Le batterie al litio a bassa velocità sono così calde, ma capisci davvero le batterie al litio?

Cos'è una batteria al litio?

La batteria al litio è un tipo di batteria che utilizza litio metallico o lega di litio come materiale dell'elettrodo negativo e utilizza una soluzione elettrolitica non acquosa. La prima batteria al litio proveniva dal grande inventore Edison. A causa delle proprietà chimiche molto attive del litio metallico, la lavorazione, lo stoccaggio e l'uso del litio metallico hanno requisiti ambientali molto elevati. Pertanto, le batterie al litio non vengono utilizzate da molto tempo. Al giorno d'oggi, la batteria al litio è diventata la corrente principale, è paragonata al cuore dei veicoli elettrici.

Le batterie al litio sono generalmente divise in due categorie: 1. Batterie al litio metallico: le batterie al litio metallico generalmente utilizzano biossido di manganese come materiale per l'elettrodo positivo, litio metallico o la sua lega metallica come materiale dell'elettrodo negativo e utilizzano una soluzione elettrolitica non acquosa. 2. Batterie agli ioni di litio: le batterie agli ioni di litio generalmente utilizzano ossido di metallo in lega di litio come materiale dell'elettrodo positivo, grafite come materiale dell'elettrodo negativo ed elettrolita non acquoso.

Sebbene la densità energetica delle batterie al litio metallico sia elevata, teoricamente può raggiungere i 3860 watt / kg. Tuttavia, a causa della sua insufficiente stabilità e incapacità di ricarica, non può essere utilizzata come batteria di alimentazione per un uso ripetuto. La batteria agli ioni di litio è stata sviluppata come batteria di alimentazione principale grazie alla sua capacità di essere ricaricata. Tuttavia, a causa della sua combinazione di diversi elementi, la composizione del materiale dell'elettrodo positivo presenta grandi differenze in vari aspetti, il che ha portato ad un aumento delle controversie sul percorso del materiale dell'elettrodo positivo nell'industria.

Di solito, le batterie di alimentazione di cui parliamo di più sono principalmente batterie al litio ferro fosfato, batterie al litio e ossido di manganese, batterie al litio e ossido di cobalto e batterie al litio ternarie (ternarie al nichel cobalto manganese).

I suddetti tipi di batterie hanno i loro vantaggi e svantaggi, che possono essere riassunti approssimativamente come segue:

Litio ternario:

Vantaggi: alta densità di energia, alta densità di rubinetti.

Svantaggi: scarsa sicurezza, scarsa resistenza alle alte temperature, scarsa durata, scarsa scarica ad alta potenza ed elementi tossici (la temperatura aumenta bruscamente dopo la carica e lo scaricamento ad alta potenza delle batterie al litio ternarie e il rilascio di ossigeno dopo l'alta temperatura è molto facile bruciare).

Litio ferro fosfato:

Vantaggi: lunga durata, alta velocità di carica e scarica, buona sicurezza, buone prestazioni ad alta temperatura, elementi innocui, basso costo.

Svantaggi: bassa densità di energia, bassa densità di presa (densità apparente).

Ossido di litio e manganese:

Vantaggi: alta densità di rubinetti e basso costo.

Svantaggi: scarsa resistenza alle alte temperature, la temperatura aumenta bruscamente dopo un uso prolungato di litio manganato e la durata della batteria è seriamente ridotta (come l'auto elettrica Nissan LEAF).

Ossido di litio cobalto: solitamente utilizzato nei prodotti 3C, con sicurezza estremamente scarsa e non adatto per batterie di alimentazione.

Ora l'industria dei veicoli elettrici a bassa velocità è apparsa nei modelli di batterie al litio, utilizzando principalmente due tipi di litio ferro fosfato e litio ternario, quindi oggi ci concentreremo sui due tipi di batterie ternarie al litio e litio ferro fosfato.

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Batteria al litio ferro fosfato: matura ma non sufficiente

Il materiale degli elettrodi al litio ferro fosfato è attualmente il materiale catodico più sicuro per le batterie agli ioni di litio. Inoltre, il suo ciclo di vita può raggiungere più di 2000 volte. Può essere utilizzato per la ricarica standard (velocità di 5 ore) e può raggiungere i 2000 cicli. Inoltre, a causa del settore maturo e della soglia della tecnologia dei prezzi e del declino della tecnologia, molti produttori adotteranno batterie al litio ferro fosfato per vari fattori. Si può dire che l'ascesa dei veicoli a nuova energia ha un rapporto inscindibile con le batterie al litio ferro fosfato.

Tuttavia, le batterie al litio ferro fosfato hanno un difetto fatale, cioè scarse prestazioni a bassa temperatura, anche se sono di dimensioni nanometriche e rivestite in carbonio, questo problema non è stato risolto. Gli studi hanno dimostrato che se una batteria con una capacità di 3500 mAh viene utilizzata in un ambiente di -10 ° C, dopo meno di 100 cicli di carica-scarica, la potenza decadrà bruscamente a 500 mAh, che viene sostanzialmente eliminata. Questa non è davvero una buona cosa per il vasto territorio del nostro paese&e le condizioni nazionali globali dove ci sono davvero più basse temperature in inverno.

Inoltre, il costo della preparazione del materiale e della produzione della batteria è relativamente alto, la resa della batteria è bassa e la consistenza è scarsa. Questo è anche un motivo importante per cui molti veicoli elettrici puri non possono raggiungere il valore nominale. Pertanto, possiamo vedere che molti veicoli domestici di nuova energia (sia elettrici puri o ibridi elettrici), o alcuni veicoli di nuova energia relativamente economici, sceglieranno batterie al litio ferro fosfato per diversi motivi. Si può dire che l'uso di batterie al litio ferro fosfato ha un fondamento indelebile per la produzione di massa e la promozione di veicoli di nuova energia.

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Batteria ternaria ai polimeri di litio: un futuro inquieto

La batteria ternaria ai polimeri di litio si riferisce a una batteria al litio che utilizza il manganato di litio nichel cobalto (Li (NiCoMn) O2) come materiale catodico. Il prodotto precursore del materiale catodico composito ternario è il sale di nichel, il sale di cobalto e il sale di manganese. Come materie prime, il rapporto tra nichel, cobalto e manganese all'interno può essere regolato in base alle effettive esigenze. Le batterie ternarie al litio hanno una maggiore densità di energia, ma la loro sicurezza è spesso messa in dubbio.

La ragione di ciò è che anche se questi due materiali si decompongono quando raggiungono una certa temperatura, il materiale ternario di litio si decomporrà a una temperatura inferiore a 200 gradi, mentre il materiale di litio ferro fosfato è di circa 800 gradi. E la reazione chimica del materiale di litio ternario è più intensa, rilascerà molecole di ossigeno e l'elettrolita brucerà rapidamente sotto l'azione dell'alta temperatura, causando una reazione a catena. Per dirla semplicemente, i materiali ternari al litio hanno maggiori probabilità di prendere fuoco rispetto ai materiali al litio ferro fosfato. Ma va notato che stiamo parlando di materiali, non di batterie che sono diventate prodotti finiti.

A causa dei potenziali rischi per la sicurezza dei materiali ternari al litio, i produttori stanno anche lavorando duramente per prevenire incidenti. In base alle caratteristiche di facile pirolisi dei materiali al litio ternario, i produttori eseguiranno molta protezione da sovraccarico (OVP), protezione da scarica eccessiva (UVP), protezione da sovratemperatura (OTP) e protezione da sovracorrente (OCP). sforzo. Pertanto, l'incidente di combustione spontanea dovrebbe considerare se le funzioni del produttore&in questi collegamenti sono a posto, piuttosto che rinunciare semplicemente al cibo a causa del soffocamento.

Allora qual è l'attuale utilizzo di queste due batterie? Lascia che&si concentri su un insieme di dati. Nel novembre dello scorso anno, la capacità installata degli autobus elettrici con batterie al litio ferro fosfato rappresentava il 64,9% e la capacità installata delle batterie ternarie al litio era solo del 27,6%. Al contrario, nel mercato delle autovetture elettriche pure, la capacità installata delle batterie ternarie al litio nel novembre dello scorso anno ha superato il 76%.

Teoricamente, la batteria di cui abbiamo bisogno dovrebbe avere un'elevata densità di energia, un'elevata densità di volume, una buona sicurezza, una resistenza alle alte e basse temperature, una lunga durata, non tossica e innocua, carica e scarica ad alta potenza e che integra tutti i vantaggi e il basso costo. Ma al momento non esiste una batteria del genere, quindi esiste un compromesso tra i vantaggi e gli svantaggi dei diversi tipi di batterie. Inoltre, diversi veicoli elettrici hanno requisiti diversi per le batterie, quindi quale batteria è più adatta dipende dalla tua scelta!