Introducción de la batería de litio para bicicletas eléctricas

Breve introducción de de baterías de litio tipos

Las baterías de iones de litio se pueden dividir en dos categorías: baterías de iones de litio líquidas (LIB) y baterías de polímeros de iones de litio (LIP para abreviar). Las baterías de polímero de iones de litio se pueden dividir en baterías de iones de litio de electrolito de polímero sólido, baterías de iones de litio de electrolito de polímero de gel y baterías de iones de litio fabricadas con materiales de cátodo polimérico; Según los materiales del cátodo, se divide en cobaltato de litio, manganato de litio, niquelato de litio, materiales ternarios, fosfato de hierro y litio, etc. La mayoría de las fuentes de alimentación móviles están hechas de manganato de litio. Al igual que las baterías habituales de nuestros teléfonos móviles, muchas de ellas están hechas de manganato de litio y cobaltato de litio.

En la actualidad, los materiales principales en el mercado de vehículos eléctricos son las baterías ternarias de litio (mangannato de litio, níquel y cobalto (nicomn) O2), manganato de litio (LiMn2O4) y fosfato de litio y hierro (LiFePO4). En la actualidad, los materiales anódicos más prometedores utilizados en las baterías de iones de litio son principalmente manganato de litio modificado (LiMn2O4), fosfato de litio y hierro (LiFePO4) y manganato de litio, níquel y cobalto (Li (Ni, Co, Co, Li). El polímero de litio ternario de la batería de litio ternaria es una batería de litio cuyo material de electrodo positivo es manganato de litio, níquel y cobalto (Li (NiCoMn) O2). El producto precursor del material compuesto ternario de electrodo positivo toma sal de níquel, sal de cobalto y sal de manganeso como materia prima, y la proporción de níquel cobalto manganeso se puede ajustar según las necesidades reales. En comparación con la batería de cobalto de litio, la batería con material ternario como electrodo positivo tiene mayor seguridad, capacidad equilibrada y seguridad, y mejor rendimiento del ciclo que el cobaltato de litio normal. En la etapa inicial, debido a razones técnicas, su voltaje nominal era de solo 3,5-3,6 V, lo que limitaba su rango de aplicación. El voltaje nominal de la batería ha alcanzado los 3,7 V y su capacidad ha alcanzado o superado el nivel de la batería de óxido de cobalto de litio. SANYO, PANASONIC, SONY, LG y SAMSUNG, las cinco marcas de baterías más importantes del mundo, han introducido baterías ternarias. Un número considerable de líneas de baterías para portátiles han reemplazado las baterías de cobalto de litio anteriores con baterías ternarias. En la actualidad, la mayoría de las baterías pequeñas de alta potencia en el país y en el extranjero utilizan materiales de cátodo ternario. La batería de manganato de litio es una batería cuyo electrodo positivo está hecho de manganato de litio. El voltaje nominal de la batería de manganato de litio es de 2,5 ~ 4,2 V. La batería de manganato de litio se utiliza ampliamente por su bajo costo y buena seguridad. 

La batería de manganato de litio tiene un voltaje nominal de 3,7 V, la resistencia interna del producto terminado es ≤ 200 mω y el tamaño del producto es máximo 19,2 * 56,5 * 69,5 mm.

El material del cátodo tiene bajo costo, buena seguridad y rendimiento a bajas temperaturas, pero su material en sí es inestable y fácil de descomponer para generar gas, por lo que se usa principalmente mezclado con otros materiales para reducir el costo de las baterías. Sin embargo, su ciclo de vida disminuye rápidamente, es propenso a abombarse, su rendimiento a altas temperaturas es deficiente y su vida útil es relativamente corta. Se utiliza principalmente para baterías y baterías de potencia grandes y medianas, y su voltaje nominal es de 3,7 V. Los problemas habituales, como las baterías abultadas y las flatulencias, son la salida de electrolitos.

El nombre completo de la batería de fosfato de hierro y litio es batería de iones de litio de fosfato de hierro y litio, que es demasiado larga. Debido a que su rendimiento es especialmente adecuado para aplicaciones de energía, se agrega la palabra 'potencia' a su nombre, es decir, batería de energía de fosfato de hierro y litio. Algunas personas también lo llaman 'batería de litio y hierro (LiFe)'.

Salida de alta eficiencia: la descarga estándar es de 2 ~ 5 C, la descarga continua de alta corriente puede alcanzar los 10 C y la descarga de pulso instantáneo (10 S) puede alcanzar los 2 ~ 5 C;

Buen rendimiento a alta temperatura: la temperatura interna llega a 95 ℃ cuando la temperatura externa es de 65 ℃, y la temperatura puede alcanzar 160 ℃ cuando la batería está descargada, por lo que la estructura de la batería es segura e intacta;

Incluso si el interior o el exterior de la batería está dañado, la batería no se quema, no explota y tiene la mejor seguridad;

Excelente ciclo de vida, después de 500 ciclos, su capacidad de descarga sigue siendo superior al 95%; El ciclo de vida de la batería debe ser de 800 ~ 2000 veces.

La sobredescarga a cero voltios no daña;

Se puede cargar rápidamente;

Bajo costo;

La batería de fosfato de hierro y litio con el mismo tamaño y capacidad es 1/3 de la de la batería de plomo-ácido y 1/3 de la de la batería de plomo-ácido.

No hay contaminación al medio ambiente. La batería no contiene metales pesados ​​ni metales raros (las baterías Ni-MH necesitan metales raros), no es tóxica (certificación SGS aprobada), no contamina, cumple con las regulaciones europeas ROHS y es una batería absolutamente ecológica. Sin embargo, hay una gran cantidad de plomo en las baterías de plomo-ácido, que aún causarán contaminación secundaria al medio ambiente si no se eliminan adecuadamente después de ser desechadas, mientras que los materiales de fosfato de hierro y litio no tienen contaminación durante la producción y el uso.

Comparación de batería ternaria de litio y batería de fosfato de hierro y litio

Utilizando la misma estructura de batería, se seleccionaron materiales ternarios y materiales de fosfato de hierro y litio para fabricar baterías, y las pruebas de descarga, carga y ciclos se llevaron a cabo en diferentes condiciones. Los materiales ternarios tienen ventajas en cuanto a tasa de carga, tasa de descarga y rendimiento de descarga a diferentes temperaturas, mientras que los materiales de fosfato de hierro y litio tienen un mejor rendimiento cíclico y aún pueden mantener más del 80% de la capacidad inicial después de 5 000 ciclos en 1 C. La batería de fosfato de hierro y litio también es superior a los materiales ternarios en seguridad.

Por ejemplo, convencionalmente, la celda única de una batería ternaria de litio es 800 veces mayor y el ciclo de vida de la batería grupal es de 400 a 500 veces; Buen rendimiento a bajas temperaturas. El ciclo de vida de la celda de batería de litio y hierro es de 2000 veces y el ciclo de vida de la batería del grupo es de 800 a 1000 veces; Las baterías de litio y hierro están disponibles en cilindros 18650 (cilíndricos y de tamaño ligeramente mayor que las baterías ternarias de litio) y también en paquetes blandos.

Desventajas de la batería de fosfato de hierro y litio: la densidad de derivación del electrodo positivo de la batería de fosfato de hierro y litio es pequeña y la densidad generalmente es de aproximadamente 0,8 a 1,3. Gran volumen.

 Mala conductividad, velocidad de difusión lenta de los iones de litio y baja capacidad específica real cuando se cargan y descargan en tiempos elevados. El rendimiento a bajas temperaturas de la batería de fosfato de hierro y litio es deficiente. (En un ambiente particularmente frío, como el frío del invierno en Europa, no se puede liberar electricidad a temperaturas superiores a -10 ℃).

Almacenamiento y mantenimiento de baterías de litio.

Es mejor descargar la batería de litio parcialmente en lugar de completamente, y tratar de evitar descargas completas frecuentes. Lo mejor es desconectar la batería inmediatamente después de que esté completamente cargada.

La tasa de envejecimiento de la batería de litio está determinada por la temperatura y el estado de carga. La siguiente tabla ilustra la reducción de la capacidad de la batería bajo dos parámetros.

Carga de temperatura 40% carga 100%

       0°C                              98% de capacidad después de un año 94% de capacidad después de un año 

      25°C                             96% de capacidad después de un año 80% de capacidad después de un año             

      40°C                             85% de capacidad después de un año 65% de capacidad después de un año  

      60°C 75% de capacidad después de un año 60% de capacidad después de tres meses

Mantenimiento: la batería ternaria de litio se descarga excesivamente y la batería también se daña cuando el voltaje es demasiado bajo. Se recomienda mantenerlo cada tres meses. Si es posible, intenta cargar la batería al 40% y mantenla en un lugar fresco. De este modo, el propio circuito de protección de la batería puede funcionar durante un largo periodo de almacenamiento. Si la batería se coloca a alta temperatura después de estar completamente cargada, causará grandes daños a la batería.

Almacenamiento: Almacenamiento a corto plazo: Guarde la batería en un lugar seco y no corrosivo con gas, con una temperatura y humedad entre -20 C y 35 C 65 20%. Si la temperatura y la humedad son superiores o inferiores a esta temperatura y humedad, las partes metálicas de la batería se oxidarán o la batería tendrá fugas. 

Almacenamiento a largo plazo: dado que el almacenamiento a largo plazo acelerará la autodescarga y la pasivación de las sustancias activas de la batería, la temperatura ambiente y la humedad deben estar entre 10 C y 30 C 65 20 %. Al mismo tiempo, para reducir el impacto negativo de la autodescarga y pasivación de sustancias activas causadas por el almacenamiento prolongado (por ejemplo, más de un año), la batería debe cargarse y descargarse una vez cada tres meses para restaurar su rendimiento original.

Vida útil: En circunstancias normales, la mejor temperatura de servicio de la batería de litio es de 20 ~ 25 ℃, por lo que, bajo la condición de temperatura inferior, la vida útil de la batería de litio se reducirá a la mitad. Si la vida normal es de 500 ciclos, la temperatura del fondo puede ser solo inferior a 300 veces. Si la temperatura supera los -20 ℃, es posible que la batería ternaria no se utilice en absoluto. Si la temperatura supera los -10 ℃, la capacidad de la batería de litio y hierro no se liberará.