Pengantar Prinsip, Kinerja, dan Penerapan Baterai Lithium

Baterai lithium adalah jenis baterai menggunakan logam lithium atau paduan lithium sebagai bahan elektroda negatif dan menggunakan larutan elektrolit yang tidak ada. Baterai lithium paling awal berasal dari penemu hebat Edison, menggunakan reaksi berikut: Li + mno2 = limno2 reaksi adalah reaksi redoks, pelepasan. Karena sifat kimia yang sangat aktif dari logam lithium, pemrosesan, penyimpanan, dan penggunaan logam lithium sangat menuntut lingkungan. Oleh karena itu, baterai lithium sudah lama tidak digunakan. Sekarang baterai lithium telah menjadi arus utama.

Bahan baterai lithium

Bahan anoda baterai lithium secara kasar dibagi menjadi beberapa jenis berikut:

Yang pertama adalah bahan anoda karbon:

Saat ini, bahan anoda yang sebenarnya digunakan untuk baterai ion lithium pada dasarnya adalah bahan karbon, seperti grafit buatan, grafit alami, mikrosfer mesocarbon, kokas minyak bumi, serat karbon, karbon resin pirolisis, dan sejenisnya.

Yang kedua adalah bahan anoda berbasis timah:

Bahan anoda berbasis timah dapat diklasifikasikan ke dalam oksida timah dan oksida komposit berbasis timah. Oksida mengacu pada oksida dari berbagai kaleng logam valensi. Saat ini tidak ada produk komersial.

Tipe ketiga adalah bahan anoda nitrida logam transisi yang mengandung lithium, dan saat ini tidak ada produk komersial.

Tipe keempat adalah materi anoda paduan:

Termasuk paduan berbasis timah, paduan berbasis silikon, paduan berbasis bismut, paduan berbasis aluminium, paduan berbasis bismut, paduan berbasis magnesium dan paduan lainnya, saat ini tidak ada produk komersial.

Tipe kelima adalah bahan anoda skala nano: karbon nanotube, bahan nano-alloy.

Nanomaterial keenam adalah bahan nano-oksida: Saat ini, Hefei Xiangzheng Chemical Technology Co, Ltd. Berdasarkan pengembangan terbaru dari pengembangan pasar Baterai Lithium Industri Energi Baru pada tahun 2009, banyak perusahaan telah mulai menggunakan nano titanium oksida dan nano Silikon oksida untuk menambah grafit tradisional, oksida timah, dan karbon nanotube sangat meningkatkan jumlah muatan dan pelepasan dan jumlah siklus muatan dan pelepasan baterai lithium.

Keuntungan utama baterai lithium-ion

1. Rasio energi relatif tinggi. Dengan kepadatan energi penyimpanan yang tinggi, ia telah mencapai 460-600Wh/kg, yaitu sekitar 6-7 kali baterai asam timbal;

2, umur layanan yang panjang, masa pakai dapat mencapai lebih dari 6 tahun, lithium besi fosfat adalah muatan dan pelepasan baterai 1c (100% DoD) positif, ada catatan yang dapat digunakan 10.000 kali;

3, tegangan pengenal tinggi (tegangan kerja tunggal adalah 3.7V atau 3.2V), yang sama dengan tegangan seri 3 nikel-kadmium atau baterai isi ulang nikel-hidrogen, yang nyaman untuk membentuk paket daya baterai;

4, dengan kapasitas bantalan daya tinggi, baterai ion lithium lithium fosfat lithium untuk kendaraan listrik dapat mencapai daya muatan 15-30C dan debit, mudah untuk memulai akselerasi intensitas tinggi;

5, laju pelepasan diri sangat rendah, yang merupakan salah satu keunggulan baterai yang paling menonjol, saat ini umumnya dapat 1% / bulan atau kurang, kurang dari 1/20 baterai nikel-hidrogen;

6, berat ringan, berat volume yang sama adalah sekitar 1/5-6 dari produk asam timbal;

7, suhu tinggi dan kemampuan beradaptasi rendah, dapat digunakan dalam lingkungan -20 ° C -60 ° C, setelah proses pemrosesan, dapat digunakan dalam lingkungan -45 ° C;

8. Perlindungan Hijau dan Lingkungan, tidak peduli apakah itu diproduksi, digunakan atau dibatalkan, itu tidak mengandung elemen dan zat logam berat yang beracun dan berbahaya seperti timbal, merkuri dan kadmium.

9. Produksi pada dasarnya tidak mengonsumsi air, yang sangat bermanfaat bagi Cina yang tidak memiliki air.

Energi spesifik mengacu pada energi per unit berat atau volume satuan. Energi spesifik diekspresikan dalam WH/kg atau WH/L. WH adalah unit energi, w adalah watt, h adalah jam; kg adalah kilogram (unit berat), dan L adalah liter (unit volume).

Kekurangan baterai lithium

1. Baterai primer lithium dalam keselamatan yang buruk dan ada bahaya ledakan.

2. Baterai ion lithium dari lithium kobalt oksida tidak dapat dikeluarkan pada arus yang besar, dan keamanannya buruk.

3, baterai lithium-ion perlu melindungi saluran untuk mencegah baterai agar tidak diisi dan dikeluarkan.

4. Persyaratan produksi tinggi dan biaya tinggi.

Karakteristik baterai lithium

1, kepadatan energi tinggi

Berat baterai lithium-ion adalah setengah dari baterai nikel-kadmium atau nikel-hidrogen dengan kapasitas yang sama, dan volumenya adalah 20-30% dari kadmium nikel dan 35-50% dari nikel-hidrogen.

2, tegangan tinggi

Sel baterai lithium-ion beroperasi pada 3.7V (rata-rata), yang setara dengan tiga baterai nikel-kadmium atau nikel-hidrogen yang terhubung secara seri.

3, tidak ada polusi

Baterai lithium-ion tidak mengandung zat logam berbahaya seperti kadmium, timbal, dan merkuri.

4, tidak ada lithium logam

Baterai lithium-ion tidak mengandung logam lithium dan karenanya tidak tunduk pada pembatasan yang dikenakan oleh pesawat pada larangan membawa baterai lithium di pesawat penumpang.

5, kehidupan siklus tinggi

Dalam kondisi normal, siklus pengisian dan pelepasan baterai ion lithium dapat melebihi 500 kali, dan lithium zat besi fosfat (selanjutnya disebut ferrophosphorus) dapat mencapai 2000 kali.

6, tidak ada efek memori

Efek memori mengacu pada fenomena bahwa kapasitas baterai berkurang selama siklus pengisian dan pelepasan baterai nikel-kadmium. Baterai lithium-ion tidak memiliki efek ini.

7, pengisian cepat

Menggunakan pengisi daya tegangan konstan arus konstan dengan tegangan pengenal 4,2V, baterai ion lithium dapat diisi penuh dalam 1,5-2,5 jam; dan baterai ferrophosphorus lithium yang baru dikembangkan dapat terisi penuh dalam 35 menit.

Aplikasi Baterai Lithium

Dengan pengembangan teknologi mikroelektronika pada abad kedua puluh, jumlah perangkat miniatur meningkat, dan persyaratan tinggi ditempatkan pada catu daya. Baterai lithium telah memasuki tahap praktis skala besar.

Baterai primer lithium terapan paling awal digunakan pada alat pacu jantung. Karena laju self-discharge dari sub-baterai lithium sangat rendah, tegangan pelepasan sangat lembut. Itu memungkinkan untuk menanamkan alat pacu jantung ke dalam tubuh manusia untuk waktu yang lama.

Baterai lithium-Mangan umumnya memiliki tegangan nominal lebih tinggi dari 3,0 volt, dan lebih cocok untuk digunakan sebagai catu daya sirkuit terintegrasi, dan banyak digunakan di komputer, kalkulator, dan jam tangan.

Saat ini, baterai lithium-ion banyak digunakan di ponsel, komputer notebook, peralatan listrik, kendaraan listrik, catu daya cadangan lampu jalan, lampu navigasi, dan peralatan rumah tangga kecil. Dapat dikatakan sebagai grup aplikasi terbesar.

Prospek pengembangan baterai lithium

Baterai lithium banyak digunakan dalam sistem tenaga penyimpanan energi seperti tenaga air, daya tembak, tenaga angin dan pembangkit listrik tenaga surya , catu daya yang tidak terputus untuk pasca dan telekomunikasi, serta peralatan listrik, sepeda listrik, sepeda motor listrik, kendaraan listrik, peralatan militer, dirgantara aerospace dan banyak bidang lainnya.

Baterai lithium-ion telah banyak digunakan dalam peralatan portabel seperti laptop, camcorder, dan komunikasi seluler karena keunggulan kinerja mereka yang unik. Baterai lithium-ion berkapasitas besar yang saat ini dikembangkan telah diuji coba pada kendaraan listrik dan diharapkan menjadi salah satu sumber daya utama untuk kendaraan listrik di abad ke-21, dan akan digunakan dalam satelit, ruang angkasa dan penyimpanan energi. Dengan kekurangan energi dan tekanan pada perlindungan lingkungan dunia. Baterai lithium sekarang banyak digunakan dalam industri kendaraan listrik, terutama kemunculan baterai lithium besi fosfat, yang telah mempromosikan pengembangan dan penerapan industri baterai lithium.