Внедрение литиевой батареи для электрического велосипеда

Краткое введение литиевых батарей типы

Литий-ионные аккумуляторы можно разделить на две категории: жидкие литий-ионные аккумуляторы (LIB) и полимерные литий-ионные аккумуляторы (сокращенно LIP). Полимерные литий-ионные аккумуляторы можно разделить на литий-ионные аккумуляторы с твердым полимерным электролитом, литий-ионные аккумуляторы с гелевым полимерным электролитом и литий-ионные аккумуляторы, изготовленные из полимерных катодных материалов; По материалам катода он делится на кобальтат лития, манганат лития, никелат лития, тройные материалы, фосфат лития-железа и т. д. Большинство мобильных источников питания изготовлено из манганата лития. Как и наши обычные аккумуляторы для мобильных телефонов, многие из них изготовлены из манганата и кобальтата лития.

В настоящее время основными материалами на рынке электромобилей являются тройные литиевые батареи (литий-никель-кобальт-манганат (нихомн) O2), манганат лития (LiMn2O4) и литий-железофосфат (LiFePO4). В настоящее время наиболее перспективными анодными материалами, используемыми в силовых литий-ионных батареях, являются в основном модифицированный манганат лития (LiMn2O4), литий-железо-фосфат (LiFePO4) и литий-никель-кобальт-манганат (Li (Ni, Co, Co, Li). Тройной литий-полимер тройной литиевой батареи представляет собой литиевую батарею, материалом положительного электрода которой является литий-никель-кобальт-манганат (Li (NiCoMn) O2). Продукт-предшественник тройного композитного положительного заряда. В качестве сырья для электрода используются соли никеля, соли кобальта и соли марганца, а соотношение никель-кобальт-марганца в нем можно регулировать в соответствии с фактическими потребностями. По сравнению с литий-кобальтовой батареей батарея с тройным материалом в качестве положительного электрода имеет более высокую безопасность, сбалансированную емкость и безопасность, а также лучшую производительность цикла, чем обычный кобальтат лития. На ранней стадии по техническим причинам ее номинальное напряжение составляло всего 3,5-3,6 В, что ограничивало диапазон ее применения. Постоянное совершенствование формулы и совершенной структуры, номинальное напряжение батареи достигло 3,7 В, а ее емкость достигла или превысила уровень литий-кобальт-оксидных батарей. SANYO, PANASONIC, SONY, LG и SAMSUNG, пять крупнейших мировых брендов аккумуляторов, представили троичные батареи. Значительное количество линеек аккумуляторов для ноутбуков заменило предыдущие литий-кобальтовые батареи троичными батареями SANYO и SAMSUNG. Кобальтатные батареи полностью сняты с производства и переведены на тройные батареи. В настоящее время в большинстве небольших высокопроизводительных батарей в стране и за рубежом используются тройные катодные батареи. 

Литий-манганатный аккумулятор имеет номинальное напряжение 3,7 В, внутреннее сопротивление готового изделия составляет ≤ 200 мОм, а размер изделия составляет макс. 19,2 * 56,5 * 69,5 мм.

Катодный материал имеет низкую стоимость, хорошую безопасность и низкотемпературные характеристики, но сам его материал нестабилен и легко разлагается с образованием газа, поэтому его в основном используют для смешивания с другими материалами для снижения стоимости батарей. Однако срок его службы быстро снижается, он склонен к вздутию, его характеристики при высоких температурах плохие, а срок службы относительно короткий. Он в основном используется для батарей большого и среднего размера, а также силовых батарей, его номинальное напряжение составляет 3,7 В. Распространенными проблемами, такими как вздутие батарей и метеоризм, является отток электролита.

Полное название литий-железо-фосфатной батареи — литий-железо-фосфатная литий-ионная батарея, что слишком длинно. Поскольку его характеристики особенно подходят для применения в энергосистемах, к его названию добавлено слово «мощность», а именно: литий-железо-фосфатная аккумуляторная батарея. Некоторые люди также называют это «литиево-железной (LiFe) аккумуляторной батареей».

Высокая эффективность: стандартная температура разряда составляет 2 ~ 5 C, непрерывный сильноточный разряд может достигать 10 C, а мгновенный импульсный разряд (10 S) может достигать 2 ~ 5 C;

Хорошая производительность при высокой температуре: внутренняя температура достигает 95 ℃, когда внешняя температура составляет 65 ℃, а температура может достигать 160 ℃, когда аккумулятор разряжен, поэтому структура аккумулятора безопасна и неповреждена;

Даже если внутренняя или внешняя часть батареи повреждена, батарея не горит, не взрывается и имеет максимальную безопасность;

Отличный срок службы, после 500 циклов разрядная способность по-прежнему превышает 95%; Срок службы аккумуляторной батареи должен составлять 800–2000 раз.

Переразряд до нуля вольт не повреждает;

Можно быстро заряжать;

Бюджетный;

Литий-железо-фосфатный аккумулятор того же размера и емкости составляет 1/3 от емкости свинцово-кислотного аккумулятора и 1/3 от емкости свинцово-кислотного аккумулятора.

Нет загрязнения окружающей среды. Аккумулятор не содержит тяжелых и редких металлов (никель-металлогидридным аккумуляторам необходимы редкие металлы), нетоксичен (пройден сертификат SGS), не загрязняет окружающую среду, соответствует европейским нормам ROHS и является абсолютно экологически чистым аккумулятором. Однако в свинцово-кислотных батареях содержится большое количество свинца, который по-прежнему будет вызывать вторичное загрязнение окружающей среды, если его не утилизировать должным образом после выбрасывания, в то время как литий-железо-фосфатные материалы не загрязняют окружающую среду во время производства и использования.

Сравнение тройной литиевой батареи и литий-железо-фосфатной батареи

Используя одну и ту же структуру батареи, для изготовления батарей были выбраны тройные материалы и литий-железо-фосфатные материалы, а испытания на разрядку, зарядку и циклическое использование были проведены в разных условиях. Тройные материалы имеют преимущества в скорости заряда, скорости разряда и производительности разряда при различных температурах, в то время как литий-железо-фосфатные материалы имеют лучшие характеристики при циклическом использовании и могут сохранять более 80% первоначальной емкости после 5000 циклов при 1 °С. Литий-железо-фосфатные батареи также превосходят тройные материалы по безопасности.

Например, традиционно один элемент тройной литиевой батареи составляет 800 раз, а срок службы групповой батареи составляет 400-500 раз; Хорошие характеристики при низких температурах. Срок службы литий-железного аккумулятора составляет 2000 раз, а срок службы групповой батареи — 800-1000 раз; Литий-железные аккумуляторы выпускаются в баллонах емкостью 18650 (цилиндрических и немного большего размера, чем тройные литиевые аккумуляторы), а также в мягких упаковках.

Недостатки литий-железо-фосфатной батареи: плотность положительного электрода литий-железо-фосфатной батареи мала, а плотность обычно составляет от 0,8 до 1,3. Большой объем.

 Плохая проводимость, медленная скорость диффузии ионов лития и низкая фактическая удельная емкость при длительной зарядке и разрядке. Низкотемпературные характеристики литий-железо-фосфатной батареи плохие. (в особо холодных условиях, например, зимой в Европе, электричество не может быть выделено при температуре выше -10℃).

Хранение и обслуживание литиевых батарей

Лучше разряжать литиевую батарею частично, а не полностью, и стараться избегать частой полной разрядки. Лучше всего отключать аккумулятор сразу после его полной зарядки.

Скорость старения литиевой батареи определяется температурой и состоянием зарядки. В следующей таблице показано снижение емкости аккумулятора по двум параметрам.

Температура заряд 40% заряд 100%

       0°C                              Производительность 98 % через год Производительность 94 % через год 

      25°C                             Производительность 96% через год Производительность 80% через год             

      40°C                             Производительность 85% через год Производительность 65% через год  

      60°C 75% мощности через год 60% мощности через три месяца

Техническое обслуживание: троичная литиевая батарея чрезмерно разряжена, а также батарея повреждается при слишком низком напряжении. Рекомендуется проводить его каждые три месяца. Если есть возможность, постарайтесь зарядить аккумулятор до 40% и хранить его в прохладном месте. Таким образом, собственная схема защиты аккумулятора может работать в течение длительного периода хранения. Если аккумулятор после полной зарядки поместить при высокой температуре, это может привести к его серьезному повреждению.

Хранение: Кратковременное хранение: Храните батарею в сухом, неагрессивном газовом месте при температуре и влажности от -20 C до 35 C 65 20%. Если температура и влажность выше или ниже этой температуры и влажности, металлические части аккумулятора заржавеют или аккумулятор протечет. 

Длительное хранение: Поскольку длительное хранение ускоряет саморазряд и пассивацию активных веществ аккумулятора, температура и влажность окружающей среды должны находиться в пределах от 10 C до 30 C 65 20%. В то же время, чтобы уменьшить негативное влияние саморазряда и пассивации активных веществ, вызванное длительным хранением (например, более одного года), аккумулятор следует заряжать и разряжать один раз в три месяца для восстановления его первоначальных характеристик.

Срок службы: при нормальных обстоятельствах оптимальная температура эксплуатации литиевой батареи составляет 20–25 ℃, поэтому при условии низкой температуры срок службы литиевой батареи сокращается вдвое. Если нормальный срок службы составляет 500 циклов, нижняя температура может быть менее 300 раз. Если температура превышает -20℃, тройную батарею вообще нельзя использовать. Если температура превышает -10 ℃, емкость литий-железной батареи не будет снижена.