Якія патрабаванні да якасных літый-іённых батарэй? Наогул кажучы, доўгі тэрмін службы, высокая шчыльнасць энергіі і надзейныя паказчыкі бяспекі з’яўляюцца абавязковымі ўмовамі для вымярэння высакаякаснага літый-іённага акумулятара. Літый-іённыя батарэі ў цяперашні час выкарыстоўваюцца ва ўсіх аспектах паўсядзённага жыцця, але вытворца або марка адрозніваюцца. Існуюць некаторыя адрозненні ў тэрмінах эксплуатацыі і бяспекі літый-іённых батарэй, якія цесна звязаны са стандартамі вытворчага працэсу і матэрыяламі вытворчасці; наступныя ўмовы павінны быць умовамі для высакаякаснага літый-іённага;

1. Працяглы тэрмін службы

Тэрмін службы другаснай батарэі ўключае два паказчыкі: тэрмін службы цыкла і тэрмін службы календара. Тэрмін службы цыкла азначае, што пасля таго, як акумулятар выпрабаваў колькасць цыклаў, абяцаных вытворцам, астатняя ёмістасць па -ранейшаму перавышае або роўная 80%. Каляндарны тэрмін азначае, што пакінутая ёмістасць не павінна быць меншай за 80% у тэрмін, абяцаны вытворцам, незалежна ад таго, выкарыстоўваецца яна ці не.

Тэрмін службы – адзін з ключавых паказчыкаў магутнасці літыевых батарэй. З аднаго боку, вялікае дзеянне па замене батарэі сапраўды клапотнае, і карыстацкі досвед дрэнны; з другога боку, прынцыпова, жыццё – гэта пытанне кошту.

Тэрмін службы літый-іённай батарэі азначае, што ёмістасць батарэі зніжаецца да намінальнай ёмістасці (пры пакаёвай тэмпературы 25 ° C, стандартным атмасферным ціску і 70% ёмістасці батарэі, разраджанай пры 0.2 ° C) пасля перыяду выкарыстання , а жыццё можна разглядаць як канец жыцця. У прамысловасці тэрмін службы цыкла звычайна разлічваецца па колькасці цыклаў цалкам зараджаных і разраджаных літый-іённых батарэй. У працэсе выкарыстання ўнутры літый-іённай батарэі адбываецца незваротная электрахімічная рэакцыя, якая прыводзіць да зніжэння ёмістасці, напрыклад, раскладання электраліта, дэзактывацыі актыўных матэрыялаў і разбурэння станоўчай і адмоўнай электродных структур прыводзяць да памяншэння колькасці ўмяшання іонаў літыя і дэінткаляцыі. Пачакай. Эксперыменты паказваюць, што больш высокая хуткасць разраду прывядзе да больш хуткага згасання магутнасці. Калі ток разраду нізкі, напружанне батарэі будзе блізкае да раўнаважнай, што можа вызваліць больш энергіі.

Тэарэтычны тэрмін службы патройнага літый-іённага акумулятара складае каля 800 цыклаў, што з’яўляецца сярэднім сярод камерцыйных акумулятарных літый-іённых батарэй. Фасфат жалеза літыя складае каля 2,000 цыклаў, у той час як тытанат літыя можа дасягнуць 10,000 500 цыклаў. У цяперашні час вытворцы асноўных акумулятараў абяцаюць больш за 400 разоў (зарад і разрад у стандартных умовах) у характарыстыках сваіх трохпакаёвых элементаў батарэі. Аднак пасля таго, як батарэі сабраны ў акумулятарную батарэю, з -за праблем з кансістэнцыяй найбольш важнымі фактарамі з’яўляюцца напружанне і ўнутранае супраціўленне. Рэкамендуемае акно выкарыстання SOC складае 10%~ 90%. Глыбокая зарадка і разрадка не рэкамендуюцца, інакш гэта прывядзе да незваротнага пашкоджання станоўчай і адмоўнай структуры батарэі. Калі ён разлічваецца па дробнай зарадцы і павярхоўнаму разраду, тэрмін службы цыкла складзе не менш за 1000 разоў. Акрамя таго, калі літый-іённыя батарэі часта разраджаюцца ў высокахуткасных і высокатэмпературных умовах, тэрмін службы батарэі рэзка скараціцца менш чым у 200 разоў.

2. Меншае абслугоўванне, меншы кошт выкарыстання

Сама батарэя мае нізкую цану за кілават-гадзіну, што з’яўляецца найбольш інтуітыўна зразумелым коштам. У дадатак да вышэйзгаданага, для карыстальнікаў сапраўды нізкая кошт залежыць ад “кошту электраэнергіі за поўны жыццёвы цыкл”.

«Поўны кошт электраэнергіі за ўвесь жыццёвы цыкл», агульная магутнасць літый -ёмістай батарэі памнажаецца на колькасць цыклаў, каб атрымаць агульную колькасць электраэнергіі, якая можа быць выкарыстана за ўвесь жыццёвы цыкл батарэі, і агульную цану акумулятар дзеліцца на гэтую суму, каб атрымаць цану за кілават электраэнергіі за ўвесь жыццёвы цыкл.

Цана батарэі, пра якую мы звычайна гаворым, напрыклад 1,500 юаняў/кВт.гадз, заснавана толькі на агульнай энергіі новага элемента батарэі. Фактычна кошт электраэнергіі на адзінку жыцця – гэта прамая выгада канчатковага спажыўца. Найбольш інтуітыўна зразумелым вынікам з’яўляецца тое, што калі вы купляеце дзве батарэі з аднолькавай магутнасцю па той жа цане, адна з іх скончыцца пасля 50 раз зарадкі і разрадкі, а другая можа быць выкарыстана паўторна пасля 100 раз зарадкі і разраду. Гэтыя два акумулятары можна ўбачыць з першага погляду, што танней.

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

Акрамя двух вышэйзгаданых выдаткаў, варта ўлічваць і кошт тэхнічнага абслугоўвання акумулятара. Проста падумайце аб першапачатковым кошце, абярыце праблемную вочка, пазнейшыя выдаткі на тэхнічнае абслугоўванне і кошт працы занадта высокія. Што тычыцца абслугоўвання самой батарэі, важна звярнуцца да ручной балансіроўцы. Убудаваная функцыя выраўноўвання BMS абмежавана памерамі ўласнага току выраўноўвання і не можа дасягнуць ідэальнага балансу паміж ячэйкамі. З часам назапашваецца праблема празмернага перападу ціску ў акумулятарнай батарэі. У такіх сітуацыях неабходна вырабіць ручное выраўноўванне, а акумулятарныя элементы з занадта нізкім напругай зараджаюцца асобна. Чым ніжэй частата такой сітуацыі, тым ніжэй кошт абслугоўвання.

3. Высокая шчыльнасць энергіі/высокая шчыльнасць магутнасці

Шчыльнасць энергіі – гэта энергія, якая змяшчаецца ў адзінцы вагі або адзінцы аб’ёму; электрычная энергія, вылучаная сярэднім адзінкавым аб’ёмам або масай батарэі. Наогул, у тым жа аб’ёме шчыльнасць энергіі літый-іённых батарэй у 2.5 разы больш, чым у нікель-кадміевых батарэй, і ў 1.8 раза-у нікель-вадародных. Такім чынам, калі ёмістасць акумулятара роўная, літый-іённыя батарэі будуць лепш, чым нікель-кадміевыя і нікель-вадародныя батарэі. Меншыя памеры і меншы вага.

Шчыльнасць энергіі батарэі = ёмістасць батарэі × разрадная платформа/таўшчыня батарэі/шырыня батарэі/даўжыня батарэі.

Шчыльнасць магутнасці азначае максімальную магутнасць разраду на адзінку вагі або аб’ёму. У абмежаванай прасторы дарожных транспартных сродкаў толькі за кошт павелічэння шчыльнасці можна эфектыўна палепшыць агульную энергію і агульную магутнасць. Акрамя таго, цяперашнія дзяржаўныя субсідыі выкарыстоўваюць шчыльнасць энергіі і шчыльнасць магутнасці ў якасці парога для вымярэння ўзроўню субсідый, што яшчэ больш узмацняе важнасць шчыльнасці.

Аднак паміж шчыльнасцю энергіі і бяспекай існуе пэўная супярэчнасць. З павелічэннем шчыльнасці энергіі бяспека заўсёды будзе сутыкацца з новымі і больш складанымі праблемамі.

4. Высокае напружанне

Паколькі графітавыя электроды ў асноўным выкарыстоўваюцца ў якасці анодных матэрыялаў, напружанне літый-іённых батарэй у асноўным вызначаецца характарыстыкамі матэрыялаў катодных матэрыялаў. Верхняя мяжа напружання літый-жалезнага фасфату складае 3.6 В, а максімальнае напружанне трохпакаёвых літыевых і літый-манганатных батарэй складае каля 4.2 В (у наступнай частцы будзе растлумачана, чаму максімальнае напружанне літый-іённай батарэі не можа перавышаць 4.2 В ). Распрацоўка высакавольтных акумулятараў-гэта тэхнічны шлях для літый-іённых батарэй для павелічэння шчыльнасці энергіі. Для павелічэння выхаднога напружання вочка неабходны матэрыял станоўчага электрода з вялікім патэнцыялам, адмоўны электрод з нізкім патэнцыялам і электраліт са стабільным высокім напругай.

5. Высокая энергаэфектыўнасць

Эфектыўнасць кулона, якая таксама называецца эфектыўнасцю зарадкі, адносіцца да суадносін ёмістасці разраду акумулятара да ёмістасці зарадкі на працягу таго ж цыклу. Гэта значыць працэнт разраду ўдзельнай магутнасці для зарадкі пэўнай магутнасці.

Для станоўчага матэрыялу электрода – гэта ўмяшчальнасць літыя/ёмістасць дэлітыя, гэта значыць разрадная ёмістасць/ёмістасць зарада; для матэрыялу адмоўнага электрода – гэта ёмістасць для выдалення літыя/ўмяшчальнасць літыя, гэта значыць разрадная ёмістасць/ёмістасць зарада.

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.

Энергаэфектыўнасць акумулятарнай батарэі і кулонаўская эфектыўнасць, але з матэматычнага выразу існуе сувязь напружання паміж імі. Сярэдняе напружанне зараду і разраду не роўнае, сярэдняе напружанне разраду звычайна меншае за сярэдняе напружанне зарада

Пра працаздольнасць акумулятара можна меркаваць па энергаэфектыўнасці акумулятара. У выніку захавання энергіі страчаная электрычная энергія ў асноўным ператвараецца ў цеплавую. Такім чынам, энергаэфектыўнасць дазваляе аналізаваць цяпло, якое выпрацоўваецца батарэяй падчас працоўнага працэсу, а затым можна прааналізаваць сувязь паміж унутраным супрацівам і цяплом. І вядома, што энергаэфектыўнасць дазваляе прадказаць пакінутую энергію батарэі і кіраваць рацыянальным выкарыстаннем батарэі.

Паколькі ўваходная магутнасць часта не выкарыстоўваецца для пераўтварэння актыўнага матэрыялу ў зараджаны стан, але частка яго спажываецца (напрыклад, адбываюцца незваротныя пабочныя рэакцыі), таму эфектыўнасць Кулона часта складае менш за 100%. Але што тычыцца сучасных літый-іённых батарэй, то эфектыўнасць Coulomb можа ў асноўным дасягаць 99.9% і вышэй.

Фактары, якія ўплываюць: распад электраліта, пасівацыя інтэрфейсу, змены ў структуры, марфалогіі і праводнасці актыўных матэрыялаў электродаў знізяць эфектыўнасць Кулона.

Акрамя таго, варта згадаць, што заняпад батарэі мала ўплывае на эфектыўнасць Кулона і мае мала агульнага з тэмпературай.

Шчыльнасць току адлюстроўвае памер току, які праходзіць на адзінку плошчы. З павелічэннем шчыльнасці току павялічваецца ток, які праходзіць па стэку, эфектыўнасць напружання зніжаецца з -за ўнутранага супраціву, а эфектыўнасць Кулона зніжаецца з -за палярызацыі канцэнтрацыі і іншых прычын. У рэшце рэшт прывядзе да зніжэння энергаэфектыўнасці.

6. Добрая высокая тэмпература

Літый-іённыя батарэі валодаюць добрымі высокатэмпературнымі характарыстыкамі, што азначае, што ядро ​​акумулятара знаходзіцца ў асяроддзі з больш высокімі тэмпературамі, а станоўчыя і адмоўныя матэрыялы батарэі, сепаратары і электраліт таксама могуць падтрымліваць добрую стабільнасць, нармальна працаваць пры высокіх тэмпературах і жыццё не паскорыцца. Высокая тэмпература няпроста выклікае аварыю з цеплатрасай.

Тэмпература літый-іённай батарэі паказвае цеплавы стан батарэі, а яе сутнасць-вынік генерацыі цяпла і цеплааддачы літый-іённай батарэі. Вывучэнне цеплавых характарыстык літый-іённых батарэй, іх выпрацоўкі цяпла і характарыстык цеплааддачы ў розных умовах можа дазволіць нам зразумець важны спосаб экзатэрмічных хімічных рэакцый унутры літый-іённых батарэй.

Небяспечныя паводзіны літый-іённых батарэй, уключаючы перазарадку і пераразрадку батарэі, хуткую зарадку і разрадку, кароткае замыканне, механічныя парушэнні і высокатэмпературны цеплавой шок, могуць лёгка выклікаць небяспечныя пабочныя рэакцыі ўнутры батарэі і вырабляць цяпло, непасрэдна знішчаючы негатыўныя і дадатныя электроды Плёнка пасівацыі на паверхні.

Калі тэмпература ячэйкі павышаецца да 130 ° C, плёнка SEI на паверхні адмоўнага электрода распадаецца, у выніку чаго высокаактыўны літый-вугляродны адмоўны электрод падвяргаецца ўздзеянню электраліта падвяргацца бурнай рэакцыі аднаўлення акіслення, і цяпло, якое гэта прымушае батарэю пераходзіць у стан высокай рызыкі.

Калі ўнутраная тэмпература батарэі падымаецца вышэй за 200 ° C, плёнка пасівацыі на паверхні станоўчага электрода раскладае станоўчы электрод для выпрацоўкі кіслароду і працягвае бурна рэагаваць з электралітам, вылучаючы вялікую колькасць цяпла і ўтвараючы высокі ўнутраны ціск . Калі тэмпература батарэі дасягае вышэй за 240 ° C, яна суправаджаецца бурнай экзатэрмічнай рэакцыяй паміж адмоўным электродам вугляроду літыя і злучным рэчывам.

Тэмпературная праблема літый-іённых батарэй мае вялікі ўплыў на бяспеку літый-іённых батарэй. У самой асяроддзі выкарыстання ёсць пэўная тэмпература, і тэмпература літый -іённай батарэі таксама з’явіцца пры яе выкарыстанні. Важна тое, што тэмпература будзе мець большы ўплыў на хімічную рэакцыю ўнутры літый-іённай батарэі. Занадта высокая тэмпература можа нават пашкодзіць тэрмін службы літый-іённай батарэі, а ў цяжкіх выпадках гэта прывядзе да праблем з бяспекай літый-іённай батарэі.

7. Добрая прадукцыйнасць пры нізкіх тэмпературах

Літый-іённыя батарэі валодаюць добрымі нізкатэмпературнымі характарыстыкамі, што азначае, што пры нізкіх тэмпературах іёны літыя і матэрыялы электродаў ўнутры батарэі па-ранейшаму падтрымліваюць высокую актыўнасць, вялікую рэшткавую ёмістасць, зніжэнне пагаршэння разраду ёмістасці і вялікую дапушчальную хуткасць зарадкі.

З паніжэннем тэмпературы астатняя ёмістасць літый-іённай батарэі распадаецца ў паскораную сітуацыю. Чым ніжэй тэмпература, тым хутчэй зніжаецца ёмістасць. Прымусовая зарадка пры нізкіх тэмпературах надзвычай шкодная, і вельмі лёгка выклікаць аварыі з цеплавымі ўцёкамі. Пры нізкіх тэмпературах актыўнасць іёнаў літыя і актыўных матэрыялаў электрода зніжаецца, і хуткасць, з якой іёны літыя ўводзяцца ў адмоўны матэрыял электрода, моцна зніжаецца. Калі знешні блок харчавання зараджаецца пры магутнасці, якая перавышае дапушчальную магутнасць батарэі, вакол адмоўнага электрода назапашваецца вялікая колькасць іёнаў літыя, а іёны літыя, укладзеныя ў электрод, занадта позна, каб атрымаць электроны паверхні электрода з адукацыяй элементарных крышталяў літыя. Дэндрыт расце, пранікае непасрэдна ў дыяфрагму і прабівае станоўчы электрод. Выклікае кароткае замыканне паміж станоўчым і адмоўным электродамі, што, у сваю чаргу, прыводзіць да цеплавога адключэння.

У дадатак да сур’ёзнага пагаршэння разраднай ёмістасці, літый-іённыя батарэі нельга зараджаць пры нізкіх тэмпературах. Падчас нізкатэмпературнай зарадкі інтэркаляцыя іёнаў літыя на графітавым электродзе батарэі і рэакцыя пакрыцця літыя суіснуюць і канкуруюць паміж сабой. Ва ўмовах нізкіх тэмператур дыфузія іёнаў літыя ў графіце тармозіцца, а праводнасць электраліта зніжаецца, што прыводзіць да зніжэння хуткасці інтэркаляцыі і робіць больш верагоднай рэакцыю пакрыцця літыя на паверхні графіту. Асноўнымі прычынамі скарачэння тэрміну службы літый-іённых батарэй пры выкарыстанні пры нізкіх тэмпературах з’яўляюцца павелічэнне ўнутранага супраціву і пагаршэнне ёмістасці з-за выпадзення іёнаў літыя.

8. Добрая бяспека

Бяспека літый-іённых батарэй ўключае не толькі ўстойлівасць унутраных матэрыялаў, але і эфектыўнасць дапаможных мер бяспекі акумулятара. Бяспека ўнутраных матэрыялаў адносіцца да станоўчых і адмоўных матэрыялаў, дыяфрагмы і электраліта, якія валодаюць добрай цеплавой устойлівасцю, добрай сумяшчальнасцю паміж электралітам і матэрыялам электрода, а таксама добрай вогнеўстойлівасцю самога электраліта. Дапаможныя меры бяспекі адносяцца да канструкцыі ахоўнага клапана ячэйкі, канструкцыі засцерагальніка, канструкцыі супраціву, адчувальнай да тэмпературы, і дапушчальнай адчувальнасці. Пасля выхаду з ладу адной ячэйкі яна можа прадухіліць распаўсюджванне няспраўнасці і служыць ізаляцыі.

9. Добрая кансістэнцыя

Дзякуючы “эфекту ствала” мы разумеем важнасць паслядоўнасці батарэі. Кансістэнцыя адносіцца да элементаў батарэі, якія выкарыстоўваюцца ў адной батарэі, ёмістасць, напружанне разрыву ланцуга, унутранае супраціўленне, самаразрад і іншыя параметры надзвычай малыя, а прадукцыйнасць падобная. Калі кансістэнцыя акумулятарнай батарэі з яе выдатнымі характарыстыкамі не добрая, яе перавагу часта згладжваецца пасля фарміравання групы. Даследаванні паказалі, што ёмістасць акумулятарнай батарэі пасля групоўкі вызначаецца найменшай ячэйкай ёмістасці, а тэрмін службы батарэі меншы за тэрмін службы самай кароткай вочкі.