การแนะนำแบตเตอรี่ลิเธียมสำหรับจักรยานไฟฟ้า

บทนำโดยย่อของ แบตเตอรี่ลิเธียม ประเภท

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท: แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเหลว (LIB) และแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนโพลีเมอร์ (เรียกสั้น ๆ ว่า LIP) แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนโพลีเมอร์สามารถแบ่งออกเป็นแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนโพลีเมอร์อิเล็กโทรไลต์แข็ง แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเจลโพลีเมอร์อิเล็กโทรไลต์ และแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ทำจากวัสดุแคโทดโพลีเมอร์ ตามวัสดุแคโทด มันถูกแบ่งออกเป็นลิเธียมโคบอลต์ ลิเธียมแมงกาเนต ลิเธียมนิกเกิล วัสดุไตรภาค ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต ฯลฯ อุปกรณ์จ่ายไฟมือถือส่วนใหญ่ทำจากลิเธียมแมงกาเนต เช่นเดียวกับแบตเตอรี่โทรศัพท์มือถือทั่วไปของเรา แบตเตอรี่ส่วนใหญ่ทำจากลิเธียมแมงกาเนตและลิเธียมโคบอลเทต

ปัจจุบัน วัสดุกระแสหลักในตลาดรถยนต์ไฟฟ้า ได้แก่ แบตเตอรี่ลิเธียมแบบไตรภาค (ลิเธียมนิกเกิลโคบอลต์แมงกาเนต (nichomn) O2) ลิเธียมแมงกาเนต (LiMn2O4) และลิเธียมเหล็กฟอสเฟต (LiFePO4) ในปัจจุบัน วัสดุแอโนดที่มีแนวโน้มมากที่สุดที่ใช้ในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนกำลังส่วนใหญ่เป็นลิเธียมแมงกาเนต (LiMn2O4), ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต (LiFePO4) และลิเธียมนิกเกิลโคบอลต์แมงกาเนต (Li (Ni, Co, Co, Li) Ternary li-polymer ของแบตเตอรี่ลิเธียมแบบไตรภาคเป็นแบตเตอรี่ลิเธียมที่มีวัสดุอิเล็กโทรดบวกคือลิเธียมนิกเกิลโคบอลต์แมงกาเนต (Li (NiCoMn) O2) ผลิตภัณฑ์สารตั้งต้นของวัสดุอิเล็กโทรดบวกแบบประกอบแบบไตรภาคใช้เกลือนิกเกิล เกลือโคบอลต์และเกลือแมงกานีสเป็นวัตถุดิบและสามารถปรับอัตราส่วนของนิกเกิลโคบอลต์แมงกานีสได้ตามความต้องการที่แท้จริงเมื่อเปรียบเทียบกับแบตเตอรี่ลิเธียมโคบอลต์แบตเตอรี่ที่มีวัสดุแบบไตรภาคเป็นอิเล็กโทรดบวกมีความปลอดภัยสูงกว่าความจุที่สมดุลและความปลอดภัยและประสิทธิภาพของวงจรที่ดีกว่าลิเธียมโคบอลต์ปกติในระยะแรกเนื่องจากเหตุผลทางเทคนิคแรงดันไฟฟ้าระบุเพียง 3.5-3.6V ซึ่งจำกัดช่วงการใช้งาน โครงสร้างแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่สูงถึง 3.7V และความจุของแบตเตอรี่ถึงหรือเกินระดับของแบตเตอรี่ลิเธียมโคบอลต์ออกไซด์ SANYO, PANASONIC, SONY, LG และ SAMSUNG ซึ่งเป็นแบตเตอรี่หลักห้าแบรนด์ของโลกได้แนะนำแบตเตอรี่แบบไตรภาคแล้ว กลุ่มผลิตภัณฑ์แบตเตอรี่โน้ตบุ๊กจำนวนมากได้เปลี่ยนแบตเตอรี่ลิเธียมโคบอลต์รุ่นก่อน ๆ เป็นแบตเตอรี่แบบไตรภาคแล้ว ปัจจุบันแบตเตอรี่พลังงานสูงขนาดเล็กส่วนใหญ่ในและต่างประเทศใช้วัสดุลิเธียมแมงกาเนตเป็นแบตเตอรี่ที่มีขั้วบวกทำจากลิเธียมแมงกาเนต แรงดันไฟฟ้าปกติของแบตเตอรี่ลิเธียมแมงกานีสคือ 2.5 ~ 4.2v. 

แบตเตอรี่ลิเธียมแมงกาเนตมีแรงดันไฟฟ้า 3.7v ความต้านทานภายในของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปคือ ≤ 200mω และขนาดผลิตภัณฑ์สูงสุด 19.2 * 56.5 * 69.5 มม.

วัสดุแคโทดที่มีต้นทุนต่ำ ปลอดภัยดี และมีคุณสมบัติที่อุณหภูมิต่ำ แต่ตัววัสดุเองไม่เสถียรและย่อยสลายได้ง่ายเพื่อสร้างก๊าซ ดังนั้นจึงส่วนใหญ่จะใช้ในการผสมกับวัสดุอื่นเพื่อลดต้นทุนของแบตเตอรี่ อย่างไรก็ตาม วงจรชีวิตของมันสลายตัวอย่างรวดเร็ว มีแนวโน้มที่จะนูน ประสิทธิภาพที่อุณหภูมิสูงไม่ดี และอายุการใช้งานค่อนข้างสั้น ส่วนใหญ่จะใช้สำหรับแบตเตอรี่ขนาดใหญ่และขนาดกลางและแบตเตอรี่พลังงานและแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดคือ 3.7V ปัญหาที่พบบ่อย เช่น แบตเตอรี่โป่งพองและท้องอืด เกิดจากการที่อิเล็กโทรไลต์รั่วไหล

ชื่อเต็มของแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตคือแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนลิเธียมเหล็กฟอสเฟตซึ่งยาวเกินไป เนื่องจากประสิทธิภาพนี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้พลังงาน คำว่า 'พลังงาน' จึงถูกเพิ่มเข้าไปในชื่อ นั่นคือแบตเตอรี่พลังงานลิเธียมเหล็กฟอสเฟต บางคนเรียกสิ่งนี้ว่า 'แบตเตอรี่ลิเธียมเหล็ก (LiFe)'

เอาต์พุตประสิทธิภาพสูง: การคายประจุมาตรฐานคือ 2 ~ 5 C, การจ่ายกระแสไฟสูงอย่างต่อเนื่องสามารถเข้าถึง 10C และการปล่อยพัลส์ทันที (10S) สามารถเข้าถึง 2 ~ 5C;

ประสิทธิภาพที่ดีที่อุณหภูมิสูง: อุณหภูมิภายในสูงถึง 95°C เมื่ออุณหภูมิภายนอกคือ 65°C และอุณหภูมิอาจสูงถึง 160°C เมื่อแบตเตอรี่หมด ดังนั้นโครงสร้างของแบตเตอรี่จึงปลอดภัยและไม่เสียหาย

แม้ว่าด้านในหรือด้านนอกของแบตเตอรี่จะเสียหาย แต่แบตเตอรี่ก็ไม่ไหม้ ไม่ระเบิด และมีความปลอดภัยสูงสุด

วงจรชีวิตที่ดีเยี่ยม หลังจาก 500 รอบ ความสามารถในการจำหน่ายยังคงมากกว่า 95% อายุการใช้งานของก้อนแบตเตอรี่ควรอยู่ที่ 800 ~ 2,000 ครั้ง

การคายประจุเกินจนเป็นศูนย์โวลต์จะไม่ได้รับความเสียหาย

สามารถชาร์จได้อย่างรวดเร็ว

ต้นทุนต่ำ

แบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตที่มีขนาดและความจุเท่ากันคือ 1/3 ของแบตเตอรี่ตะกั่วกรดและ 1/3 ของแบตเตอรี่กรดตะกั่ว

ไม่มีมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม แบตเตอรี่ไม่มีโลหะหนักและโลหะหายากใดๆ (แบตเตอรี่ Ni-MH ต้องใช้โลหะหายาก) ไม่เป็นพิษ (ผ่านการรับรอง SGS) ปราศจากมลภาวะ เป็นไปตามกฎระเบียบ ROHS ของยุโรป และเป็นแบตเตอรี่สีเขียวแน่นอน อย่างไรก็ตาม มีตะกั่วจำนวนมากในแบตเตอรี่ตะกั่วกรด ซึ่งจะยังคงก่อให้เกิดมลพิษทุติยภูมิต่อสิ่งแวดล้อมหากไม่ได้กำจัดอย่างเหมาะสมหลังจากถูกทิ้ง ในขณะที่วัสดุลิเธียมเหล็กฟอสเฟตไม่มีมลพิษระหว่างการผลิตและการใช้งาน

การเปรียบเทียบแบตเตอรี่ลิเธียมแบบไตรภาคและแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต

ใช้โครงสร้างแบตเตอรี่แบบเดียวกัน โดยเลือกใช้วัสดุแบบไตรภาคและวัสดุลิเธียมเหล็กฟอสเฟตเพื่อผลิตแบตเตอรี่ และทำการทดสอบการคายประจุ การชาร์จ และการหมุนรอบภายใต้สภาวะที่ต่างกัน วัสดุแบบไตรภาคมีข้อได้เปรียบในเรื่องอัตราการประจุ อัตราการไหลออก และประสิทธิภาพการปล่อยประจุที่อุณหภูมิต่างกัน ในขณะที่วัสดุลิเธียมเหล็กฟอสเฟตมีประสิทธิภาพการหมุนเวียนที่ดีกว่า และยังคงสามารถรักษาความจุเริ่มต้นได้มากกว่า 80% หลังจาก 5,000 รอบใน 1 องศาเซลเซียส แบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตยังเหนือกว่าวัสดุแบบไตรภาคในด้านความปลอดภัยอีกด้วย

ตัวอย่างเช่น ตามอัตภาพ แบตเตอรี่ลิเธียมแบบไตรภาคเซลล์เดียวคือ 800 เท่า และอายุการใช้งานของแบตเตอรี่กลุ่มคือ 400-500 เท่า ประสิทธิภาพอุณหภูมิต่ำดี วงจรชีวิตของเซลล์แบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กคือ 2,000 ครั้ง และอายุการใช้งานของแบตเตอรี่กลุ่มคือ 800-1,000 ครั้ง แบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กมีจำหน่ายในกระบอกสูบ 18650 (ทรงกระบอกและมีขนาดใหญ่กว่าแบตเตอรี่ลิเธียมแบบไตรภาคเล็กน้อย) และยังอยู่ในบรรจุภัณฑ์แบบอ่อนด้วย

ข้อเสียของแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต: ความหนาแน่นของก๊อกของอิเล็กโทรดบวกของแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตมีขนาดเล็ก และโดยทั่วไปมีความหนาแน่นประมาณ 0.8 ถึง 1.3 ปริมาณมาก

 ค่าการนำไฟฟ้าต่ำ อัตราการแพร่กระจายของลิเธียมไอออนช้า และความจุจำเพาะจริงต่ำเมื่อชาร์จและคายประจุในช่วงเวลาสูง ประสิทธิภาพอุณหภูมิต่ำของแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตไม่ดี (ในสภาพแวดล้อมที่หนาวเย็นโดยเฉพาะ เช่น ความหนาวเย็นในฤดูหนาวในยุโรป ไฟฟ้าไม่สามารถปล่อยออกมาได้ที่อุณหภูมิสูงกว่า -10°C)

การจัดเก็บและบำรุงรักษาแบตเตอรี่ลิเธียม

เป็นการดีกว่าที่จะคายประจุแบตเตอรี่ลิเธียมบางส่วนแทนที่จะปล่อยจนหมด และพยายามหลีกเลี่ยงการคายประจุจนหมดบ่อยครั้ง ทางที่ดีควรถอดปลั๊กแบตเตอรี่ทันทีหลังจากที่ชาร์จเต็มแล้ว

อัตราการเสื่อมสภาพของแบตเตอรี่ลิเธียมถูกกำหนดโดยอุณหภูมิและสถานะการชาร์จ ตารางต่อไปนี้แสดงการลดความจุของแบตเตอรี่ภายใต้พารามิเตอร์สองตัว

ชาร์จอุณหภูมิ 40% ชาร์จ 100%

       0°C                              ความจุ 98% หลังจากหนึ่งปี ความจุ 94% หลังจากหนึ่งปี 

      25°C                             ความจุ 96% หลังจากหนึ่งปี ความจุ 80% หลังจากหนึ่งปี             

      40°C                             ความจุ 85% หลังจากหนึ่งปี ความจุ 65% หลังจากหนึ่งปี  

      60°C ความจุ 75% หลังจากหนึ่งปี ความจุ 60% หลังจากสามเดือน

การบำรุงรักษา: แบตเตอรี่ลิเธียมแบบไตรภาคมีการคายประจุมากเกินไป และแบตเตอรี่ยังเสียหายเมื่อแรงดันไฟฟ้าต่ำเกินไป ขอแนะนำให้บำรุงรักษาทุกสามเดือน หากเป็นไปได้ ลองชาร์จแบตเตอรี่ให้เหลือ 40% และเก็บไว้ในที่เย็น ด้วยวิธีนี้ วงจรป้องกันของแบตเตอรี่จึงสามารถทำงานได้ภายในระยะเวลาการเก็บรักษาที่ยาวนาน หากวางแบตเตอรี่ไว้ที่อุณหภูมิสูงหลังจากชาร์จเต็มแล้ว จะทำให้แบตเตอรี่เสียหายอย่างมาก

การเก็บรักษา: การจัดเก็บระยะสั้น: เก็บแบตเตอรี่ไว้ในที่แห้งและไม่มีก๊าซกัดกร่อนซึ่งมีอุณหภูมิและความชื้นระหว่าง -20 C ถึง 35 C 65 20% หากอุณหภูมิและความชื้นสูงหรือต่ำกว่าอุณหภูมิและความชื้นนี้ ชิ้นส่วนโลหะของแบตเตอรี่จะเกิดสนิมหรือแบตเตอรี่จะรั่ว 

การจัดเก็บระยะยาว: เนื่องจากการจัดเก็บระยะยาวจะช่วยเร่งการปลดปล่อยตัวเองและการแยกตัวของสารออกฤทธิ์ในแบตเตอรี่ อุณหภูมิและความชื้นโดยรอบจึงควรอยู่ระหว่าง 10 C ถึง 30 C 65 20% ในเวลาเดียวกัน เพื่อลดผลกระทบด้านลบจากการคายประจุเองและการส่งผ่านของสารออกฤทธิ์ที่เกิดจากการเก็บรักษาในระยะยาว (เช่น มากกว่าหนึ่งปี) ควรชาร์จและคายประจุแบตเตอรี่ทุกๆ สามเดือนเพื่อคืนประสิทธิภาพเดิม

ชีวิต: ภายใต้สถานการณ์ปกติ อุณหภูมิการบริการที่ดีที่สุดของแบตเตอรี่ลิเธียมคือ 20 ~ 25 ℃ ดังนั้นภายใต้สภาวะอุณหภูมิด้านล่าง อายุการใช้งานของแบตเตอรี่ลิเธียมจะลดลงครึ่งหนึ่ง หากอายุการใช้งานปกติคือ 500 รอบ อุณหภูมิด้านล่างอาจน้อยกว่า 300 เท่าเท่านั้น หากอุณหภูมิสูงกว่า -20°C แบตเตอรี่แบบไตรภาคอาจไม่สามารถใช้งานได้เลย หากอุณหภูมิสูงกว่า -10 ℃ ความจุของแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กจะไม่ถูกปล่อยออกมา