd, ternaire lithiummaterialen hebben meer kans om in brand te vliegen dan lithiumijzerfosfaatmaterialen. Maar er moet worden opgemerkt dat we het hebben over materialen, niet over batterijen die eindproducten zijn geworden.

Vanwege de potentiële veiligheidsrisico's van ternaire lithiummaterialen, werken fabrikanten ook hard om ongevallen te voorkomen. Volgens de gemakkelijke pyrolyse-eigenschappen van ternaire lithiummaterialen, zullen fabrikanten veel bescherming tegen overbelasting (OVP), bescherming tegen ontlading (UVP), bescherming tegen te hoge temperatuur (OTP) en bescherming tegen overstroom (OCP) doen. inspanning. Daarom moet bij het incident met zelfontbranding worden overwogen of de functies van de fabrikant' s in deze schakels aanwezig zijn, in plaats van simpelweg voedsel op te geven vanwege verstikking.

Dus wat is het huidige gebruik van deze twee batterijen? Laat' s focussen op een set gegevens. In november vorig jaar bedroeg de geïnstalleerde capaciteit van elektrische bussen met lithiumijzerfosfaatbatterijen 64,9% en de geïnstalleerde capaciteit van ternaire lithiumbatterijen slechts 27,6%. Integendeel, op de markt voor puur elektrische personenauto's bedroeg de geïnstalleerde capaciteit van ternaire lithiumbatterijen in november vorig jaar meer dan 76%.

Theoretisch zou de batterij die we nodig hebben een hoge energiedichtheid, hoge volumedichtheid, goede veiligheid, hoge temperatuur- en lage temperatuurbestendigheid, lange levensduur, niet-giftig en onschadelijk, krachtig opladen en ontladen moeten hebben en alle voordelen en lage kosten. Maar er is momenteel geen dergelijke batterij, dus er is een afweging tussen de voor- en nadelen van verschillende soorten batterijen. Bovendien hebben verschillende elektrische voertuigen verschillende eisen aan accu's, dus welke accu meer geschikt is, hangt af van je eigen keuze!