Էլեկտրական հեծանիվների լիթիումի մարտկոցի ներդրում

Համառոտ ներածություն լիթիումի մարտկոցների տեսակները

Լիթիում-իոնային մարտկոցները կարելի է բաժանել երկու կատեգորիայի՝ հեղուկ լիթիում-իոնային մարտկոցներ (LIB) և պոլիմերային լիթիում-իոն մարտկոցներ (կարճ՝ LIP): Պոլիմերային լիթիում-իոնային մարտկոցները կարելի է բաժանել պինդ պոլիմերային էլեկտրոլիտ լիթիում-իոնային մարտկոցների, գել պոլիմերային էլեկտրոլիտի լիթիում-իոնային մարտկոցների և պոլիմերային կաթոդային նյութերից պատրաստված լիթիում-իոնային մարտկոցների. Ըստ կաթոդի նյութերի, այն բաժանվում է լիթիումի կոբալտատի, լիթիումի մանգանատի, լիթիումի նիկելատի, եռյակի, լիթիումի երկաթի ֆոսֆատի և այլնի։ Ինչպես մեր սովորական բջջային հեռախոսների մարտկոցները, դրանցից շատերը պատրաստված են լիթիումի մանգանատից և լիթիումի կոբալտատից:

Ներկայումս էլեկտրական մեքենաների շուկայում հիմնական նյութերն են եռակի լիթիումային մարտկոցները (լիթիումի նիկել կոբալտ մանգանատ (նիկոմն) O2), լիթիումի մանգանատ (LiMn2O4) և լիթիումի երկաթի ֆոսֆատ (LiFePO4): Ներկայումս լիթիումի իոնային մարտկոցներում օգտագործվող առավել խոստումնալից անոդային նյութերը հիմնականում փոփոխված լիթիումի մանգանատն են (LiMn2O4), լիթիումի երկաթի ֆոսֆատը (LiFePO4) և լիթիումի նիկել կոբալտ մանգանատը (Li (Ni, Co, Co, Li), որի եռական լիթիումի մարտկոցի եռամսյակային լի-պոլիմերը լիթիումի մարտկոցի դրական նյութն է։ Կոբալտի մանգանատը (Li(NiCoMn)O2 Եռակի կոմպոզիտային էլեկտրոդային նյութի նախադրյալը վերցնում է նիկելի աղը, կոբալտի աղը և մանգանի աղը, և դրա մեջ նիկելի կոբալտ մանգանի հարաբերակցությունը կարող է ճշգրտվել ըստ իրական կարիքների՝ համեմատած մարտկոցի անվտանգության, ավելի բարձր հզորության հետ: և ավելի լավ ցիկլի կատարում, քան սովորական լիթիումի կոբալտատը, նախնական փուլում նրա անվանական լարումը եղել է ընդամենը 3,5-3,6 Վ, ինչը սահմանափակել է դրա կիրառման տիրույթը, սակայն մինչ այժմ, մարտկոցի անվանական լարումը հասել է 3,7 Վ-ի, իսկ մարտկոցի հզորությունը գերազանցել է ԱՆԱ-ի մակարդակը: SONY-ը, LG-ն և SAMSUNG-ը՝ աշխարհի հինգ խոշորագույն մարտկոցները, ներկայացրել են եռակի մարտկոցներ Բարձր արագությամբ մարտկոցները տանը և արտերկրում օգտագործում են եռակի կաթոդային մարտկոց, որի դրական էլեկտրոդը պատրաստված է լիթիումի մանգանատից։ 

Լիթիումի մանգանատ մարտկոցն ունի անվանական լարում 3,7 վ, պատրաստի արտադրանքի ներքին դիմադրությունը ≤ 200 մω է, իսկ արտադրանքի չափը՝ առավելագույնը 19,2 * 56,5 * 69,5 մմ:

Կաթոդի նյութը ցածր գնով, լավ անվտանգությամբ և ցածր ջերմաստիճանի կատարմամբ, բայց դրա նյութն ինքնին անկայուն է և հեշտ է քայքայվել՝ գազ առաջացնելու համար, ուստի այն հիմնականում օգտագործվում է այլ նյութերի հետ խառնվելու համար՝ մարտկոցների արժեքը նվազեցնելու համար: Այնուամենայնիվ, նրա ցիկլի կյանքը արագորեն քայքայվում է, այն հակված է ուռչելու, նրա բարձր ջերմաստիճանի արդյունավետությունը վատ է, և նրա կյանքը համեմատաբար կարճ է: Այն հիմնականում օգտագործվում է մեծ և միջին չափի մարտկոցների և հոսանքի մարտկոցների համար, իսկ անվանական լարումը 3,7 Վ է։ Ընդհանուր խնդիրներ, ինչպիսիք են ուռուցիկ մարտկոցները և գազերը, էլեկտրոլիտի արտահոսքն է:

Լիթիումի երկաթի ֆոսֆատ մարտկոցի ամբողջական անվանումը լիթիումի երկաթի ֆոսֆատ լիթիումի իոնային մարտկոց է, որը չափազանց երկար է: Քանի որ դրա կատարումը հատկապես հարմար է հոսանքի կիրառման համար, «հզորություն» բառը ավելացվել է նրա անվանը, այն է՝ լիթիումի երկաթի ֆոսֆատ էներգիայի մարտկոց: Որոշ մարդիկ այն անվանում են նաև «լիթիումի երկաթի (LiFe) էներգիայի մարտկոց»:

Բարձր արդյունավետության ելք. ստանդարտ լիցքաթափումը 2 ~ 5 C է, շարունակական բարձր հոսանքի արտանետումը կարող է հասնել 10C, իսկ ակնթարթային իմպուլսային լիցքաթափումը (10S) կարող է հասնել 2~5C;

Լավ կատարում բարձր ջերմաստիճանում. ներքին ջերմաստիճանը այնքան բարձր է, որքան 95℃, երբ արտաքին ջերմաստիճանը 65℃ է, և ջերմաստիճանը կարող է հասնել 160℃, երբ մարտկոցը լիցքաթափվում է, ուստի մարտկոցի կառուցվածքը անվտանգ և անձեռնմխելի է.

Նույնիսկ եթե մարտկոցի ներսը կամ դրսից վնասված է, մարտկոցը չի այրվում, չի պայթում և ունի լավագույն անվտանգությունը;

Գերազանց ցիկլի կյանք, 500 ցիկլից հետո դրա լիցքաթափման հզորությունը դեռ 95%-ից ավելի է. Մարտկոցի փաթեթի ցիկլի կյանքը պետք է լինի 800 ~ 2000 անգամ:

զրոյական վոլտերի չափից դուրս լիցքաթափումը չի վնասվում.

Կարող է արագ լիցքավորվել;

Ցածր արժեք;

Նույն չափերով և հզորությամբ լիթիումի երկաթի ֆոսֆատ մարտկոցը կազմում է կապարաթթվային մարտկոցի 1/3-ը և կապարաթթվային մարտկոցի 1/3-ը:

Շրջակա միջավայրի աղտոտում չկա. Մարտկոցը չի պարունակում ծանր մետաղներ և հազվագյուտ մետաղներ (Ni-MH մարտկոցներին անհրաժեշտ են հազվագյուտ մետաղներ), ոչ թունավոր է (SGS վկայականն անցել է), աղտոտված չէ, համապատասխանում է եվրոպական ROHS կանոնակարգերին և բացարձակ կանաչ մարտկոց է: Այնուամենայնիվ, կապարաթթվային մարտկոցներում կա կապարի մեծ քանակություն, որը դեռևս կառաջացնի շրջակա միջավայրի երկրորդային աղտոտում, եթե այն պատշաճ կերպով չօգտագործվի դեն նետվելուց հետո, մինչդեռ լիթիումի երկաթի ֆոսֆատ նյութերը արտադրության և օգտագործման ընթացքում չունեն աղտոտվածություն:

Եռակի լիթիումային մարտկոցի և լիթիումի երկաթի ֆոսֆատի մարտկոցի համեմատություն

Օգտագործելով նույն մարտկոցի կառուցվածքը, մարտկոցներ պատրաստելու համար ընտրվել են եռակի նյութեր և լիթիումի երկաթի ֆոսֆատ նյութեր, և լիցքաթափման, լիցքավորման և հեծանվային փորձարկումներն իրականացվել են տարբեր պայմաններում: Երրորդական նյութերը առավելություններ ունեն լիցքավորման արագության, լիցքաթափման արագության և տարբեր ջերմաստիճաններում լիցքաթափման գործունակության մեջ, մինչդեռ լիթիումի երկաթի ֆոսֆատ նյութերն ունեն ավելի լավ ցիկլային գործունակություն և կարող են պահպանել սկզբնական հզորության ավելի քան 80%-ը 5000 ցիկլից հետո 1 C-ում:

Օրինակ, պայմանականորեն, եռակի լիթիումի մարտկոցի մեկ բջիջը 800 անգամ է, իսկ խմբային մարտկոցի ցիկլի կյանքը 400-500 անգամ; Լավ ցածր ջերմաստիճանի կատարում: Լիթիումի երկաթե մարտկոցի ցիկլի կյանքը 2000 անգամ է, իսկ խմբային մարտկոցի ցիկլի կյանքը՝ 800-1000 անգամ; Լիթիումի երկաթե մարտկոցները հասանելի են 18650 բալոններով (գլանաձև և մի փոքր ավելի մեծ չափսերով, քան եռակի լիթիումային մարտկոցները), ինչպես նաև փափուկ փաթեթներով:

Լիթիումի երկաթի ֆոսֆատ մարտկոցի թերությունները. Լիթիումի երկաթի ֆոսֆատ մարտկոցի դրական էլեկտրոդի խտությունը փոքր է, իսկ խտությունը սովորաբար կազմում է մոտ 0,8-ից 1,3: Մեծ ծավալ։

 Վատ հաղորդունակություն, լիթիումի իոնների դանդաղ դիֆուզիոն արագություն և ցածր իրական հատուկ հզորություն, երբ լիցքավորվում և լիցքաթափվում է բարձր ժամանակներում: Լիթիումի երկաթի ֆոսֆատ մարտկոցի ցածր ջերմաստիճանի աշխատանքը վատ է: (հատկապես ցուրտ միջավայրում, ինչպիսին է ձմռանը ցուրտը Եվրոպայում, էլեկտրաէներգիան չի կարող ազատվել 10℃-ից բարձր ջերմաստիճանում):

Լիթիումային մարտկոցների պահպանում և սպասարկում

Ավելի լավ է լիթիումի մարտկոցը լիցքաթափել մասնակի, այլ ոչ թե ամբողջությամբ, և փորձել խուսափել հաճախակի ամբողջական լիցքաթափումից: Ավելի լավ է մարտկոցը լիովին լիցքավորվելուց անմիջապես հետո անջատել վարդակից:

Լիթիումի մարտկոցի ծերացման արագությունը որոշվում է ըստ ջերմաստիճանի և լիցքավորման վիճակի: Հետևյալ աղյուսակը ցույց է տալիս մարտկոցի հզորության կրճատումը երկու պարամետրով:

Ջերմաստիճանի լիցքավորում 40% լիցքավորում 100%

       0°C                              98% հզորություն մեկ տարի հետո 94% հզորություն մեկ տարի հետո 

      25°C                             96% հզորություն մեկ տարի հետո 80% հզորություն մեկ տարի հետո             

      40°C                             85% հզորություն մեկ տարի հետո 65% հզորություն մեկ տարի հետո  

      60°C 75% հզորություն մեկ տարի հետո 60% հզորություն երեք ամսից հետո

Սպասարկում. եռակի լիթիումի մարտկոցը չափազանց լիցքաթափված է, և մարտկոցը նույնպես վնասվում է, երբ լարումը շատ ցածր է: Խորհուրդ է տրվում պահպանել երեք ամիսը մեկ։ Հնարավորության դեպքում փորձեք լիցքավորել մարտկոցը մինչև 40% և պահել այն զով տեղում: Այս կերպ մարտկոցի սեփական պաշտպանիչ սխեման կարող է աշխատել երկար պահեստավորման ընթացքում: Եթե ​​մարտկոցը լրիվ լիցքավորվելուց հետո տեղադրվի բարձր ջերմաստիճանում, դա մեծ վնաս կհասցնի մարտկոցին։

Պահպանում. Կարճաժամկետ պահեստավորում. Պահպանեք մարտկոցը չոր, ոչ կոռոզիոն գազային տեղում, որտեղ ջերմաստիճանը և խոնավությունը գտնվում է -20 C-ից 35 C 65 20%: Եթե ​​ջերմաստիճանը և խոնավությունը այս ջերմաստիճանից և խոնավությունից բարձր կամ ցածր են, մարտկոցի մետաղական մասերը կժանգոտվեն կամ մարտկոցի արտահոսքը: 

Երկարատև պահեստավորում. Քանի որ երկարատև պահեստավորումը կարագացնի մարտկոցի ակտիվ նյութերի ինքնալիցքաթափումը և պասիվացումը, շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանը և խոնավությունը պետք է լինի 10 C-ից 30 C 65 20%: Միևնույն ժամանակ, երկարատև պահեստավորման հետևանքով առաջացած ակտիվ նյութերի ինքնալիցքաթափման և պասիվացման բացասական ազդեցությունը նվազեցնելու համար (օրինակ՝ մեկ տարուց ավելի), մարտկոցը պետք է լիցքավորվի և լիցքաթափվի երեք ամիսը մեկ անգամ՝ իր սկզբնական աշխատանքը վերականգնելու համար:

Կյանքը. Նորմալ պայմաններում լիթիումի մարտկոցի լավագույն սպասարկման ջերմաստիճանը 20 ~ 25℃ է, ուստի ստորին ջերմաստիճանի պայմաններում լիթիումի մարտկոցի ծառայության ժամկետը կկրճատվի կիսով չափ: Եթե ​​նորմալ կյանքը 500 ցիկլ է, ապա ստորին ջերմաստիճանը կարող է լինել միայն 300 անգամ պակաս: Եթե ​​ջերմաստիճանը գերազանցում է -20℃, ապա եռակի մարտկոցը կարող է ընդհանրապես չօգտագործվել: Եթե ​​ջերմաստիճանը գերազանցի -10℃, ապա լիթիումի երկաթե մարտկոցի հզորությունը չի ազատվի: