የሊቲየም{0}አዮን ባትሪዎች ባህሪያት ምንድን ናቸው?

የሊቲየም አቅም እና ኤሌክትሮሞቲቭ ኃይል{0}አዮን የባትሪ እቃዎች

በሚሞላበት ጊዜ{0}የሊቲየም አዮን ባትሪዎች{1}አዮን ባትሪዎች ገባሪ ቁሶች ብቻ የሊቲየም{2} ion intercalation/deintercalation ምላሾች የሚደረጉ ሲሆን ኤሌክትሮላይት እና ሌሎች ቁሶች ግን ጥቅም ላይ አይውሉም። ስለዚህ፣ አወንታዊ እና አሉታዊ የኤሌክትሮዶች ቁሶች በተገላቢጦሽ እርስበርስ የመሃል/የመቀያየር ሊቲየም ionዎች የባትሪውን ክፍት{4}የወረዳ ቮልቴጅ ይወስናል፣ እና የሊቲየም ions እርስ በርስ የሚገናኙ/የሚቀያየሩበት መጠን የንቁ ቁስ አቅምን ይወስናል። ብዙ አለምአቀፍ ሊቲየም{6}}አዮን ባትሪ አምራቾች እና ሊቲየም{7}አዮን ባትሪ አቅራቢዎች የተረጋጋ የጅምላ ምርትን እና ወጥ የሆነ የምርት አፈጻጸምን ለማግኘት በእነዚህ የቁሳቁስ ባህሪያት ይተማመናሉ።

ለአሉታዊው ኤሌክትሮድስ, ምላሹ የሚከሰተው በቀመር (1.2) መሠረት ነው. በአንድ ሞለ ካርቦን (12 ግ)፣ ቢበዛ 1/6 ሞል የሊቲየም ions መጠላለፍ ይቻላል። ስለዚህ, የካርቦን አሉታዊ ኤሌክትሮድ ቁሳቁስ ንድፈ ሃሳባዊ ልዩ አቅም ነው
1/6(ሞል)×96485(ፋራዳይ ቋሚ፣ሲ/ሞል)/12(ግ)=3400ሲ/ግ=372(mA·h/g) (1.5)

በዕለት ተዕለት አጠቃቀም ፣ በ adsorption እና በጠንካራ ኤሌክትሮላይት ኢንተርፋዝ (SEI) ፊልም መፈጠር ምክንያት የሊቲየም ኪሳራን ከግምት ውስጥ በማስገባት ትክክለኛው የካርቦን ቁሳቁሶች የተወሰነ አቅም 300-345 mA·h / g ነው። መሪ ሊቲየም{3}}አዮን የባትሪ ጥቅል አቅራቢዎች ይህንን ደረጃ የሚያገኙት በተመቻቸ ግራፋይት አቀነባበር እና ትክክለኛ የሽፋን ሂደቶች ነው።

ለአዎንታዊ ኤሌክትሮድ ቁሳቁስ, አቅሙ በሊቲየም ionዎች ሊወጣ / ሊገባ በሚችለው መጠን ይወሰናል. LiCoO₂ን እንደ ምሳሌ በመውሰድ በአንድ ሞል LiCoO₂ እስከ 1 ሞል ሊቲየም ionዎች በምላሹ መሳተፍ ይችላል። ስለዚህ የ LiCoO₂ (አንጻራዊ ሞለኪውላር ጅምላ 97.86) በንድፈ ሃሳባዊ የተወሰነ አቅም ነው።
1(ሞል)×96485(ሲ/ሞል)/97.86(ግ){3}}ሲ/ግ=273.9(mA·h/g) (1.6)

በተግባር፣ የLiCoO₂ ቁሳቁስ ክሪስታል መረጋጋትን ለመጠበቅ በአጠቃላይ ከ30% -60% የሊቲየም ionዎች በምላሹ ውስጥ ይሳተፋሉ። ስለዚህ የሊኮኦ₂ ቁሳቁስ ትክክለኛ አቅም 137-164 ኤምኤኤች/ግ ነው። የሜጀር ሊቲየም{6}አዮን ባትሪ የኦሪጂናል ዕቃ አምራቾች ደህንነትን በሚያረጋግጡበት ጊዜ የዑደት ህይወትን ከፍ ለማድረግ በላቁ BMS በኩል የኃይል መሙያውን እና የመልቀቂያውን ጥልቀት ይቆጣጠራሉ።

ለሊቲየም ብረት ፎስፌት ፣ 1 ሞል የሊቲየም ions በአንድ ሞለኪውል ሊቲየም ብረት ፎስፌት በምላሹ ውስጥ ሙሉ በሙሉ መሳተፍ ይችላል። ስለዚህ የሊቲየም ብረት ፎስፌት ቁስ (አንጻራዊ ሞለኪውላር ጅምላ 157.8) ንድፈ ሃሳባዊ እና ትክክለኛው የተወሰነ አቅም ነው።
1(ሞል)×96485(ሲ/ሞል)/157.8(ግ){3}}ሲ/ግ=169.8(mA·h/g) (1.7)

በተፈጥሮ ውስጥ፣ የሊ/ሊ⁺ መደበኛ የመድገም አቅም ዝቅተኛው ነው፣ እሱም -3.04 ቮ (ከመደበኛ ሃይድሮጂን ኤሌክትሮድ አንፃር) ይደርሳል። ለካርቦን አሉታዊ ኤሌክትሮዶች ቁሳቁሶች፣ የሊቲየም-አዮን የማውጣት እና የማስገባት አቅም ከሊ/ሊ⁺ ሚዛናዊ አቅም አጠገብ ነው። በኤሌክትሮኬሚካላዊ ንድፈ ሐሳብ መሰረት, በክፍል ሙቀት ውስጥ, የካርቦን አሉታዊ ኤሌክትሮዶች ኤሌክትሮክ እምቅ ኢ

ኢ=ኢ ዲግሪ + 0.02567 · ln[C(Li⁺)/C(Li,C₆)] (1.8)

የት
ኢ ዲግሪ - መደበኛ ኤሌክትሮይድ አቅም;
C (Li⁺) - በኤሌክትሮላይት መፍትሄ ውስጥ ያለው የሊቲየም ions ክምችት;
C(Li,C₆) - የሊቲየም ions ክምችት በአሉታዊ ኤሌክትሮድ ካርቦን ውስጥ።

በመፍትሔው ውስጥ እና በአሉታዊ ኤሌክትሮድ ካርቦን ውስጥ ያለው የሊቲየም ion ክምችት ሲቃረብ, የአሉታዊው ኤሌክትሮዶች የኤሌክትሮል አቅም ከመደበኛ የመቀነስ አቅም ጋር እኩል ይሆናል ኢ ዲግሪ . በአጠቃላይ በኤሌክትሮላይት ውስጥ ያለው የሊቲየም ion ክምችት ቋሚ ነው, ስለዚህ በአሉታዊ ኤሌክትሮድ ካርቦን ውስጥ ያለው የሊቲየም ion ክምችት ለውጦች በአሉታዊ ኤሌክትሮዶች እምቅ ለውጦች ላይ ለውጥ ያመጣሉ. በአሁኑ ጊዜ የLi/C₆ ትክክለኛ ሚዛናዊ አቅም ከተለያዩ x እሴቶች ጋር ለማስላት ምንም አይነት ሁለንተናዊ ዘዴ የለም። በአጠቃላይ በሙከራ ይወሰናል. ሙከራዎች እንደሚያሳዩት የግራፋይት{4}ቁሳቁሶች የመዳከም አቅም በአጠቃላይ ከ0-0.4 ቮ (ከሊ/ሊ⁺ ጋር) ይለያያል፣ ይህም በአንፃራዊነት ለመተግበሪያዎች ተስማሚ የሆኑ አሉታዊ ኤሌክትሮዶች ያደርጋቸዋል። ምስል 1.2 የግራፋይት አሉታዊ ኤሌክትሮድ የተለመደ ኃይል{10}ፈሳሽ ባህሪይ ኩርባ ያሳያል።

ለLiCoO₂ አወንታዊ ኤሌክትሮድ ቁስ፣ የሊቲየም መጠላለፍ/የመለያ ሂደት ነጠላ{0}ደረጃ ምላሽ ነው። በአዎንታዊ ኤሌክትሮድ ንጥረ ነገር ውስጥ ያለው የሊቲየም ion ትኩረት ሲቀየር ፣ የአዎንታዊ ኤሌክትሮድ አቅምም ይለወጣል። በኤሌክትሮላይት ውስጥ ያለውን የሊቲየም ion ትኩረትን ከግምት ውስጥ በማስገባት 1 ሞል / ሊትር ነው ፣ በቀመር (1.1) ውስጥ ላለው ምላሽ ፣ አዎንታዊ ኤሌክትሮድ እምቅ ኢ ነው።

ኢ=ኢ ዲግሪ + 0.02567 · ln[C(Li⁺,CoO₂)/C(LiCoO₂)] (1.9)

የት
ኢ ዲግሪ - መደበኛ ኤሌክትሮይድ አቅም;
ሐ (LiCoO₂) - የ LiCoO₂ ትኩረት በአዎንታዊ ኤሌክትሮድ ቁሳቁስ ውስጥ;
C (Li⁺,CoO₂) - የ Li⁺ እና CoO₂ ትኩረት በአዎንታዊ ኤሌክትሮድ ቁሳቁስ ውስጥ;
ሊቲየም አየኖች ሲወጡ፣ አወንታዊው የኤሌክትሮል አቅም ወደ ታች የመውረድ አዝማሚያ ያሳያል።

ክፍያ{0}የሊቲየም ብረት ፎስፌት ቁስ የማፍሰሻ ሂደት ከሊቲየም ብረት ፎስፌት ወደ ብረት ፎስፌት ከድሳት በኋላ መለወጥ ነው።

በሊቲየም ብረት ፎስፌት ኤሌክትሮድ ላይ ያለው ምላሽ
LiFePO₄ ↔ FePO₄ + Li⁺ + e⁻ (1.10)

የእሱ ሊቲየም{0}}አዮን የመጠላለፍ/የመቀየሪያ ሂደት ሁለት{1}ደረጃ ምላሽ ነው። ስለዚህ, በአዎንታዊ ኤሌክትሮድ ንጥረ ነገር ውስጥ የሊቲየም ion ትኩረትን መለወጥ የአዎንታዊ ኤሌክትሮጁን እምቅ ለውጥ አይጎዳውም. የእኩልነት አቅሙ ነው።

ኢ=ኢ ዲግሪ + 0.02567 · ln[C(FePO₄)/ሲ(LiFePO₄)] (1.11)

የንጹህ ጠጣር ክምችት 1. በቴርሞዳይናሚክስ መለኪያዎች ላይ በመመስረት, የቲዮሬቲክ ሚዛን እምቅ አቅም 3.4 ቪ.

የሊቲየም ብረት ፎስፌት ቁስ ዓይነተኛ ክፍያ{0}የፈሳሽ ባህሪ ኩርባ በስእል 1.3 ይታያል።

የሊቲየም{0}አዮን ባትሪዎች አፈጻጸም ባህሪያት

ከሌሎች ባትሪዎች ጋር ሲነጻጸር፣ ሊቲየም{0}አዮን ባትሪዎች በሊቲየም{1}አዮን ባትሪ አከፋፋዮች እና በኢንዱስትሪ ደንበኞች በሰፊው የሚታወቁት የሚከተሉት ባህሪዎች አሏቸው።

ከፍተኛ የኃይል ጥንካሬ.የሊቲየም{0}አዮን ባትሪዎች የኢነርጂ ጥንካሬ 100 W·h/kg እና 200 W·h/L ወይም ከዚያ በላይ ይደርሳል። የቅርብ ጊዜ ባለ ሶስት ካቶድ ሊቲየም{4} ion ባትሪዎች 200 W·h/kg በጅምላ የተወሰነ ኃይል አግኝተዋል። ከፍተኛ{7}}ኒኬል ሲሊከን{8}}የተመሰረቱ የአኖድ ቁሶችን እና ሊቲየም{9}}የበለፀጉ የካቶድ ቁሳቁሶችን በመጠቀም የጅምላ ልዩ ሃይል 400 W·h/kg እና የቮልሜትሪክ የኢነርጂ እፍጋቱ 900 ዋ/ሊ ይደርሳል ተብሎ ይጠበቃል፣ ይህም ከባህላዊ ባትሪዎች እጅግ የላቀ ነው። ስለዚህ፣ ሊቲየም{13}አዮን ባትሪዎች በተንቀሳቃሽ የኤሌክትሮኒክስ ምርቶች እና በኤሌክትሪክ ተሽከርካሪዎች ላይ በስፋት ጥቅም ላይ ይውላሉ።

ከፍተኛ ክፍት{0}የወረዳ ቮልቴጅ።የውሃ ያልሆኑ ኦርጋኒክ መሟሟያዎችን በመጠቀም ምክንያት ነጠላ{1}የሴል ቮልቴጁ 3.6–3.8 ቪ ይደርሳል፣ይህም ከኒኬል{6}}ብረት ሃይድሬድ ወይም ኒኬል{7}ካድሚየም ባትሪዎች 2-3 እጥፍ ይበልጣል። ከፍተኛ{9}}የቮልቴጅ ካቶድ ቁሶችን በብቃት መጠቀም የአንድን ሴል ኦፕሬቲንግ ቮልቴጅ ወደ 4.5-5 ቮ ያሳድጋል፣ይህም ለሊቲየም አዮን ባትሪዎች ከፍተኛ የኢነርጂ እፍጋታ አስፈላጊ ከሆኑ ምክንያቶች አንዱ ነው።

ከፍተኛ{0}ክፍያ እና መልቀቅ የሚችል።ለምሳሌ፣ ሁሉም{0}ጠንካራ{1}የግዛት ሊቲየም{2}አዮን ባትሪዎች ፖሊመር ኤሌክትሮላይቶችን የሚጠቀሙ ጥሩ ደህንነት ከ10C በላይ የመልቀቂያ ደረጃን ሊያገኙ ይችላሉ። ሊቲየም{4}}አዮን ባትሪዎች ሊቲየም አይረን ፎስፌት ሲጠቀሙ ካቶድ 100 ሴ.

ዝቅተኛ የራስ{0}የፍሳሽ መጠን።በክፍል ሙቀት፣ ወርሃዊ የራስ{0}የሊቲየም የማፍሰሻ መጠን{1}አዮን ባትሪዎች በአጠቃላይ ከ10% ያነሰ፣ ከኒኬል ያነሰ{3}የብረት ሃይድሪድ ባትሪዎች (15%) እና የኒኬል{5}ካድሚየም ባትሪዎች ግማሽ። የሊቲየም ብረት ፎስፌት ባትሪዎች የራስ{7}ፈሳሽ መጠን በአጠቃላይ ከ3% ያነሰ ነው።

ለአካባቢ ተስማሚ ፣እርሳስ፣ ካድሚየም፣ ሜርኩሪ ወይም ሌሎች ጎጂ ንጥረ ነገሮችን ያልያዘ እና አካባቢን አይበክልም።

ምንም የማስታወስ ውጤት የለም።የማህደረ ትውስታ ውጤት ሙሉ በሙሉ ከመውጣቱ በፊት ወይም ሙሉ በሙሉ ከመሙላቱ በፊት ጥቅም ላይ ሲውል የባትሪው አቅም የሚቀንስበትን ክስተት ያመለክታል (የማስታወሻ ውጤት የአቅም መበስበስ አይደለም)። የሊቲየም{1}አዮን ባትሪዎች የማህደረ ትውስታ ውጤት የላቸውም።

ጥሩ ደህንነት.ሊቲየም{0}አዮን ባትሪዎች በአጠቃላይ የካርቦን ቁሶችን እንደ አሉታዊ ኤሌክትሮድ ይጠቀማሉ፣ እሱም ከብረታ ብረት ሊቲየም ጋር የሚቀራረብ ኤሌክትሮድ አለው። የሊቲየም ionዎች በካርቦን ውስጥ ሊጣመሩ እና ሊጣመሩ ይችላሉ, ይህም የሊቲየም ብረት ክምችት እድልን በእጅጉ ይቀንሳል እና የባትሪውን ደህንነት በእጅጉ ያሻሽላል. በቅርብ ዓመታት ውስጥ፣ ነበልባል{3}የዘገየ ተጨማሪዎች፣ ነበልባል{4}የዘገየ መለያየት፣ PTC (positive temperature Coefficient) መሣሪያዎች፣ ፍንዳታ{5}}የማስረጃ ቫልቮች፣ የባትሪ አስተዳደር ሲስተሞች እና ሌሎች ቴክኖሎጂዎች የሊቲየምን ባትሪዎች{6}አዮን ባትሪዎች እጅግ በጣም ከፍተኛ ደህንነት አረጋግጠዋል።

ረጅም ዑደት ሕይወት.የሊቲየም{0}አዮን ባትሪዎች ዑደት ህይወት በአጠቃላይ ከ500 ዑደቶች በላይ ነው። የሊቲየም ብረት ፎስፌት ባትሪዎች ዑደት ህይወት በአጠቃላይ 2000-3000 ዑደቶች ነው. ከፍተኛ የዑደት አቅም ካላቸው (እንደ ሊቲየም ቲታኔት ያሉ) ከአኖድ ቁስ አሠራሮች ጋር ሲገጣጠም ከ10,000 በላይ ዑደቶች ሊሳኩ ይችላሉ። ይህ የሊቲየም ብረት ፎስፌት ባትሪዎችን ለኃይል ማከማቻ ባትሪ ስርዓቶች እና ለትልቅ{9} ESS ፕሮጀክቶች ምርጥ ምርጫ ያደርገዋል።