ข่าว บริษัท เกี่ยวกับ 【BAIDUN แบตเตอรี่】อายุการใช้งานแบตเตอรี่ลิเธียมแบบสามส่วนและข้อดีและข้อเสีย

สรุป

แบตเตอรี่ลิเธียมแบบไตรภาคคืออะไร?โดยธรรมชาติแล้ว ลิเธียมเป็นโลหะที่เบาที่สุดที่มีมวลอะตอมน้อยที่สุดน้ำหนักอะตอมของมันคือ 6.94g/mol และ ρ=0.53g/cm3ลิเธียมมีฤทธิ์ทางเคมีและสูญเสียอิเล็กตรอนได้ง่าย และถูกออกซิไดซ์เป็น Li+ ดังนั้นศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานจึงเป็นค่าลบสูงสุด -3.04

แบตเตอรี่ลิเธียมแบบไตรภาคคืออะไร?

โดยธรรมชาติแล้ว ลิเธียมเป็นโลหะที่เบาที่สุดที่มีมวลอะตอมน้อยที่สุดน้ำหนักอะตอมของมันคือ 6.94g/mol และ ρ=0.53g/cm3ลิเธียมมีฤทธิ์ทางเคมีและสูญเสียอิเล็กตรอนได้ง่าย และถูกออกซิไดซ์เป็น Li+ดังนั้น ศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานจึงเป็นค่าลบสูงสุด -3.045V และค่าเทียบเท่าไฟฟ้าเคมีจะเล็กที่สุด 0.26g/Ahลักษณะเฉพาะของลิเธียมเหล่านี้กำหนดว่าเป็นวัสดุที่มีพลังงานจำเพาะสูงแบตเตอรี่ลิเธียม Ternary หมายถึงแบตเตอรี่ลิเธียมรองที่ใช้โลหะทรานซิชันออกไซด์สามชนิด ได้แก่ นิกเกิล โคบอลต์ และแมงกานีสเป็นวัสดุอิเล็กโทรดบวกลิเธียมนิเคเลตที่มีความจุเฉพาะสูงและความปลอดภัยสูงและต้นทุนต่ำของลิเธียมแมงกาเนตใช้วิธีการผสมระดับโมเลกุล ยาสลบ การเคลือบ และการปรับเปลี่ยนพื้นผิวเพื่อสังเคราะห์นิกเกิลโคบอลต์ แมงกานีส และสารประกอบลิเธียม อินเตอร์คาเลชันออกไซด์ที่เสริมฤทธิ์กันหลายองค์ประกอบอื่นๆเป็นแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบรีชาร์จที่ได้รับการวิจัยและนำไปใช้อย่างกว้างขวาง

อายุแบตเตอรี่ลิเธียมแบบสามส่วน

อายุการใช้งานแบตเตอรี่ลิเธียมที่เรียกว่าหมายถึงความจุของแบตเตอรี่ลดลงเป็น 70% ของความจุปกติ (ความจุของแบตเตอรี่ที่อุณหภูมิห้อง 25 °C ความดันบรรยากาศมาตรฐานและคายประจุที่ 0.2C) หลังจากช่วงเวลาหนึ่ง ซึ่งถือได้ว่าเป็นบั้นปลายชีวิตในอุตสาหกรรม โดยทั่วไปอายุการใช้งานของวงจรจะคำนวณโดยจำนวนรอบของแบตเตอรี่ลิเธียมที่ชาร์จจนเต็มและคายประจุแล้วในกระบวนการใช้งาน ปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมีที่ไม่สามารถย้อนกลับได้เกิดขึ้นภายในแบตเตอรี่ลิเธียม ซึ่งทำให้ความจุลดลง เช่น การสลายตัวของอิเล็กโทรไลต์ การปิดใช้งานของวัสดุที่ใช้งาน การล่มสลายของโครงสร้างอิเล็กโทรดบวกและลบ และการลดลง ในจำนวนไอออนลิเธียมที่แทรกและสกัด ฯลฯ .การทดลองแสดงให้เห็นว่าอัตราการคายประจุที่สูงขึ้นจะทำให้ความจุลดลงเร็วขึ้นหากกระแสไฟออกต่ำกว่า แรงดันแบตเตอรี่จะใกล้เคียงกับแรงดันสมดุลและสามารถปล่อยพลังงานได้มากขึ้น

อายุการใช้งานตามทฤษฎีของแบตเตอรี่ลิเธียมแบบไตรภาคอยู่ที่ประมาณ 800 รอบ ซึ่งถือว่าปานกลางเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ลิเธียมแบบชาร์จไฟเชิงพาณิชย์ได้ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตอยู่ที่ประมาณ 2,000 รอบ ในขณะที่ลิเธียมไททาเนตกล่าวกันว่าสามารถเข้าถึง 10,000 รอบในปัจจุบัน ผู้ผลิตแบตเตอรี่กระแสหลักให้คำมั่นสัญญามากกว่า 500 ครั้ง (การชาร์จและการคายประจุภายใต้เงื่อนไขมาตรฐาน) ในข้อกำหนดของแบตเตอรี่แบบไตรภาคอย่างไรก็ตาม หลังจากประกอบแบตเตอรี่เป็นก้อนแบตเตอรี่แล้ว เนื่องจากปัญหาความสม่ำเสมอ แรงดันไฟหลักและภายใน ความต้านทานจะไม่เท่ากันทุกประการ และอายุการใช้งานของแบตเตอรี่อยู่ที่ประมาณ 400 เท่าผู้ผลิตแนะนำว่าหน้าต่างการใช้ SOC คือ 10%~90%ไม่แนะนำให้ชาร์จและคายประจุแบบลึก มิฉะนั้น จะทำให้เกิดความเสียหายอย่างถาวรต่อโครงสร้างบวกและลบของแบตเตอรี่หากคำนวณโดยประจุตื้นและคายประจุตื้น อายุการใช้งานของวงจรจะอยู่ที่อย่างน้อย 1,000 ครั้งนอกจากนี้ หากแบตเตอรี่ลิเธียมถูกคายประจุบ่อยครั้งในสภาพแวดล้อมที่มีอัตราสูงและอุณหภูมิสูง อายุการใช้งานแบตเตอรี่จะลดลงอย่างมากเหลือน้อยกว่า 200 เท่า

ข้อดีและข้อเสียของแบตเตอรี่ลิเธียมแบบไตรภาค

แบตเตอรีลิเธียมแบบไตรภาคค่อนข้างสมดุลในแง่ของความจุและความปลอดภัย และเป็นแบตเตอรี่ที่มีประสิทธิภาพโดยรวมที่ยอดเยี่ยมหน้าที่หลัก ข้อดีและข้อเสียขององค์ประกอบโลหะทั้งสามมีดังนี้:

Co3+: ลดพื้นที่ผสมไอออนบวก ปรับโครงสร้างชั้นของวัสดุให้เสถียร ลดค่าอิมพีแดนซ์ เพิ่มการนำไฟฟ้า และปรับปรุงประสิทธิภาพของวงจรและอัตรา

Ni2+: สามารถเพิ่มความจุของวัสดุได้ (เพิ่มความหนาแน่นพลังงานปริมาตรของวัสดุ) และเนื่องจากรัศมี Li และ Ni ที่ใกล้เคียงกัน Ni ที่มากเกินไปจะทำให้ลิเธียมและนิกเกิลผสมกันเนื่องจากปรากฏการณ์ความคลาดเคลื่อนของ Li และความเข้มข้นของนิกเกิลไอออนในชั้นลิเธียม ยิ่งค่ามาก ยิ่งยากต่อการขจัดลิเธียมในโครงสร้างชั้น ส่งผลให้ประสิทธิภาพทางไฟฟ้าเคมีต่ำ

Mn4+: ไม่เพียงแต่สามารถลดต้นทุนของวัสดุเท่านั้น แต่ยังสามารถปรับปรุงความปลอดภัยและความเสถียรของวัสดุได้อีกด้วยอย่างไรก็ตาม ปริมาณ Mn ที่สูงเกินไปจะสร้างเฟสสปิเนลได้อย่างง่ายดายและทำลายโครงสร้างที่เป็นชั้น ลดความจุและลดรอบ

ความหนาแน่นของพลังงานสูงเป็นข้อได้เปรียบที่ใหญ่ที่สุดของแบตเตอรี่ลิเธียมแบบไตรภาค และแพลตฟอร์มแรงดันไฟฟ้าเป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญของความหนาแน่นของพลังงานแบตเตอรี่ ซึ่งจะกำหนดประสิทธิภาพพื้นฐานและต้นทุนของแบตเตอรี่ยิ่งแพลตฟอร์มแรงดันไฟฟ้าสูง ความจุจำเพาะก็จะยิ่งมากขึ้น ดังนั้นปริมาณ น้ำหนัก และแม้แต่แบตเตอรี่ของแอมแปร์ที่เท่ากัน แบตเตอรี่ลิเธียมแบบไตรภาคที่มีแพลตฟอร์มแรงดันไฟฟ้าสูงกว่าจะมีอายุการใช้งานแบตเตอรี่ยาวนานขึ้นแพลตฟอร์มแรงดันไฟฟ้าดิสชาร์จของแบตเตอรี่ลิเธียมแบบไตรภาคเดี่ยวนั้นสูงถึง 3.7V ลิเธียมโซเดียมฟอสเฟตคือ 3.2V และลิเธียมไททาเนตเพียง 2.3Vดังนั้น จากมุมมองของความหนาแน่นของพลังงาน แบตเตอรี่ลิเธียมแบบไตรภาคจึงดีกว่าลิเธียมไอรอนฟอสเฟต ลิเธียมแมงกาเนตหรือลิเธียมไททาเนตจึงมีข้อดีอย่างยิ่ง

ความปลอดภัยต่ำและอายุการใช้งานสั้นเป็นข้อบกพร่องหลักของแบตเตอรี่ลิเธียมแบบไตรภาค โดยเฉพาะอย่างยิ่งประสิทธิภาพด้านความปลอดภัย ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญที่จำกัดการจับคู่ขนาดใหญ่และการใช้งานแบบบูรณาการขนาดใหญ่การทดสอบจริงจำนวนมากแสดงให้เห็นว่าเป็นการยากสำหรับแบตเตอรี่แบบไตรภาคที่มีความจุมากกว่าที่จะผ่านการทดสอบความปลอดภัย เช่น การฝังเข็มและการชาร์จไฟเกินนี่เป็นเหตุผลว่าทำไมโดยทั่วไปมักใช้องค์ประกอบแมงกานีสมากขึ้นในแบตเตอรี่ความจุสูง หรือแม้แต่ผสมกับลิเธียมแมงกานีสวงจรชีวิต 500 ครั้งอยู่ตรงกลางของแบตเตอรี่ลิเธียม ดังนั้นการใช้งานหลักของแบตเตอรี่ลิเธียมแบบไตรภาคคือผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค เช่น ดิจิตอล 3C