Yüksək keyfiyyətli litium-ion batareyalara olan tələblər nələrdir? Ümumiyyətlə, uzun ömür, yüksək enerji sıxlığı və etibarlı təhlükəsizlik performansı yüksək keyfiyyətli lityum-ion batareyanın ölçülməsi üçün ön şərtdir. Lityum-ion batareyalar hazırda gündəlik həyatın bütün sahələrində istifadə olunur, lakin istehsalçı və ya marka fərqlidir. İstehsal prosesi standartları və istehsal materialları ilə yaxından əlaqəli olan lityum-ion batareyaların xidmət müddəti və təhlükəsizlik göstəricilərində bəzi fərqlər var; Aşağıdakı şərtlər yüksək keyfiyyətli lityum-ionun şərtləri olmalıdır;

1. Uzun xidmət müddəti

İkinci dərəcəli batareyanın ömrü iki göstəricidən ibarətdir: dövrü və təqvim ömrü. Dövr ömrü, batareyanın istehsalçı tərəfindən vəd edilmiş dövrlərin sayını yaşadıqdan sonra qalan tutumun hələ də 80%-dən çox və ya bərabər olması deməkdir. Təqvim ömrü, istifadə edilməməsindən asılı olmayaraq, istehsalçının vəd etdiyi müddət ərzində qalan tutumun 80% -dən az olmamasını nəzərdə tutur.

Həyat, güc lityum batareyalarının əsas göstəricilərindən biridir. Bir tərəfdən, batareyanın dəyişdirilməsinin böyük bir hərəkəti həqiqətən də əziyyətlidir və istifadəçi təcrübəsi yaxşı deyil; digər tərəfdən, əsas etibarilə həyat bir xərc problemidir.

Lityum-ion batareyanın ömrü, batareyanın tutumunun bir müddət istifadə edildikdən sonra nominal tutuma (25 ° C olan otaq temperaturunda, standart atmosfer təzyiqində və 70C-də boşalmış batareya tutumunun 0.2% -də) azalması deməkdir. və həyatı həyatın sonu hesab etmək olar. Sənayedə, dövrün ömrü ümumiyyətlə tam doldurulmuş və boşaldılmış lityum-ion batareyaların dövrlərinin sayı ilə hesablanır. İstifadə prosesində, lityum-ion batareyanın içərisində geri dönməz elektrokimyəvi reaksiya baş verir ki, bu da elektrolitin parçalanması, aktiv materialların deaktivləşməsi, pozitiv və mənfi elektrod strukturlarının çökməsi kimi tutumun azalmasına səbəb olur. lityum ionlarının sayının azalmasına səbəb olur. Gözləmək. Təcrübələr göstərir ki, daha yüksək boşalma dərəcəsi tutumun daha sürətli azalmasına səbəb olacaq. Boşalma axını aşağı olarsa, batareya gərginliyi tarazlıq gərginliyinə yaxın olacaq və bu da daha çox enerji buraxa bilər.

Üçlü lityum-ion batareyanın nəzəri ömrü, təxminən 800 dövrədir ki, bu da ticari təkrar doldurulan lityum-ion batareyalar arasında orta səviyyədədir. Lityum dəmir fosfat təxminən 2,000 dövrdür, lityum titanatın isə 10,000 dövrə çata biləcəyi deyilir. Hal -hazırda, əsas akkumulyator istehsalçıları, üçlü batareya hüceyrələrinin xüsusiyyətlərində 500 dəfədən çox (standart şəraitdə şarj və boşalma) vəd edir. Ancaq batareyalar bir batareya paketinə yığıldıqdan sonra tutarlılıq problemlərindən ötəri ən əhəmiyyətli faktorlar gərginlik və daxili müqavimət tam olaraq eyni ola bilməz və dövrü təxminən 400 dəfədir. Tövsiyə olunan SOC istifadə pəncərəsi 10%~ 90%-dir. Dərin doldurma və boşaltma tövsiyə edilmir, əks halda batareyanın müsbət və mənfi quruluşuna geri dönməz ziyan vuracaq. Sığ yük və dayaz boşalma ilə hesablanırsa, dövrün ömrü ən az 1000 dəfə olacaq. Bundan əlavə, əgər lityum-ion batareyalar tez-tez yüksək və yüksək temperaturlu mühitlərdə boşalırsa, batareyanın ömrü kəskin şəkildə 200 dəfədən az azalacaq.

2. Az təmir, daha aşağı istifadə dəyəri

Batareyanın özü, ən asan qiymət olan kilovat-saat üçün aşağı qiymətə malikdir. Yuxarıda göstərilənlərə əlavə olaraq, istifadəçilər üçün xərclərin həqiqətən aşağı olub -olmaması “elektrik enerjisinin tam ömrü dəyərindən” asılıdır.

“Elektrik enerjisinin tam ömrü dəyəri”, lityum batareyanın ümumi gücü, batareyanın tam ömrü ərzində istifadə edilə bilən ümumi güc miqdarını və ümumi qiymətini əldə etmək üçün dövrlərin sayına vurulur. batareya paketi, bütün ömrü boyu kilovat elektrik enerjisinin qiymətini əldə etmək üçün bu məbləğə bölünür.

Ümumiyyətlə danışdığımız 1,500 yuan/kWh kimi batareya qiyməti yalnız yeni batareya hüceyrəsinin ümumi enerjisinə əsaslanır. Əslində, həyat vahidi başına düşən elektrik enerjisinin dəyəri son müştərinin birbaşa faydasıdır. Ən intuitiv nəticə, eyni qiymətə eyni gücə malik iki batareya paketi alsanız, birinin 50 dəfə doldurulub boşaldıqdan sonra ömrünün sonuna çatacaq, digəri isə 100 dəfə doldurulub boşaldıqdan sonra yenidən istifadə oluna bilər. Bu iki batareya paketini daha ucuz olan bir baxışda görmək olar.

To put it bluntly, it is long life, durable and reduces costs.

In addition to the above two costs, the maintenance cost of the battery should also be considered. Simply consider the initial cost, select the problem cell, the later maintenance cost and labor cost are too high. Regarding the maintenance of the battery cell itself, it is important to refer to manual balancing. The BMS’s built-in equalization function is limited by the size of its own design equalization current, and may not be able to achieve the ideal balance between the cells. As time accumulates, the problem of excessive pressure difference in the battery pack will occur. In such situations, manual equalization has to be carried out, and the battery cells with too low voltage are charged separately. The lower the frequency of this situation, the lower the maintenance cost.

3. Yüksək enerji sıxlığı/yüksək güc sıxlığı

Enerji sıxlığı vahid ağırlıqda və ya vahid həcmdə olan enerjiyə aiddir; bir batareyanın orta vahid həcmi və ya kütləsi ilə ayrılan elektrik enerjisi. Ümumiyyətlə, eyni həcmdə, lityum-ion batareyaların enerji sıxlığı nikel-kadmiyum batareyalarından 2.5, nikel-hidrogen batareyalarından isə 1.8 dəfə çoxdur. Buna görə də, batareya tutumu bərabər olduqda, lityum-ion batareyalar nikel-kadmiyum və nikel-hidrogen batareyalarından daha yaxşı olacaq. Daha kiçik ölçü və daha yüngül çəki.

Batareya enerjisinin sıxlığı = batareya tutumu × boşaltma platforması/batareyanın qalınlığı/batareyanın eni/batareyanın uzunluğu.

Güc sıxlığı, vahid çəki və ya həcm üçün maksimum boşaltma gücünün dəyərinə aiddir. Yol nəqliyyat vasitələrinin məhdud məkanında yalnız sıxlığı artırmaqla ümumi enerji və ümumi güc təsirli şəkildə artırıla bilər. Bundan əlavə, mövcud dövlət subsidiyaları subsidiyaların səviyyəsini ölçmək üçün eşik olaraq enerji sıxlığı və güc sıxlığından istifadə edir və bu da sıxlığın əhəmiyyətini daha da gücləndirir.

Bununla birlikdə, enerji sıxlığı ilə təhlükəsizlik arasında müəyyən bir ziddiyyət var. Enerji sıxlığı artdıqca təhlükəsizlik həmişə yeni və daha çətin problemlərlə üzləşəcək.

4. Yüksək gərginlik

Qrafit elektrodları əsasən anod materialları kimi istifadə edildiyindən, litium-ion batareyalarının gərginliyi əsasən katot materiallarının maddi xüsusiyyətləri ilə müəyyən edilir. Lityum dəmir fosfat gərginliyinin yuxarı həddi 3.6V və üçlük lityum və lityum manqanat batareyalarının maksimum gərginliyi təxminən 4.2V-dir (növbəti hissə izah edəcək ki, niyə Li-ion batareyasının maksimum gərginliyi 4.2V-dən çox ola bilməz? ). Yüksək gərginlikli batareyaların inkişafı, lityum-ion batareyaların enerji sıxlığını artırmaq üçün texniki yoldur. Hüceyrənin çıxış gərginliyini artırmaq üçün yüksək potensiala malik müsbət elektrod materialı, aşağı potensiallı mənfi elektrod materialı və sabit yüksək gərginlikli elektrolit lazımdır.

5. Yüksək enerji səmərəliliyi

Şarj səmərəliliyi olaraq da adlandırılan Coulomb səmərəliliyi, eyni dövrdə batareyanın boşalma qabiliyyətinin şarj qabiliyyətinə nisbətinə aiddir. Yəni xüsusi gücü doldurmaq üçün xüsusi qabiliyyətin boşalma faizi.

Müsbət elektrod materialı üçün lityum daxiletmə/delitium tutumu, yəni boşaltma qabiliyyəti/yükləmə qabiliyyəti; mənfi elektrod materialı üçün, lityum çıxarma qabiliyyəti/lityum yerləşdirmə qabiliyyəti, yəni boşaltma qabiliyyəti/yükləmə qabiliyyəti.

During the charging process, electrical energy is converted into chemical energy, and during the discharging process, chemical energy is converted into electrical energy. There is a certain efficiency in the input and output of electrical energy during the two conversion processes, and this efficiency directly reflects the performance of the battery.

From the perspective of professional physics, Coulomb efficiency and energy efficiency are different. One is the ratio of electricity and the other is the ratio of work.

Saxlama batareyasının enerji səmərəliliyi və Coulomb səmərəliliyi, ancaq riyazi ifadədən bu ikisi arasında bir gərginlik əlaqəsi var. Şarj və boşalmanın orta gərginliyi bərabər deyil, boşalmanın orta gərginliyi ümumiyyətlə yükün orta gərginliyindən azdır

Batareyanın performansını batareyanın enerji səmərəliliyinə görə qiymətləndirmək olar. Enerji qənaətindən itirilmiş elektrik enerjisi əsasən istilik enerjisinə çevrilir. Buna görə də enerji səmərəliliyi iş zamanı batareyanın yaratdığı istiliyi təhlil edə bilər və sonra daxili müqavimət ilə istilik arasındakı əlaqəni təhlil edə bilər. Məlumdur ki, enerji səmərəliliyi batareyanın qalan enerjisini proqnozlaşdıra və batareyanın rasional istifadəsini idarə edə bilər.

Çünki giriş gücü çox vaxt aktiv maddəni yüklənmiş vəziyyətə çevirmək üçün istifadə edilmir, lakin bir hissəsi istehlak olunur (məsələn, geri dönməz yan reaksiyalar baş verir), buna görə də Coulomb səmərəliliyi tez -tez 100%-dən aşağı olur. Ancaq mövcud lityum-ion batareyalara gəldikdə, Coulomb səmərəliliyi əsasən 99.9% və daha yuxarıya çata bilər.

Təsir edən amillər: elektrolit parçalanması, interfeys passivasiyası, elektrod aktiv materialların strukturunda, morfologiyasında və keçiriciliyində dəyişikliklər Coulomb səmərəliliyini azaldacaq.

Əlavə olaraq qeyd etmək lazımdır ki, batareyanın azalması Coulomb -un səmərəliliyinə çox az təsir edir və temperaturla heç bir əlaqəsi yoxdur.

Cari sıxlıq vahid sahəyə keçən cərəyanın ölçüsünü əks etdirir. Cari sıxlıq artdıqca yığının keçdiyi cərəyan artır, daxili müqavimət səbəbindən gərginlik səmərəliliyi azalır və konsentrasiya polarizasiyasına və digər səbəblərə görə Coulomb səmərəliliyi azalır. Sonda enerji səmərəliliyinin azalmasına səbəb olur.

6. Yaxşı yüksək temperatur performansı

Lithium-ion batteries have good high-temperature performance, which means that the battery core is in a higher temperature environment, and the battery’s positive and negative materials, separators and electrolyte can also maintain good stability, can work normally at high temperatures, and the life will not be accelerated. High temperature is not easy to cause thermal runaway accidents.

Lityum-ion batareyanın temperaturu batareyanın istilik vəziyyətini göstərir və mahiyyəti lityum-ion batareyanın istilik əmələ gətirməsi və istilik ötürməsinin nəticəsidir. Lityum-ion batareyaların istilik xüsusiyyətlərini və fərqli şəraitdə istilik əmələ gətirmə və istilik ötürmə xüsusiyyətlərini öyrənmək, lityum-ion batareyaların içərisində ekzotermik kimyəvi reaksiyaların vacib yolunu dərk edə bilər.

Lityum-ion batareyaların həddindən artıq yüklənməsi və həddindən artıq yüklənməsi, sürətli yüklənmə və boşalma, qısa qapanma, mexaniki sui-istifadə şərtləri və yüksək temperaturlu termik şok daxil olmaqla təhlükəli davranışları, batareyanın içərisində təhlükəli yan reaksiyaları asanlıqla tetikleyebilir və istilik əmələ gətirərək mənfi və müsbət elektrodlar səthində passivasiya filmi.

Hüceyrə istiliyi 130 ° C-ə yüksəldikdə, mənfi elektrodun səthində olan SEI filmi parçalanaraq yüksək aktivliyə malik lityum karbon mənfi elektrodun elektrolitə məruz qalmasına səbəb olur. Bu, batareyanı yüksək riskli vəziyyətə gətirir.

Batareyanın daxili istiliyi 200 ° C -dən yuxarı qalxdıqda, pozitiv elektrod səthindəki pasivasiya filmi pozitiv elektrodu parçalayaraq oksigen əmələ gətirir və çox miqdarda istilik istehsal etmək və yüksək daxili təzyiq yaratmaq üçün elektrolitlə şiddətli reaksiyaya davam edir. . Batareyanın temperaturu 240 ° C -dən yuxarı olduqda, lityum karbon mənfi elektrod və bağlayıcı arasında şiddətli ekzotermik reaksiya müşayiət olunur.

Lityum-ion batareyaların temperatur problemi lityum-ion batareyaların təhlükəsizliyinə böyük təsir göstərir. İstifadə mühitinin özünün müəyyən bir temperaturu var və lityum ion batareyasının istiliyi də istifadə edildikdə görünəcək. Önəmli olan odur ki, temperatur litium-ion batareyanın daxilindəki kimyəvi reaksiyaya daha çox təsir edəcək. Çox yüksək temperatur hətta lityum-ion batareyanın ömrünü korlaya bilər və ağır hallarda lityum-ion batareyanın təhlükəsizlik problemlərinə səbəb olacaq.

7. Yaxşı aşağı temperatur performansı

Lityum-ion batareyaları aşağı temperaturda yaxşı performansa malikdir, yəni aşağı temperaturda, batareyanın içindəki lityum ionları və elektrod materialları hələ də yüksək aktivliyi, yüksək qalıq tutumu, azalmış boşalma qabiliyyətinin azalması və icazə verilən böyük şarj dərəcəsini saxlayır.

Temperatur düşdükcə, lityum-ion batareyanın qalan tutumu sürətlənmiş vəziyyətə düşür. Temperatur nə qədər aşağı olarsa, tutumun çürüməsi o qədər sürətli olar. Aşağı temperaturda zorla doldurulması son dərəcə zərərlidir və termal qaçış qəzalarına səbəb olmaq çox asandır. Aşağı temperaturda lityum ionlarının və elektrod aktiv maddələrin aktivliyi azalır və mənfi elektrod materialına lityum ionlarının daxil olma sürəti ciddi şəkildə azalır. Batareyanın icazə verilən gücünü aşan bir gücdə xarici enerji təchizatı doldurulduqda, mənfi elektrodun ətrafında çox miqdarda lityum ionları yığılır və elektroda daxil olan lityum ionları elektron almaq üçün çox gec olur və sonra birbaşa cihaza yerləşdirilir. Lityum elementar kristallar meydana gətirmək üçün elektrodun səthi. Dendrit böyüyür, birbaşa membrana nüfuz edir və müsbət elektrodu deşir. Müsbət və mənfi elektrodlar arasında qısa bir dövrə səbəb olur və bu da öz növbəsində termal qaçışa səbəb olur.

Boşaltma qabiliyyətinin ciddi şəkildə pisləşməsinə əlavə olaraq, lityum-ion batareyaları aşağı temperaturda doldurula bilməz. Aşağı temperaturda şarj edərkən, batareyanın qrafit elektrodunda lityum ionlarının interkalasiyası və lityum örtük reaksiyası bir-biri ilə rəqabət aparır. Aşağı temperatur şəraitində litium ionlarının qrafitdə yayılması maneə törədilir və elektrolitlərin keçiriciliyi azalır ki, bu da interkalizasiya sürətinin azalmasına səbəb olur və lityum örtük reaksiyasının qrafit səthində baş vermə ehtimalını artırır. Lityum-ion batareyaların aşağı temperaturda istifadə müddətinin azalmasının əsas səbəbləri daxili empedansın artması və litium ionlarının çökməsi səbəbindən tutumun pozulmasıdır.

8. Yaxşı təhlükəsizlik

Lityum-ion batareyaların təhlükəsizliyi yalnız daxili materialların dayanıqlılığını deyil, həm də batareyanın təhlükəsizliyi üçün köməkçi tədbirlərin effektivliyini ehtiva edir. Daxili materialların təhlükəsizliyi, yaxşı istilik sabitliyinə, elektrolit ilə elektrod materialı arasında yaxşı uyğunluğa və elektrolitin özünün yaxşı alov gecikdiriciliyinə malik olan müsbət və mənfi materiallara, diafraqma və elektrolitə aiddir. Təhlükəsizlik köməkçi tədbirləri, hüceyrənin təhlükəsizlik klapan dizaynına, sigorta dizaynına, istiliyə həssas müqavimət dizaynına və həssaslığa uyğundur. Tək bir hüceyrə uğursuz olduqdan sonra, arızanın yayılmasının qarşısını ala bilər və təcrid məqsədinə xidmət edə bilər.

9. Yaxşı tutarlılıq

Through the “barrel effect” we understand the importance of battery consistency. Consistency refers to the battery cells used in the same battery pack, the capacity, open circuit voltage, internal resistance, self-discharge and other parameters are extremely small, and the performance is similar. If the consistency of the battery cell with its own excellent performance is not good, its superiority is often smoothed out after the group is formed. Studies have shown that the capacity of the battery pack after grouping is determined by the smallest capacity cell, and the battery pack life is less than the life of the shortest cell.