Талабот ба батареяҳои баландсифати литий-ион чист? Умуман, умри дароз, зичии баланди энергия ва иҷрои боэътимоди бехатарӣ шартҳои ҳатмӣ барои чен кардани батареяи литий-ионии баландсифат мебошанд. Батареяҳои литий-ионӣ дар айни замон дар ҳама ҷанбаҳои ҳаёти ҳаррӯза истифода мешаванд, аммо истеҳсолкунанда ё бренди онҳо гуногун аст. Баъзе фарқиятҳо дар мӯҳлати хидмат ва бехатарии батареяҳои литий-ион мавҷуданд, ки бо стандартҳои раванди истеҳсолот ва маводи истеҳсолӣ зич алоқаманданд; шартхои зерин бояд шарти литий-ионн хушсифат бошанд;

1. Ҳаёти дарозмӯҳлат

Муҳлати батареяи дуюмдараҷа ду нишондиҳандаро дар бар мегирад: мӯҳлати давра ва мӯҳлати тақвимӣ. Муҳлати сикли он маънои онро дорад, ки пас аз он ки батарея шумораи давраҳои ваъдакардаи истеҳсолкунандаро аз сар гузаронад, иқтидори боқимонда то ҳол аз 80% зиёдтар ё баробар аст. Муҳлати тақвимӣ маънои онро дорад, ки иқтидори боқимонда набояд аз 80% дар мӯҳлати ваъдакардаи истеҳсолкунанда, новобаста аз он ки он истифода мешавад ё не.

Ҳаёт яке аз нишондиҳандаҳои асосии батареяҳои литийӣ мебошад. Аз як тараф, амали бузурги иваз кардани батарея воқеан ташвишовар аст ва таҷрибаи корбар хуб нест; аз тарафи дигар, асосан, ҳаёт масъалаи хароҷот аст.

Муҳлати истифодаи батареяи литий-ионӣ маънои онро дорад, ки иқтидори батарея пас аз як давраи истифода ба иқтидори номиналӣ (дар ҳарорати хонагӣ 25°C, фишори стандартии атмосфера ва 70% иқтидори батарея дар 0.2С холӣ мешавад) паст мешавад. , ва зиндагиро охири умр шуморидан мумкин аст. Дар саноат, умри давра одатан аз рӯи шумораи давраҳои батареяҳои литий-ионии пурра пур ва холӣ ҳисоб карда мешавад. Дар ҷараёни истифода дар дохили батареяи литий-ион реаксияи электрохимиявии бебозгашт ба амал меояд, ки боиси кам шудани иқтидор, аз қабили таҷзияи электролит, ғайрифаъолшавии маводи фаъол ва шикастани сохторҳои электродҳои мусбат ва манфи мегардад. боиси кам шудани шумораи ионҳои литий ва интераккализатсия мегардад. Интизор шавед. Тачрибахо нишон медиханд, ки суръати баландтари разряд боиси тезтар кам шудани иктидор мегардад. Агар ҷараёни разряд паст бошад, шиддати батарея ба шиддати мувозинат наздик мешавад, ки метавонад энергияи бештарро барорад.

Мӯҳлати назариявии батареяи сегонаи литий-ион тақрибан 800 давраро ташкил медиҳад, ки дар байни батареяҳои литий-ионии дубора барқгиранда миёна аст. Фосфати оҳани литий тақрибан 2,000 давра аст, дар ҳоле ки титанати литий қодир ба 10,000 500 давра мерасад. Дар айни замон, истеҳсолкунандагони асосии батарея дар хусусиятҳои ҳуҷайраҳои сегонаи батареяи худ зиёда аз 400 маротиба ваъда медиҳанд (барқ ва холӣ дар шароити стандартӣ). Бо вуҷуди ин, пас аз он ки батареяҳо ба як бастаи батарея ҷамъ карда мешаванд, аз сабаби мушкилоти мувофиқат, омилҳои муҳимтарин шиддат ва дохилӣ мебошанд Муқовимат комилан якхела буда наметавонад ва мӯҳлати давраи он тақрибан 10 маротиба аст. Равзанаи тавсияшудаи истифодаи SOC 90% ~ 1000% аст. Пуркунии амиқ ва холӣ кардан тавсия дода намешавад, вагарна он ба сохтори мусбат ва манфии батарея зарари бебозгашт мерасонад. Агар он бо заряди паст ва разряди на он қадар кам ҳисоб карда шавад, мӯҳлати давра на камтар аз 200 маротиба хоҳад буд. Илова бар ин, агар батареяҳои литий-ионӣ дар муҳити баландсуръат ва ҳарорати баланд зуд-зуд холӣ карда шаванд, мӯҳлати батарея ба таври назаррас то камтар аз XNUMX маротиба кам карда мешавад.

2. Нигоҳдории камтар, арзиши камтари истифода

Худи батарея нархи пасти як киловатт-соат дорад, ки арзиши интуитивтарин аст. Илова ба гуфтаҳои дар боло зикршуда, барои корбарон, оё арзиш воқеан паст аст, аз “арзиши давраи пурраи нерӯи барқ” вобаста аст.

“Арзиши пурраи давраи ҳаёти нерӯи барқ”, иқтидори умумии батареяи литийии барқ ​​​​бо шумораи давраҳо зарб карда мешавад, то миқдори умумии қувваи дар давраи пурраи ҳаёти батарея истифода шавад ва арзиши умумии маҷмӯи батареяҳо ба ин миқдор тақсим карда мешавад, то нархи як киловатт нерӯи барқро дар тамоми давраи ҳаёт ба даст оранд.

Нархи батарея, ки мо одатан дар бораи он гап мезанем, ба монанди 1,500 юан/кВт/соат, танҳо ба энергияи умумии ҳуҷайраи нави батарея асос ёфтааст. Дар асл, арзиши нерӯи барқ ​​барои як воҳиди ҳаёт манфиати бевоситаи муштарии ниҳоӣ мебошад. Натиҷаи интуитивӣ ин аст, ки агар шумо ду бастаи батареяро бо қудрати якхела бо як нарх харед, яке пас аз 50 маротиба пур кардан ва холӣ кардан ба охир мерасад ва дигареро пас аз 100 маротиба пур кардан ва холӣ кардан дубора истифода бурдан мумкин аст. Ин ду бастаи батареяро дар як нигоҳ дидан мумкин аст, ки арзонтар аст.

Агар руирост гуем, умри дароз, пойдор ва харочотро кам мекунад.

Илова ба ду хароҷоти дар боло зикршуда, арзиши нигоҳдории батареяро низ бояд ба назар гирифт. Танҳо арзиши ибтидоиро ба назар гиред, ячейкаи мушкилотро интихоб кунед, арзиши нигоҳдории баъдӣ ва арзиши меҳнат хеле баланд аст. Дар мавриди нигоҳдории худи ҳуҷайраи батарея, муҳим аст, ки ба мувозинати дастӣ муроҷиат кунед. Функсияи баробарсозии дарунсохтаи BMS бо андозаи ҷараёни баробарсозии тарҳи худ маҳдуд аст ва метавонад ба мувозинати идеалии байни ҳуҷайраҳо ноил нашавад. Вақте ки вақт ҷамъ мешавад, мушкилоти фарқияти аз ҳад зиёди фишор дар бастаи батарея ба вуҷуд меояд. Дар чунин ҳолатҳо, баробаркунии дастӣ бояд анҷом дода шавад ва ҳуҷайраҳои батареяи дорои шиддати хеле паст алоҳида пур карда мешаванд. Чӣ қадаре ки басомади ин ҳолат паст бошад, ҳамон қадар хароҷоти нигоҳдорӣ камтар мешавад.

3. Зичии баланди энергия / зичии баланд

Зичии энергия ба энергияе дахл дорад, ки дар вазни воҳид ё ҳаҷми воҳид мавҷуд аст; энергияи электрикие, ки бо ҳаҷми миёнаи воҳид ё массаи батарея бароварда мешавад. Умуман, дар ҳамон ҳаҷм, зичии энергияи батареяҳои литий-ион назар ба батареяҳои никель-кадмий 2.5 маротиба ва аз батареяҳои никелӣ-гидрогенӣ 1.8 маротиба зиёд аст. Аз ин рӯ, вақте ки иқтидори батарея баробар аст, батареяҳои литий-ион аз батареяҳои никел-кадмий ва никел-гидроген беҳтар хоҳанд буд. Андозаи хурдтар ва вазни сабуктар.

Зичии энергияи батарея = иқтидори батарея × платформаи холӣ / ғафсии батарея / паҳнои батарея / дарозии батарея.

Зичии қувва ба арзиши ҳадди ниҳоии разряд барои як вазн ё ҳаҷм дахл дорад. Дар фазои маҳдуди мошинҳои роҳ, танҳо тавассути баланд бардоштани зичӣ метавонад энергияи умумӣ ва қудрати умумиро самаранок беҳтар кард. Илова бар ин, субсидияҳои мавҷудаи давлатӣ зичии энергия ва зичии нерӯро ҳамчун ҳадди барои чен кардани сатҳи субсидияҳо истифода мебаранд, ки аҳамияти зичро боз ҳам тақвият медиҳад.

Аммо, байни зичии энергия ва бехатарӣ ихтилофи муайян вуҷуд дорад. Бо афзоиши зичии энергия, бехатарӣ ҳамеша бо мушкилоти нав ва душвортар дучор хоҳад шуд.

4. Шиддати баланд

Азбаски электродҳои графитӣ асосан ҳамчун маводи анод истифода мешаванд, шиддати батареяҳои литий-ионӣ асосан бо хусусиятҳои моддии маводи катодӣ муайян карда мешавад. Ҳадди болоии шиддати фосфати оҳани литий 3.6 В аст ва шиддати максималии батареяҳои сегонаи литий ва манганати литий тақрибан 4.2 В аст (қисми оянда шарҳ медиҳад, ки чаро шиддати максималии батареяи Li-ion аз 4.2 В зиёд нест. ). Ташаккули батареяҳои баландвольт як роҳи техникии батареяҳои литий-ионӣ барои зиёд кардани зичии энергия мебошад. Барои баланд бардоштани шиддати баромади ҳуҷайра, як маводи электроди мусбат бо потенсиали баланд, як маводи электроди манфӣ бо потенсиали паст ва як электролит бо шиддати устувори баланд лозим аст.

5. Самаранокии баланди энергия

Самаранокии Кулон, ки онро самаранокии пуркунӣ низ меноманд, ба таносуби иқтидори холӣ кардани батарея ба иқтидори пуркунӣ дар давоми як давра ишора мекунад. Яъне, фоизи иқтидори мушаххаси разряд барои пур кардани иқтидори мушаххас.

Барои маводи электроди мусбат, он иқтидори воридкунии литий/иқтидори делитий, яъне иқтидори разряд/иқтидори заряд мебошад; барои маводи электроди манфӣ, он қобилияти хориҷкунии литий / иқтидори воридкунии литий, яъне қобилияти разряд / иқтидори заряд мебошад.

Дар вакти зарядноккунй энергияи электр ба энергияи химиявй ва дар вакти разрядкунй энергияи химиявй ба энергияи электр табдил меёбад. Ҳангоми ду ҷараёни табдили вуруд ва истеҳсоли энергияи барқ ​​самаранокии муайян вуҷуд дорад ва ин самаранокӣ фаъолияти батареяро бевосита инъикос мекунад.

Аз нуқтаи назари физикаи касбӣ, самаранокии Кулон ва самаранокии энергия гуногунанд. Яке таносуби кувваи электр ва дигаре таносуби кор.

Самаранокии энергетикии батареяи нигаҳдорӣ ва самаранокии Кулонб, аммо аз ифодаи математикӣ байни ин ду робитаи шиддат вуҷуд дорад. Шиддати миёнаи заряд ва разряд баробар нест, шиддати миёнаи разряд умуман аз шиддати миёнаи заряд камтар аст.

Фаъолияти батареяро аз рӯи самаранокии энергияи батарея арзёбӣ кардан мумкин аст. Аз сарфаи энергия энергияи барқи гумшуда асосан ба энергияи гармӣ табдил меёбад. Аз ин рӯ, самаранокии энергия метавонад гармии тавлидкунандаи батареяро дар ҷараёни кор таҳлил кунад ва пас муносибати байни муқовимати дохилӣ ва гармиро таҳлил кардан мумкин аст. Ва маълум аст, ки самаранокии энергия метавонад энергияи боқимондаи батареяро пешгӯӣ кунад ва истифодаи оқилонаи батареяро идора кунад.

Азбаски қудрати вуруд аксар вақт барои табдил додани маводи фаъол ба ҳолати заряднок истифода намешавад, аммо як қисми он истеъмол мешавад (масалан, аксуламалҳои бебозгашти тарафҳо ба амал меоянд), аз ин рӯ самаранокии Куломб камтар аз 100%аст. Аммо дар мавриди батареяҳои ҷории литий-ион, самаранокии Кулон асосан метавонад ба 99.9% ва болотар расад.

Омилҳои таъсиркунанда: таҷзияи электролитҳо, пассиватсияи интерфейс, тағирот дар сохтор, морфология ва гузаронандагии маводҳои фаъоли электрод самаранокии Кулонро коҳиш медиҳанд.

Илова бар ин, бояд қайд кард, ки пӯсидаи батарея ба самаранокии Кулон каме таъсир мерасонад ва ба ҳарорат каме алоқаманд аст.

Зичии ҷорӣ андозаи гузариши ҷараёнро дар як воҳиди майдон инъикос мекунад. Ҳангоми зиёд шудани зичии ҷараён, ҷараёни гузаштаи стек зиёд мешавад, самаранокии шиддат аз ҳисоби муқовимати дохилӣ коҳиш меёбад ва самаранокии Кулон аз сабаби поляризатсияи консентратсия ва дигар сабабҳо коҳиш меёбад. Дар ниҳоят ба коҳиши самаранокии энергия оварда мерасонад.

6. Фаъолияти хуби ҳарорати баланд

Батареяҳои литий-ион дорои кори хуби ҳарорати баланд мебошанд, ки ин маънои онро дорад, ки ядрои батарея дар муҳити ҳарорати баландтар аст ва маводи мусбат ва манфии батарея, сепараторҳо ва электролитҳо низ метавонанд устувории хубро нигоҳ доранд, метавонанд дар ҳарорати баланд ба таври мӯътадил кор кунанд ва хаёт суръат намебахшад. Ҳарорати баланд осон нест, ки боиси садамаҳои гармидиҳӣ гардад.

Ҳарорати батареяи литий-ионӣ ҳолати гармии батареяро нишон медиҳад ва моҳияти он натиҷаи тавлиди гармӣ ва интиқоли гармии батареяи литий-ионист. Омӯзиши характеристикаҳои гармии батареяҳои литий-ионӣ ва хосиятҳои тавлиди гармӣ ва интиқоли гармии онҳо дар шароити гуногун метавонад моро водор созад, ки роҳи муҳими реаксияҳои кимиёвии экзотермикӣ дар дохили батареяҳои литий-иониро дарк кунем.

Рафтори хатарноки батареяҳои литий-ионӣ, аз ҷумла пуркунии аз ҳад зиёд ва холӣ кардани батарея, пуркунии зуд ва холӣ, расиши кӯтоҳ, шароити сӯиистифодаи механикӣ ва зарбаи гармии баланд, метавонад ба осонӣ аксуламалҳои паҳлӯи хатарноки дохили батареяро ба вуҷуд оварад ва гармӣ тавлид кунад, ки бевосита манфии батареяро нобуд созад. электродҳои мусбат Филм пассиватсия дар рӯи.

Вақте ки ҳарорати ҳуҷайра то 130 ° C боло меравад, филми SEI дар рӯи электроди манфӣ таҷзия мешавад, ки электроди манфии литийи карбон ба электролит реаксияи шадиди реаксияи оксидшавӣ-коркуниро мегузаранд ва гармие, ки рӯй медиҳад, ки батареяро ба ҳолати хавфи баланд ворид мекунад.

Вақте ки ҳарорати дохилии батарея аз 200 ° C боло меравад, филми пассиватсия дар сатҳи электроди мусбат электроди мусбатро барои тавлиди оксиген таҷзия мекунад ва бо электролит реаксияи шадидро идома медиҳад, то миқдори зиёди гармӣ тавлид кунад ва фишори баланди дохилиро ба вуҷуд орад. . Вақте ки ҳарорати батарея ба 240 ° C мерасад, он бо реаксияи шадиди экзотермикӣ байни электроди манфии карбон литий ва пайвандкунанда ҳамроҳ мешавад.

Проблемаи ҳарорати батареяҳои литий-ионӣ ба бехатарии батареяҳои литий-ион таъсири калон мерасонад. Худи муҳити истифода ҳарорати муайян дорад ва ҳарорати батареяи литий-ион низ ҳангоми истифода аз он пайдо мешавад. Муҳим он аст, ки ҳарорат ба аксуламали химиявӣ дар дохили батареяи литий-ион таъсири бештар мерасонад. Ҳарорати аз ҳад зиёд метавонад ҳатто мӯҳлати хизмати батареяи литий-иониро вайрон кунад ва дар ҳолатҳои вазнин он барои бехатарии батареяи литий-ион мушкилот эҷод мекунад.

7. Иҷрои ҳарорати пасти хуб

Батареяҳои литий-ион дорои кори хуби ҳарорати паст мебошанд, ки ин маънои онро дорад, ки дар ҳарорати паст ионҳои литий ва маводи электроди дохили батарея то ҳол фаъолияти баланд, иқтидори баланди боқимонда, таназзули иқтидори разряди кам ва суръати баланди иҷозатдодашударо нигоҳ медоранд.

Вақте ки ҳарорат паст мешавад, иқтидори боқимондаи батареяи литий-ион ба ҳолати суръатбахш табдил меёбад. Ҳарорат ҳар қадар паст бошад, иқтидор ҳамон қадар тезтар нобуд мешавад. Пуркунии маҷбурӣ дар ҳарорати паст хеле зараровар аст ва боиси садамаҳои гармидиҳии гармӣ хеле осон аст. Дар харорати паст фаъолияти ионхои литий ва материалхои фаъоли электрод паст шуда, суръати ба материали электроди манфй дохил шудани ионхои литий хеле кам мешавад. Ҳангоме ки таъминоти барқи беруна бо қувваи аз иқтидори иҷозатдодашудаи батарея пур карда мешавад, дар атрофи электроди манфӣ миқдори зиёди ионҳои литий ҷамъ мешаванд ва ионҳои литий дар электрод барои гирифтани электронҳо хеле дер мешаванд ва сипас мустақиман ба батарея ҷойгир мешаванд. сатҳи электрод ба вуҷуд овардани кристаллҳои элементҳои литий. Дендрит калон шуда, бевосита ба диафрагма дохил мешавад ва электроди мусбатро сурох мекунад. Дар байни электродҳои мусбат ва манфӣ расиши кӯтоҳ ба вуҷуд меорад, ки дар навбати худ ба фирори гармӣ оварда мерасонад.

Ба ғайр аз бадшавии шадиди қобилияти разряд, батареяҳои литий-иониро дар ҳарорати паст пур кардан мумкин нест. Ҳангоми пуркунии ҳарорати паст, интеркалатсияи ионҳои литий дар электроди графити батарея ва реаксияи литий бо ҳам вуҷуд доранд ва бо ҳамдигар рақобат мекунанд. Дар шароити ҳарорати паст паҳншавии ионҳои литий дар графит монеъ шуда, гузарониши электролит коҳиш меёбад, ки ин боиси паст шудани суръати интеркалатсия мегардад ва эҳтимоли пайдоиши реаксияи литийро дар сатҳи графит зиёд мекунад. Сабабҳои асосии кам шудани мӯҳлати батареяҳои литий-ион ҳангоми истифодаи ҳарорати паст афзоиши импедансҳои дохилӣ ва таназзули иқтидор аз сабаби бориш шудани ионҳои литий мебошанд.

8. Амнияти хуб

Бехатарии батареяҳои литий-ион на танҳо устувории маводи дохилӣ, балки самаранокии чораҳои ёрирасони бехатарии батареяро дар бар мегирад. Бехатарии маводи дохилӣ ба маводи мусбӣ ва манфӣ, диафрагма ва электролит дахл дорад, ки устувории хуби гармӣ, мутобиқати хуби байни электролит ва маводи электрод ва тобоварии хуби оташи худи электролит доранд. Тадбирҳои ёрирасони бехатарӣ ба тарҳи клапани бехатарии ҳуҷайра, тарҳи муҳофизаткунанда, тарҳи муқовимат ба ҳарорат ҳассос ва ҳассосият мувофиқ аст. Пас аз нокомии як ҳуҷайра, он метавонад аз паҳншавии хато пешгирӣ кунад ва ба ҳадафи ҷудокунӣ хидмат кунад.

9. Мутобиқати хуб

Тавассути “эффекти баррел” мо аҳамияти пайвастагии батареяро дарк мекунем. Пайвастагӣ ба ҳуҷайраҳои батареяе, ки дар як бастаи батарея истифода мешаванд, дахл дорад, иқтидор, шиддати схемаи кушод, муқовимати дохилӣ, худидоракунии барқ ​​​​ва параметрҳои дигар бениҳоят хурд мебошанд ва иҷрои онҳо шабеҳ аст. Агар мувофиқати ҳуҷайраи батарея бо иҷрои аълои худ хуб набошад, бартарии он аксар вақт пас аз ташкили гурӯҳ ҳамвор карда мешавад. Таҳқиқот нишон доданд, ки иқтидори бастаи батарея пас аз гурӯҳбандӣ аз ҷониби хурдтарин ҳуҷайраи иқтидор муайян карда мешавад ва мӯҳлати батареяи батарея камтар аз мӯҳлати кӯтоҳтарин ҳуҷайра аст.