Свеобухватна анализа литијумских батерија: од основа до производње, структуре, процеса, примене и трендова у индустрији

Литијумске батерије су дуго биле „енергетско језгро“ у секторима као што су потрошачка електроника, нова енергетска возила, системи за складиштење енергије, па чак и{0}}економија на малим висинама. У распону од малих уређаја као што су мобилни телефони и лаптопови до велике-опреме као што су електрична возила и електране за складиштење енергије, њихов учинак директно одређује издржљивост, ниво безбедности и радни век опреме. Овај чланак свеобухватно раставља ову критичну енергетску компоненту, покривајући њен основни састав, поређење предности и недостатака, систем класификације, професионалну терминологију, правила именовања, као и цео производни процес и индустријске праксе, откривајући за вас техничке мистерије литијумских батерија.

И. Основни састав литијумских батерија: синергија између „срца“ и „мозга“

Стабилан рад литијумске батерије ослања се на синергију два главна система: „снабдевање енергијом“ и „контрола безбедности“. Конкретно, може се поделити на два дела: батеријску ћелију и заштитну плочу (или БМС), од којих сваки има незаменљиву функцију.

1. Батерија: „Енергетско срце“ литијумских батерија

Ћелија батерије је језгро за складиштење и ослобађање електричне енергије, што је еквивалентно „срцу“ литијумске батерије. Његове перформансе директно одређују густину енергије, животни век и сигурност батерије. Батерија се углавном састоји од 5 кључних компоненти:

Цатходе Материал: "Извор" излазне енергије, који ослобађа литијум јоне током пражњења. Уобичајени материјали укључују литијум кобалт оксид (ЛиЦоО₂, који се користи у потрошачкој електроници као што су мобилни телефони и лаптопови, са високонапонском платформом, али слабом безбедношћу), литијум гвожђе фосфат (ЛиФеПО₄, који се користи у складиштењу енергије и електричним возилима, са високом безбедношћу и дугим животним циклусом), тернарни литијум (ЛиНиₓн_Цо, који се користи у високом нивоу електричне енергије ЛиНиₓн_Цо} возила, која се могу похвалити великом густином енергије) и литијум манганат (ЛиМн₂О₄, који се користи у електричним алатима, са ниском ценом, али лошом стабилношћу на високим температурама).

Материјал аноде: „Складиште“ за складиштење енергије, које адсорбује литијум јоне током пуњења и шаље их назад на катоду током пражњења. Тренутно је графит главна струја (са ниском ценом и добром стабилношћу, што чини више од 90% тржишта анодних материјала). Нова генерација анода на бази силицијума{3}} (са теоретским капацитетом више од 10 пута већим од графита) се постепено комерцијализује, док су литијум металне аноде још увек у фази истраживања и развоја због проблема са дендритима.

Електролит: „Канал“ за миграцију литијум јона, обично састављен од литијумове соли (нпр. ЛиПФ₆, који обезбеђује литијум јоне), органских растварача (нпр. карбоната, растварајућих литијумових соли) и адитива (побољшава животни век циклуса и безбедност). Његова чистоћа и стабилност директно утичу на перформансе високе и ниске{5}температуре и ниво безбедности батерије. На пример, прекомерна влага ће реаговати са литијумовим солима и створити штетне гасове, изазивајући потенцијалне безбедносне опасности.

Сепаратор: „Сигурносна баријера“ између катоде и аноде, порозни полимерни филм (углавном полиетилен ПЕ и полипропилен ПП). Не само да може да спречи директан контакт и кратак спој између катоде и аноде, већ и да омогући пролаз литијум јонима. Високо{2}}квалитетни сепаратори морају да имају уједначену величину пора, довољну механичку чврстоћу и хемијску стабилност. На високим температурама, они такође могу да блокирају пренос јона кроз „ефекат гашења“ како би избегли топлотни бег.

Схелл: „Заштитни поклопац“ ћелије батерије, подељен на алуминијумски омотач (призматичне батерије, као што су батерије за мобилне телефоне), челични омотач (цилиндричне батерије, као што је 18650) и алуминијум-пластични композитни филм (батерије у торбици, као што су танки мобилни телефони и носиви уређаји) према облику. Оклоп треба да има својства-отпоран на експлозију,-отпорност на високе{4}температуре и корозију-, док је што је могуће лакша да би побољшала густину енергије батерије.

2. Заштитни одбор: „Сигурносни мозак“ литијумских батерија

Ако је ћелија батерије „енергетско срце“, заштитна плоча је „безбедносни мозак“, одговоран за надгледање статуса пуњења и пражњења батерије како би се избегли ризици као што су прекомерно пуњење, прекомерно{0}}пражњење и кратки спој. Заштитна плоча енергетских батерија се обично назива Систем управљања батеријама (БМС), са сложенијом структуром, док је заштитна плоча потрошачких батерија (као што су батерије мобилних телефона) релативно поједностављена. Основне компоненте укључују:

Заштитни чип/управљачки чип: Контролна јединица језгра, која у реалном-времену прати напон, струју и температуру батерије. Када се открију абнормалности (нпр. прекомерно пуњење са напоном већим од 4,2 В, преко-пражњење са напоном испод 3,0 В), то покреће заштитни механизам.

МОСФЕТ: "Прекидач" струје, који прекида или спроводи коло за пуњење и пражњење према инструкцији чипа. На пример, током прекомерног пуњења, МОСФЕТ искључује пут пуњења да би се избегло оштећење ћелије батерије.

Отпорници и кондензатори: Помоћне компоненте, које се користе за узорковање струје и филтрирање напона да би се осигурала тачност података детекције.

ПЦБ Боард: "Носач" компоненти, интегришући чипове, МОСФЕТ-ове и друге делове за формирање стабилног система кола.

ПТЦ/НТЦ: Компоненте за заштиту од температуре. ПТЦ (термистор позитивног температурног коефицијента) има нагло повећање отпора на високим температурама да ограничи струју; НТЦ (термистор негативног температурног коефицијента) детектује температуру у реалном времену и обезбеђује податке о температури за чип.

ИИ. Предности и недостаци литијумских батерија: Зашто могу постати главни извор енергије?

Литијумске батерије могу заменити оловне-киселине, никл-кадмијум и никл{2}}метал-хидридне батерије како би постале први избор у потрошачкој електроници и новим енергетским пољима, захваљујући својим изузетним предностима у погледу перформанси, али имају и неоспорне недостатке. Можемо интуитивније да разумемо позиционирање литијумских батерија кроз хоризонтално поређење четири главна типа батерија:

1. Основне предности: Зашто су литијумске батерије незаменљиве?

Висока густина енергије: Гравиметријска густина енергије је 4-8 пута већа од оловних-киселинских батерија, а запреминска густина енергије је 4-5 пута већа од оловних батерија. То значи да литијумске батерије могу да складиште више електричне енергије под истом тежином/запремином. На пример, литијумска батерија мобилног телефона капацитета 1900мАх је тешка само око 20г, док је оловна батерија истог капацитета тешка више од 1кг, што је потпуно неприкладно за преносне уређаје.

Дуг животни циклус: Висококвалитетне-литијумске батерије могу да постигну више од 1500 циклуса, а литијум-гвожђе-фосфатне батерије чак могу да премаше 6000 циклуса, док оловне-киселинске батерије имају само 200-300 циклуса. Узимајући за пример електрична возила, модели опремљени литијумским батеријама имају век трајања батерије од 5-8 година, што је далеко више од 1-2 године оловно-киселинских батерија.

Еколошки прихватљиво и{0}}без загађења: Без токсичних тешких метала као што су олово, жива и кадмијум, еколошки је прихватљив током читавог животног циклуса производње, употребе и отпада, у складу са глобалним трендом „двоугљеничног“ тренда. Насупрот томе, загађење оловом из оловних-киселинских батерија и загађење кадмијумом из никл-кадмијум батерија је ограничено у многим земљама.

Ниска стопа{0}}самопражњења: Месечна{0}}стопа самопражњења је само 2%-9%, много нижа од 20%-30% никл-метал хидридних батерија. Потпуно напуњена литијумска батерија мобилног телефона и даље може задржати више од 80% своје снаге након месец дана мировања, док никл-метал-хидридној батерији може остати само 50%.

Високонапонска платформа: Номинални напон једне ћелије је 3,2-3,7В, што је еквивалентно серијском напону 3 никл-кадмијум/никл-метал хидридне батерије. Може да испуни захтеве опреме без вишеструких серијских веза, поједностављујући дизајн батерије.

2. Главни недостаци: Које проблеме још треба решити?

Висока цена: Цена батерије је око 2,0-3,5 ЦНИ по Вх, 2-5 пута више од оловних батерија. Иако се постепено смањује са великом производњом, она је и даље главна ставка трошкова нових енергетских возила и система за складиштење енергије.

Лоша прилагодљивост температурама: Оптимална радна температура је 0-45 степени. Када је температура испод 0 степени, капацитет значајно опада (нпр. на -20 степени, капацитет може остати само 50%); када је температура изнад 60 степени, постоје сигурносни ризици. Потребно је конфигурисати додатне системе грејања/хлађења, што повећава трошкове и сложеност.

Безбедносне опасности: Течни електролити су запаљиви. Ако заштитни систем поквари (као што је прекомерно пуњење, пробијање, истискивање), то може да изазове топлотни бег, што може довести до пожара и експлозије. Због тога, литијумске батерије морају бити опремљене БМС-ом или заштитним плочама и не могу се користити „голе“ као оловне-киселинске батерије.

Високи захтеви за пуњаче: Пуњачи са константном струјом и константним напоном су потребни да би се обезбедио стабилан процес пуњења и избегло прекомерно пуњење, док оловним{0}}киселим батеријама треба само једноставан регулатор напона, а цена пуњача је нижа.

ИИИ. Систем класификације литијумских батерија: Како одабрати за различите сценарије?

Постоји много типова литијумских батерија, које се могу поделити у више категорија према различитим димензијама. Батерије различитих категорија имају значајне разлике у перформансама и погодне су за различите сценарије. Савладавање логике класификације може вам помоћи да боље разумете „зашто се кобалт литијумске батерије користе у мобилним телефонима, а литијум гвожђе фосфатне/тернарне литијумске батерије у електричним возилима“.

1. По карактеристикама пуњења и пражњења: примарне батерије наспрам секундарних батерија

Примарне (не-пуњиве) батерије: Такође познате као литијум примарне батерије, као што су литијум-манган-диоксидне батерије (ЦР2032 дугмасте батерије, које се користе у даљинским управљачима и сатовима) и литијум-тионил хлоридне батерије (користе се у уређајима за Интернет ствари и медицинским имплантабилним инструментима). Одликује их велики капацитет и дуг век складиштења (до 10 година), али се не могу поново пунити и након употребе се бацају.

Секундарне (пуњиве) батерије: Такође познате као батерије за складиштење, оне су најчешће коришћени тип у свакодневном животу, као што су батерије за мобилне телефоне и батерије за електрична возила. Могу се пунити и празнити више пута 500-1500 пута. Језгро је реверзибилна реакција "миграције литијум јона између катоде и аноде", што је такође фокус овог чланка.

2. Према материјалу катоде: Одређивање перформанси језгра батерија

Ово је најважнији метод класификације, а материјал катоде директно одређује густину енергије, сигурност и цену батерије:

Литијум кобалт оксид (ЛиЦоО₂): Висока густина енергије (200-250Вх/кг), платформа високог напона (3,7В), али лоша безбедност и кратак животни век (500-800 циклуса), углавном се користи у потрошачкој електроници као што су мобилни телефони и лаптопови.

Литијум гвожђе фосфат (ЛиФеПО₄): Изузетно висока безбедност (температура топлотног одласка прелази 200 степени), дуг животни век (1500-6000 циклуса), ниска цена, али ниска густина енергије (120-180Вх/кг), углавном се користи у системима за складиштење енергије, електричним аутобусима и јефтиним електричним возилима.

Тројни литијум (ЛиНиₓЦоᵧМн_зО₂): Висока густина енергије (200-300 Вх/кг), добре перформансе на ниским{6}}температурама, али средња безбедност и висока цена. Подељен је на НЦМ523, НЦМ622 и НЦМ811 према садржају никла (што је већи садржај никла, већа је густина енергије), углавном се користи у врхунским електричним возилима и дронови.

литијум манганат (ЛиМн₂О₄): Ниска цена, добра стабилност на високим{0}}температурама, али ниска густина енергије (100-150Вх/кг) и кратак животни век (300-500 циклуса), углавном се користе у електричним алатима и електричним возилима мале брзине.

3. По облику: прилагођавање различитим просторима опреме

Цилиндричне батерије: Као што су 18650 (18 мм у пречнику, 65 мм у висини) и 21700 (21 мм у пречнику, 70 мм у висини), са стабилном структуром и високом ефикасношћу масовне производње, углавном се користи у лаптоповима и електричним возилима (нпр. Теслини рани модели су користили 18650, а касније су прешли на 21700).

Призматичне батерије: Као што су батерије за мобилне телефоне (3-5 мм дебљине, 40-60 мм ширине) и батерије за напајање електричних возила (10-20 мм дебљине, 100-200 мм ширине), са великом стопом искоришћења простора и могу се прилагодити према величини опреме, што је тренутно главни облик електричних возила.

Батерије у торбици: Инкапсулирани алуминијумском-пластичном композитном фолијом, могу се направити ултра-танким (0,5-2 мм дебљине) и флексибилним, углавном се користе у танким мобилним телефонима, уређајима за ношење (као што су паметни сатови) и преклопним мобилним телефонима.

4. По стању електролита: течност наспрам полимера

Литијум-јонске батерије (ЛИБ): Коришћење течних електролита, велике густине енергије и ниске цене, али постоји ризик од цурења. Већина цилиндричних и призматичних тврдих{1}}акумулатора припада овој категорији.

Полимер литијумске батерије (ПЛБ): Коришћење гела или чврстих електролита, без ризика од цурења и може се флексибилно деформисати. Већина батерија у торбици припада овој категорији, углавном се користе у потрошачкој електроници.

5. По примени: обичне батерије вс струјне батерије

Обичне батерије: Користи се у потрошачкој електроници као што су мобилни телефони и лаптопови, са малим капацитетом (1000мАх-10Ах) и ниском брзином пражњења (0,5-2Ц), што захтева високу густину енергије.

Повер Баттериес: Користи се у електричним возилима и дроновима, са великим капацитетом (50Ах-500Ах) и великом брзином пражњења (5-30Ц), који морају да издрже велико пражњење струје (нпр. када аутомобил убрзава), што захтева већу безбедност и век трајања циклуса.

ИВ. Основна терминологија литијумских батерија: разликовање концепата од капацитета до СОЦ-а

Када купујете или користите литијумске батерије, често ћете се сусрести са терминима као што су „капацитет“, „Ц-стопа“ и „СОЦ“. Разумевање ових концепата може вам помоћи да прецизно процените перформансе батерије и да не будете заведени „лажно означеним параметрима“.

1. Капацитет: Колико електричне енергије може да складишти батерија?

Дефиниција: Количина електричне енергије коју батерија може да ослободи под одређеним условима пражњења, израчуната по формули К=И×т (И је струја, т је време), са јединицама Ах (ампер-час) или мАх (милиампер-час).

Плаин Екпланатион: 1 Ах значи да се батерија може празнити струјом од 1 А током 1 сата, а 1 мАх значи да се може празнити при струји од 1 мА током 1 сата. На пример, батерија мобилног телефона са 1900мАх значи да може да се празни на струји од 190мА током 10 сати.

Уобичајени сценарији: Батерије мобилног телефона: 800-1900мАх; електрични бицикли: 10-20Ах; електрична возила: 20-200Ах; батерије за складиштење енергије: 100-1000 Ах.

2. Стопа пуњења/пражњења (Ц-стопа): Колико је брзо пуњење/пражњење?

Дефиниција: Струја пуњења/пражњења изражена као вишекратник номиналног капацитета батерије. 1Ц је струја за „потпуно пуњење/пражњење за 1 сат“.

Метод израчунавања: Ако је капацитет батерије 1500 мАх, 1Ц=1500мА, 2Ц=3000мА (потпуно испражњен за 0,5 сати), 0,1Ц=150мА (потпуно испражњен за 10 сати).

Напомене: Што је већа брзина пражњења, мањи је стварни капацитет батерије (нпр. капацитет при пражњењу од 2Ц може бити само 80% оног при пражњењу од 1Ц), и то је озбиљније стварање топлоте. Због тога, електричне батерије морају да имају високу{6}}способност пражњења (нпр. електричним возилима је потребна температура више од 5Ц).

3. Напон (ОЦВ): „Напонска платформа“ батерија

Номинал Волтаге: Називни напон батерије. Обичне литијумске батерије су 3,2-3,7 В (литијум кобалт оксид: 3,7 В; литијум гвожђе фосфат: 3,2 В), што је важан показатељ перформанси батерије.

Напон отвореног кола (ОЦВ): Напон батерије када није прикључено оптерећење, што се може користити за процену стања батерије (нпр. ОЦВ потпуно напуњене литијум-кобалт оксидне батерије је око 4,2 В, а око 3,0 В када је без напајања).

Волтаге Платформ: Стабилни опсег напона током пуњења и пражњења батерије (обично 20%-80% капацитета), где се напон мало мења. На пример, напонска платформа литијум-кобалт оксидних батерија је 3,6-3,9В, што је такође нормалан радни опсег напона опреме.

4. Енергија и снага: колико дуго се може користити? Колико снаге може да произведе?

Енергија: Укупна електрична енергија коју батерија може да ускладишти, израчуната по формули Е=У×К (У је напон, К је капацитет), са јединицама Вх (ват-сат) или кВх (киловат-сат, 1кВх=1 степен електричне енергије). На пример, батерија мобилног телефона са 1900мАх и 3,7В има енергију од 3,7В×1,9Ах=7.03Вх.

Повер: Енергија коју батерија може да произведе у јединици времена, израчуната по формули П=У×И, са јединицама В (ват). Снага одређује "снагу рафала" опреме. На пример, електричним возилима су потребне велике-батерије када убрзавају, док су мобилним телефонима потребне само батерије мале{4}}

5. Животни век: колико пута се батерија може напунити и испразнити?

Дефиниција: Једно пуњење и пражњење батерије је један циклус. Када капацитет опадне на 60%-70% од почетног капацитета, сматра се крајем животног века.

Стандардни тест: ИЕЦ стандард прописује да литијумске батерије мобилних телефона испражњене на 3,0В на 0,2Ц и напуњене на 4,2В на 1Ц треба да имају капацитет већи од или једнак 60% након 500 циклуса; национални стандард предвиђа да капацитет треба да буде већи или једнак 70% након 300 циклуса.

Сугестија за употребу: Избегавајте дубоко пуњење и пражњење (нпр. немојте пунити до 100% или се празнити до 0% сваки пут), што може продужити животни век циклуса. На пример, одржавање батерије мобилног телефона на 20% -80% снаге може продужити животни век на више од 1000 циклуса.

6. Дубина пражњења (ДОД) и стање напуњености (СОЦ): Колико је снаге преостало у батерији?

ДОД: Проценат испражњеног капацитета према називном капацитету. На пример, ако је испражњени капацитет 500 мАх, а називни капацитет 1000 мАх, ДОД=50%. Што је дубљи ДОД, краћи је век батерије.

СПЦ: Проценат преосталог капацитета према називном капацитету. 0% значи да нема напајања, а 100% значи да је потпуно напуњен. БМС процењује преосталу снагу батерије преко СОЦ-а, а приказ снаге мобилног телефона се израчунава на основу СОЦ-а.

7. Искључивање-напона: „црвена линија“ пуњења/пражњења

Цхарге Цут-Офф Волтаге: Напон при којем се батерија не може даље пунити. За литијум-кобалт оксидне батерије, то је 4,2В; за литијум-гвоздене фосфатне батерије је 3,65В. Прекорачење овог напона ће узроковати оштећење ћелије батерије и термички бијег.

Дисцхарге Цут-Напон искључења: Напон при којем се батерија не може даље празнити. За литијум-кобалт оксидне батерије, то је 3,0В; за литијум-гвоздене фосфатне батерије је 2,5В. Испод овог напона ће изазвати неповратно оштећење аноде, а капацитет се не може повратити.

8. Унутрашњи отпор: „Невидљиви губитак“ батерија

Дефиниција: Отпор унутар батерије који омета проток струје, са јединицама мΩ (милиохм), подељен на омски унутрашњи отпор (проузрокован материјалима и структуром) и поларизациони унутрашњи отпор (изазван електрохемијским реакцијама).

Утицај: Што је мањи унутрашњи отпор, то је већа ефикасност пуњења и пражњења батерије и мање стварање топлоте. На пример, унутрашњи отпор енергетских батерија треба да се контролише испод 50 мΩ, у супротном ће доћи до озбиљног стварања топлоте током велике-струјног пражњења.

В. Правила именовања литијумских батерија: разумевање димензија модела

Називи литијумских батерија се разликују међу различитим произвођачима, али опште батерије прате стандард ИЕЦ61960. Тип и величина батерије се могу проценити кроз модел како бисте избегли куповину погрешног модела.

1. Цилиндричне батерије: 3 слова + 5 бројеви

Значење слова: Прво слово означава материјал аноде (И=уграђен- у литијум јон, Л=литијум метал); друго слово означава материјал катоде (Ц=кобалт, Н=никл, М=манган, В=ванадијум); треће слово=Р (цилиндрично).

Број Значење: прва 2 броја=пречник (мм), последња 3 броја=висина (мм).

Примери: ИЦР18650 - И (литијум јонска анода), Ц (катода од литијум кобалт оксида), Р (цилиндрична), пречника 18 мм, висине 65 мм, најчешћа батерија за лаптопове и електрична возила; ИНР21700 - И (литијум јонска анода), Н (катода на бази никла, тернарни литијум), Р (цилиндрични), 21 мм у пречнику, 70 мм у висини, са 50% већим капацитетом од 18650, који се користи у Теслином моделу 3.

2. Призматичне батерије: 3 слова + 6 бројеви

Значење слова: Прва два слова су иста као код цилиндричних батерија, треће слово=П (призматично).

Број Значење: прва 2 броја=дебљина (мм), средња 2 броја=ширина (мм), последња 2 броја=висина (мм).

Примери: ИЦП053353 - И (литијум јонска анода), Ц (катода од литијум кобалт оксида), П (призматична), 5 мм дебљине, 33 мм ширине, 53 мм висине, типична батерија за мобилни телефон; ИФП101520 - И (литијум-јонска анода), Ф (катода на бази гвожђа-, литијум гвожђе фосфат), П (призматична), 10 мм у дебљини, 15 мм у ширини, 20 мм у висини, користи се у паметним сатовима.

ВИ. Цео производни процес литијумских батерија: Тежња ка изврсности у сваком кораку од материјала до ћелија

Производња литијумских батерија је сложен и високо аутоматизован процес, који укључује три главне везе: предњи-, средњи-и задњи- процеси. Прецизна контрола сваке везе директно утиче на перформансе и безбедност батерије, познату као "комбинација фине хемијске индустрије и прецизне производње".

1. Предњи-процес: производња електроде (кључ за одређивање капацитета батерије)

Мешање каше: Помешати катодне активне материјале (нпр. ЛиЦоО₂), проводне агенсе (чађу), везива (ПВДФ) и раствараче (НМП) у вакуум мешалици да би се формирала једнолична суспензија; исто важи и за аноду, са графитом као активним материјалом, ЦМЦ/СБР као везивом и водом као растварачем. Основни захтев: суспензија треба да буде једнолична без честица, иначе ће довести до неуједначеног капацитета.

Цоатинг: Равномерно премажите катоду/аноду на колектору струје (алуминијумска фолија за катоду, бакарна фолија за аноду), контролишући дебљину премаза (±1μм) и површинску густину (тежину активног материјала по јединици површине). Основни захтев: Премаз треба да буде уједначен, иначе ће изазвати локално загревање и слабљење капацитета батерије.

Сушење: Испарити растварач (НМП или вода) у рерни, са температуром контролисаном на 80-120 степени. Брзина и брзина ветра морају бити прецизни како би се избегло пуцање и увијање премаза.

Календаровање: Хладно-пресујте осушене листове електроде прецизним календаром да бисте повећали густину премаза (смањили порозност), побољшали густину енергије и обезбедили уједначену дебљину (±0,5 μм).

Сечење: Уздужно исеците широке листове електроде у уске траке потребне ширине, избегавајући неравнине (неравнине ће изазвати кратке спојеве).

Таб Велдинг: Заварите металне језичке (алуминијумске језичке за катоду, никлове језичке за аноду) на одређеним позицијама на листовима електроде као тачке извлачења струје. Квалитет заваривања мора да обезбеди да нема хладних лемних спојева или лажног заваривања.

2. Средњи-Завршни процес: склапање ћелије (кључ за одређивање безбедности батерије)

Намотавање/слагање: Сложите катоду, сепаратор и аноду редоследом „сепаратор - анода - сепаратор - катода“, и намотајте их у цилиндричне/призматичне ћелије помоћу машине за намотавање (тип намотавања), или их сложите у призматичне ћелије помоћу машине за слагање (наслагани тип). Сложени тип има већу стопу искоришћења простора и мањи унутрашњи отпор, али ниску ефикасност; врста ране има високу ефикасност и погодна је за масовну производњу.

Кућиште/Инкапсулација: Ставите цилиндричне/призматичне чврсте{0}}ћелије у металне шкољке (челичне/алуминијумске шкољке); ставите ћелије врећице у омоте од алуминијумске-пластичне композитне фолије.

Печење: Ставите инкапсулиране ћелије у вакуумску рерну и пеците на 80-120 степени 4-8 сати да бисте потпуно уклонили влагу из ћелија (садржај влаге треба контролисати испод 50ппм), у супротном ће реаговати са електролитом и створити штетне гасове.

Ињекција електролита: Убризгати тачно одмерену количину електролита у ћелије у сувој просторији са тачком росе испод -40 степени. Електролит мора у потпуности да се инфилтрира у електродне листове и сепараторе. Грешка количине убризгавања треба контролисати унутар ±0,1г, иначе ће утицати на капацитет батерије.

Заптивање: Вакуумска топлотна{0}}заптивка отвора за убризгавање електролита ћелија врећице; затворите отвор за убризгавање електролита на ћелијама са тврдом{1}}љуском челичним куглицама (цилиндричним) или заптивним ексерима (призматичним) и обезбедите непропусност ваздуха ласерским заваривањем (цурење ваздуха ће изазвати испаравање електролита и слабљење капацитета).

3. Повратак-Завршни процес: формирање и тестирање (провера квалификованих производа)

Формација: Напуните ћелије по први пут да бисте формирали стабилан филм интерфејса чврстог електролита (СЕИ) на површини аноде, који дозвољава литијум јонима да прођу, али блокира електроне, што је кључ за животни век батерије и безбедност. Струја пуњења је мала (0,1-0,2Ц), а време је дуго (8-12 сати).

Старење: Оставите формиране ћелије да стоје на собној температури или високој температури (45 степени) 3-7 дана да би се стабилизовао СЕИ филм и екранизовали дефектне ћелије са прекомерним самопражњењем (нпр. ћелије са падом напона већим од 50мВ).

Оцена капацитета: Извршите стандардне тестове пуњења{0}}пражњења на старим ћелијама (пуњење до горњег граничног напона, пражњење до доњег граничног напона), измерите стварни капацитет и оцењујте према капацитету (нпр. степен А: 4950-5050мАх, степен Б: 4850-4950мАх) да бисте обезбедили конзистентан капацитет групе ћелија.

Сортирање: Класификујте ћелије према параметрима као што су капацитет, напон отвореног кола и унутрашњи отпор и елиминишите неисправне производе (нпр. ћелије са прекомерним унутрашњим отпором и недовољним капацитетом).

Тестирање изгледа и перформанси: Проверите изглед ћелија (без огреботина, цурења или деформације), спроведите отпор изолације, унутрашњи отпор наизменичне струје и тестове кратког споја како бисте били сигурни да безбедносне перформансе испуњавају стандарде.

ВИИ. Трендови у индустрији и предузетничка пракса: Где је будућност литијумских батерија?

Са брзим развојем нове енергетске индустрије, технологија литијумских батерија наставља да се пробија, а појавио се велики број предузећа која се фокусирају на сегментирана поља, промовишући проширење литијумских батерија из области „потрошачке електронике“ на поља „индустријске и енергетске“.

1. Технолошки трендови: од течног до чврстог, од великог капацитета до високе безбедности

Потврдне{0}}батерије: Замените течне електролите и сепараторе чврстим електролитима, значајно побољшавајући безбедност (без ризика од цурења или топлотног бекства), са густином енергије до 400-600Вх/кг (два пута већом од постојећих литијумских батерија), што може да подржи електрична возила са дометом крстарења већим од 1000км. Тренутно су полу{9}}чврсте батерије (са садржајем електролита од 5%-10%) ушле у фазу масовне производње (нпр. НИО ЕТ7 полу-верзија получврстих батерија), а очекује се да ће све-чврсте батерије бити масовно произведене око 2030. године.

Технологија брзог пуњења: Остварите „80% пуњења за 10 минута“ кроз оптимизацију материјала (као што су аноде на бази силицијума-, електролити за брзо{3}}пуњење) и конструкцијски дизајн. На пример, С4 супер{6}}батерија за пуњење опремљена на Кспенг Г9 може да напуни 400 км за 10 минута.

Смањење трошкова: Захваљујући-производњи великих размера (глобални капацитет производње литијумских батерија је премашио 2ТВх), иновацијама материјала (као што је литијум манган гвожђе фосфат који замењује тернарни литијум) и оптимизацијом процеса (као што је ЦТП/ЦТЦ технологија, редукционе компоненте модула), цена батерије је пала са 5 ЦНИ/1015 ЦНИ/Вх испод. 2025., а очекује се да ће у будућности пасти на 1 ЦНИ/Вх.

2. Пракса предузећа: Зхонгцхуанг Феииуе - Фокусирање на „револуцију замене батерија“ електричних возила са два -точка

У области електричних возила-на два точка, примена литијумских батерија се унапређује са „пуњења“ на „замену батерија“. Зхонгцхуанг Феииуе (повезан са Зхонгцхуанг Нев Енерги Тецхнологи Гроуп) је репрезентативно предузеће овог тренда. Његове основне праксе укључују:

Решења заснована на{0} сценаријима: Обезбедите високо{0}}сигурне и дуготрајне-литијумске батерије за сценарије као што су заједнички електрични бицикли, тренутна испорука (понети, експресна достава) и лична путовања. На пример, батерија доставних возила има животни век од више од 2000 пута, задовољавајући дневни захтев домета крстарења од 100 км.

Иновативни модел замене батерија: Изнесите концепт „замена батерија уместо пуњења је безбеднија“ и поставите станице за замену батерија у више од 100 градова широм земље. Корисници могу да заврше замену батерија за само 30 секунди, решавајући проблеме „опасности од спорог пуњења и пуњења“ код возила са два{3}}точка, која опслужују више од 400 милиона корисника који путују на два точка.

Производни капацитет и глобализација: Са годишњим производним капацитетом од преко 5ГВх, производи се извозе у више од 10 земаља, прилагођавајући се напонским стандардима и климатским условима различитих земаља (нпр. батерије са високом{4}}верзијом за Југоисточну Азију, које могу стабилно да раде у окружењу од 60 степени).

Закључак: Литијумске батерије - Основни мотор енергетске револуције

Од мобилних телефона до електричних возила, од складиштења енергије до -економије на малим висинама, литијумске батерије су постале основни мотор који покреће енергетску револуцију. Њихова технолошка еволуција се не односи само на побољшање перформанси опреме већ и на реализацију циља „двоугљеничног“ и трансформацију енергетске структуре. У будућности, са продором чврстих-батерија и технологије брзог пуњења, као и континуираним смањењем трошкова, литијумске батерије ће играти улогу у више области (као што су истраживање свемира и дубоког{4}}мора), пружајући солидну подршку будућности људске зелене енергије.

За обичне кориснике, разумевање основних принципа и параметара перформанси литијумских батерија може нам помоћи да их користимо научније (као што је избегавање прекомерног пуњења и прекомерног{0}}пражњења); за практичаре у индустрији, схватање техничких трендова и потреба сценарија је кључ за проналажење могућности у „сто-милијарди-на нивоу“ литијумских батерија. Било да сте потрошач или практичар, прича о литијумским батеријама се и даље наставља.