معرفی باتری لیتیومی دوچرخه برقی

معرفی مختصر باتری لیتیومی انواع

باتری های لیتیوم یونی را می توان به دو دسته تقسیم کرد: باتری های لیتیوم یون مایع (LIB) و باتری های لیتیوم یون پلیمری (به اختصار LIP). باتری های لیتیوم یون پلیمری را می توان به باتری های لیتیوم یون الکترولیت پلیمر جامد، باتری های لیتیوم یون الکترولیت ژل پلیمری و باتری های لیتیوم یون ساخته شده از مواد کاتد پلیمری تقسیم کرد. با توجه به مواد کاتد، آن را به لیتیوم کبالتات، لیتیوم منگنات، لیتیوم نیکلات، مواد سه تایی، فسفات آهن لیتیوم و غیره تقسیم می شود. اکثر منابع تغذیه موبایل از لیتیوم منگنات ساخته شده اند. مانند باتری های معمول تلفن همراه ما، بسیاری از آنها از لیتیوم منگنات و لیتیوم کبالتات ساخته شده اند.

در حال حاضر، مواد اصلی در بازار خودروهای الکتریکی باتری های لیتیوم سه تایی (لیتیوم نیکل کبالت منگنات (نیکومن) O2)، منگنات لیتیوم (LiMn2O4) و فسفات آهن لیتیوم (LiFePO4) هستند. در حال حاضر، امیدوارکننده‌ترین مواد آند مورد استفاده در باتری‌های لیتیوم یونی قدرت، عمدتاً منگنات لیتیوم اصلاح‌شده (LiMn2O4)، فسفات آهن لیتیوم (LiFePO4) و لیتیوم نیکل منگنات کبالت (Li (Ni, Co, Co, Li) هستند که باتری سه‌گانه لیتیوم پلیمر مثبت باتری لیتیوم لیتیوم سه‌گانه است. منگنات کبالت (Li(NiCoMn)O2) محصول پیش ساز الکترود کامپوزیت سه تایی، نمک نیکل، نمک کبالت و نمک منگنز را به عنوان مواد خام می گیرد و نسبت نیکل کبالت منگنز موجود در آن را می توان با توجه به نیازهای واقعی، در مقایسه با باتری لیتیومی و ظرفیت باتری مثبت، با کبالت تنظیم کرد. و عملکرد سیکل بهتری نسبت به لیتیوم کبالتات معمولی در مرحله اولیه، به دلایل فنی، ولتاژ اسمی آن تنها 3.5-3.6 ولت بود که محدوده کاربرد آن را محدود می کرد، اما تا کنون با بهبود مستمر فرمول و ساختار کامل، ولتاژ اسمی باتری به 3.7 ولت رسیده است. SONY، LG و SAMSUNG، باتری‌های سه تایی را معرفی کرده‌اند باتری های با سرعت بالا در داخل و خارج از کشور از مواد کاتدی سه تایی استفاده می کنند که الکترود مثبت آن از لیتیوم منگنات ساخته شده است. 

باتری لیتیوم منگنات دارای ولتاژ اسمی 3.7 ولت است، مقاومت داخلی محصول نهایی ≤ 200 mω و اندازه محصول حداکثر 19.2 * 56.5 * 69.5 میلی متر است.

مواد کاتدی با هزینه کم، ایمنی خوب و عملکرد دمای پایین، اما خود مواد آن ناپایدار است و به راحتی تجزیه می شود تا گاز تولید کند، بنابراین بیشتر در اختلاط با مواد دیگر برای کاهش هزینه باتری استفاده می شود. با این حال، عمر چرخه آن به سرعت از بین می رود، مستعد برآمدگی است، عملکرد دمای بالا آن ضعیف است، و عمر آن نسبتا کوتاه است. این عمدتا برای باتری های بزرگ و متوسط ​​و باتری های برق استفاده می شود و ولتاژ نامی آن 3.7 ولت است. مشکلات رایج، مانند برآمدگی باتری ها و نفخ، خروج الکترولیت است.

نام کامل باتری لیتیوم آهن فسفات باتری لیتیوم یون فسفات آهن لیتیوم است که بیش از حد طولانی است. از آنجایی که عملکرد آن به ویژه برای کاربرد برق مناسب است، کلمه 'power' به نام آن اضافه شده است، یعنی باتری برق لیتیوم آهن فسفات. برخی افراد آن را «باتری برق لیتیوم آهن (LiFe)» نیز می نامند.

خروجی با راندمان بالا: تخلیه استاندارد 2 تا 5 درجه سانتیگراد است، تخلیه جریان بالا مداوم می تواند به 10 درجه سانتیگراد برسد و تخلیه پالس آنی (10S) می تواند به 2 تا 5 درجه سانتیگراد برسد.

عملکرد خوب در دمای بالا: دمای داخلی به 95 درجه سانتیگراد در زمانی که دمای بیرونی 65 درجه سانتیگراد است، و دما می تواند در هنگام تخلیه باتری به 160 درجه سانتیگراد برسد، بنابراین ساختار باتری ایمن و دست نخورده است.

حتی اگر داخل یا خارج باتری آسیب دیده باشد، باتری نمی سوزد، منفجر نمی شود و بهترین ایمنی را دارد.

عمر چرخه عالی، پس از 500 چرخه، ظرفیت تخلیه آن هنوز بیشتر از 95٪ است. عمر چرخه بسته باتری باید 800 تا 2000 بار باشد.

تخلیه بیش از حد تا صفر ولت آسیب نمی بیند.

قابلیت شارژ سریع؛

هزینه کم؛

باتری لیتیوم آهن فسفات با همان اندازه و ظرفیت 1/3 باتری سرب اسید و 1/3 باتری سرب اسید است.

هیچ آلودگی برای محیط زیست وجود ندارد. باتری حاوی فلزات سنگین و فلزات کمیاب نیست (باتری‌های Ni-MH به فلزات کمیاب نیاز دارند)، غیر سمی است (گواهینامه SGS تصویب شده است)، بدون آلودگی است، مطابق با مقررات اروپایی ROHS است و یک باتری سبز مطلق است. با این حال، مقدار زیادی سرب در باتری‌های سرب اسیدی وجود دارد که اگر پس از دور ریختن به درستی دفع نشود، باز هم باعث آلودگی ثانویه برای محیط زیست می‌شود، در حالی که مواد فسفات آهن لیتیوم در طول تولید و استفاده، آلودگی ندارند.

مقایسه باتری لیتیومی سه تایی و باتری لیتیوم آهن فسفات

با استفاده از همان ساختار باتری، مواد سه تایی و مواد فسفات آهن لیتیوم برای ساخت باتری‌ها انتخاب شدند و آزمایش‌های تخلیه، شارژ و چرخه در شرایط مختلف انجام شد. مواد سه تایی دارای مزایایی در نرخ شارژ، سرعت تخلیه و عملکرد تخلیه در دماهای مختلف هستند، در حالی که مواد فسفات آهن لیتیوم عملکرد چرخه ای بهتری دارند و همچنان می توانند بیش از 80 درصد ظرفیت اولیه را پس از 5000 چرخه در دمای 1 درجه سانتیگراد حفظ کنند. باتری فسفات آهن لیتیوم نیز از نظر ایمنی نسبت به مواد سه تایی برتری دارد.

به عنوان مثال، به طور معمول، تک سلولی باتری لیتیومی سه تایی 800 برابر است، و عمر چرخه باتری گروهی 400-500 برابر است. عملکرد خوب در دمای پایین عمر چرخه سلول باتری لیتیوم آهن 2000 بار و عمر چرخه باتری گروه 800-1000 بار است. باتری های لیتیوم آهن در سیلندرهای 18650 (اسوانه ای و کمی بزرگتر از باتری های لیتیومی سه تایی) و همچنین در بسته بندی های نرم موجود هستند.

معایب باتری لیتیوم آهن فسفات: چگالی شیر الکترود مثبت باتری لیتیوم آهن فسفات کم است و چگالی آن به طور کلی حدود 0.8 تا 1.3 است. حجم زیاد

 رسانایی ضعیف، سرعت انتشار آهسته یون های لیتیوم، و ظرفیت ویژه واقعی پایین هنگام شارژ و تخلیه در زمان های بالا. عملکرد دمای پایین باتری لیتیوم آهن فسفات ضعیف است. (در یک محیط به خصوص سرد، مانند سرما در زمستان در اروپا، الکتریسیته نمی تواند در دمای بالای 10 درجه سانتیگراد آزاد شود).

نگهداری و نگهداری باتری های لیتیومی

بهتر است باتری لیتیومی را به جای کامل، نیمه خالی کنید و سعی کنید از تخلیه کامل مکرر خودداری کنید. بهتر است بلافاصله پس از شارژ کامل باتری آن را از برق بکشید.

میزان پیری باتری لیتیومی با دما و حالت شارژ تعیین می شود. جدول زیر کاهش ظرفیت باتری را در دو پارامتر نشان می دهد.

شارژ دما 40% شارژ 100%

       0درجه سانتی گراد                              98 درصد ظرفیت بعد از یک سال 94 درصد ظرفیت بعد از یک سال 

      25 درجه سانتی گراد                             96 درصد ظرفیت بعد از یک سال 80 درصد ظرفیت بعد از یک سال             

      40 درجه سانتی گراد                             85 درصد ظرفیت بعد از یک سال 65 درصد ظرفیت بعد از یک سال  

      60 درجه سانتی گراد 75 درصد ظرفیت بعد از یک سال 60 درصد ظرفیت بعد از سه ماه

تعمیر و نگهداری: باتری لیتیومی سه تایی بیش از حد دشارژ شده است و باتری نیز در صورت کم شدن ولتاژ آسیب می بیند. توصیه می شود هر سه ماه یکبار آن را نگهداری کنید. در صورت امکان، سعی کنید باتری را تا 40 درصد شارژ کنید و آن را در جای خنک نگه دارید. به این ترتیب، مدار حفاظتی خود باتری می تواند در مدت زمان طولانی ذخیره سازی کار کند. اگر باتری پس از شارژ کامل در دمای بالا قرار گیرد، آسیب زیادی به باتری وارد می کند.

ذخیره سازی: ذخیره سازی کوتاه مدت: باتری را در یک محل گاز خشک و غیر خورنده با دما و رطوبت بین 20- تا 35 درجه سانتیگراد 65 20% نگهداری کنید. اگر دما و رطوبت بیشتر یا کمتر از این دما و رطوبت باشد، قطعات فلزی باتری زنگ زده یا باتری نشتی پیدا می کند. 

ذخیره سازی طولانی مدت: از آنجایی که ذخیره سازی طولانی مدت باعث تسریع تخلیه و غیرفعال شدن مواد فعال باتری می شود، دما و رطوبت محیط باید بین 10 درجه سانتی گراد تا 30 درجه سانتی گراد 65 20 درصد باشد. در عین حال، به منظور کاهش تأثیر منفی تخلیه خود و غیرفعال شدن مواد فعال ناشی از نگهداری طولانی مدت (مانند بیش از یک سال)، باتری باید هر سه ماه یک بار شارژ و تخلیه شود تا عملکرد اولیه خود بازگردد.

عمر: در شرایط عادی، بهترین دمای سرویس باتری لیتیوم 20 ~ 25 ℃ است، بنابراین در شرایط دمای پایین، عمر باتری لیتیوم به نصف کاهش می یابد. اگر عمر طبیعی 500 سیکل باشد، دمای پایین ممکن است کمتر از 300 بار باشد. اگر دما بیش از -20 درجه باشد، باتری سه تایی ممکن است اصلا استفاده نشود. اگر دمای بیش از -10 درجه باشد، ظرفیت باتری لیتیوم آهن آزاد نخواهد شد.