As baterias de lítio de baixa velocidade são tão quentes, mas você realmente entende as baterias de lítio?

O que é uma bateria de lítio?

A bateria de lítio é um tipo de bateria que usa metal de lítio ou liga de lítio como material eletrodo negativo e usa uma solução de eletrólito não aquoso. A bateria de lítio mais antiga veio do grande inventor Edison. Devido às propriedades químicas muito ativas do metal de lítio, o processamento, armazenamento e uso de metais de lítio têm requisitos ambientais muito elevados. Portanto, as baterias de lítio não são utilizadas há muito tempo. Hoje em dia, a bateria de lítio tornou-se o mainstream, é comparada como o coração dos veículos elétricos.

As baterias de lítio são geralmente divididas em duas categorias: 1. Baterias metálicas de lítio: As baterias de lítio geralmente usam dióxido de manganês como material eletrodo positivo, metal de lítio ou seu metal de liga como material eletrodo negativo, e usam uma solução de eletrólito não aquoso. 2. Baterias de íons de lítio: As baterias de íons de lítio geralmente usam óxido metálico de liga de lítio como material de eletrodo positivo, grafite como material eletrodo negativo e eletrólito não aquoso.

Embora a densidade energética das baterias de lítio seja alta, teoricamente pode chegar a 3860 watts/kg. No entanto, devido à sua estabilidade insuficiente e incapacidade de carregar, ele não pode ser usado como uma bateria de energia para uso repetido. A bateria de íons de lítio foi desenvolvida como a principal bateria de energia devido à sua capacidade de ser recarregada. No entanto, devido à sua combinação de diferentes elementos, a composição do material eletrodo positivo tem grandes diferenças em vários aspectos, o que tem levado a um aumento das disputas sobre a rota do material eletrodo positivo na indústria.

Normalmente, as baterias de energia que mais falamos são principalmente baterias de fosfato de ferro de lítio, baterias de óxido de manganês de lítio, baterias de óxido de lítio e baterias ternárias de lítio (manganês de níquel-cobalto ternário).

Os tipos acima de baterias têm suas vantagens e desvantagens, que podem ser resumidas da seguinte forma:

Lítio ternário:

Vantagens: alta densidade energética, alta densidade de torneiras.

Desvantagens: baixa segurança, baixa resistência à temperatura, má vida, baixa descarga de alta potência e elementos tóxicos (a temperatura sobe acentuadamente após o carregamento e descarga de alta potência de baterias de lítio ternário, e a liberação de oxigênio após alta temperatura é muito fácil de queimar).

Fosfato de ferro de lítio:

Vantagens: vida longa, alta taxa de carga e descarga, boa segurança, bom desempenho de alta temperatura, elementos inofensivos, baixo custo.

Desvantagens: baixa densidade energética, baixa densidade de torneira (densidade a granel).

Óxido de manganês de lítio:

Vantagens: alta densidade de torneiras e baixo custo.

Desvantagens: baixa resistência à temperatura alta, a temperatura sobe acentuadamente após o uso a longo prazo do mangá de lítio, e a vida útil da bateria é seriamente atenuada (como o carro elétrico Nissan LEAF).

Óxido de cobalto de lítio: geralmente usado em produtos 3C, com segurança extremamente precária e inadequado para baterias de energia.

Agora, a indústria de veículos elétricos de baixa velocidade apareceu nos modelos de baterias de lítio, principalmente usando dois tipos de fosfato de ferro de lítio e lítio ternário, por isso hoje vamos focar nos dois tipos de baterias ternárias de lítio e fosfato de ferro de lítio.

01

Bateria de fosfato de ferro de lítio: madura, mas não o suficiente

O material de eletrodo fosfato de ferro de lítio é atualmente o material mais seguro para baterias de íons de lítio. Além disso, sua vida útil do ciclo pode chegar mais de 2000 vezes. Pode ser usado para carregamento padrão (taxa de 5 horas) e pode chegar a 2000 ciclos. Além disso, devido à indústria madura E ao limiar de tecnologia de preços e ao declínio da tecnologia provocado, muitos fabricantes adotarão baterias de fosfato de ferro de lítio por vários fatores. Pode-se dizer que o surgimento de novos veículos energéticos tem uma relação inseparável com as baterias de fosfato de ferro de lítio.

No entanto, as baterias de fosfato de ferro de lítio têm uma deficiência fatal, ou seja, baixo desempenho de baixa temperatura, mesmo que sejam nano-tamanho e revestidos de carbono, este problema não foi resolvido. Estudos mostraram que se uma bateria com capacidade de 3500mAh for operada em um ambiente de -10°C, após menos de 100 ciclos de descarga de carga, a energia decairá bruscamente para 500mAh, que é basicamente sucateada. Isso não é realmente uma coisa boa para o vasto território do nosso país e para as condições nacionais abrangentes onde há de fato mais baixas temperaturas no inverno.

Além disso, o custo de preparação do material e fabricação da bateria são relativamente altos, o rendimento da bateria é baixo e a consistência é fraca. Esta também é uma importante razão pela qual muitos veículos elétricos puros não podem atingir o valor nominal. Portanto, podemos ver que muitos veículos de energia novos domésticos (sejam elétricos puros ou híbridos), ou alguns veículos de energia relativamente baratos, escolherão baterias de fosfato de ferro de lítio por diferentes razões. Pode-se dizer que o uso de baterias de fosfato de ferro de lítio tem uma base indelével para a produção em massa e promoção de novos veículos energéticos.

02

Bateria de lítio de polímero ternário: um futuro inquieto

A bateria de lítio do polímero ternário refere-se a uma bateria de lítio que usa o manganato de níquel-cobalto de níquel de lítio (Li (NiCoMn) O2) como material do cátodo. O produto precursor do material do cátodo composto ternário é o sal de níquel, sal de cobalto e sal de manganês. Como matérias-primas, a razão de níquel, cobalto e manganês no interior pode ser ajustada de acordo com as necessidades reais. As baterias de lítio ternárias têm maior densidade energética, mas sua segurança é frequentemente questionada.

A razão para isso é que, embora esses dois materiais se decomponam quando atingirem uma certa temperatura, o material de lítio ternário se decompõe a 200 graus mais baixos, enquanto o material fosfato de ferro de lítio é de cerca de 800 graus. E a reação química do material de lítio ternário é mais intensa, vai liberar moléculas de oxigênio, e o eletrólito queimará rapidamente sob a ação de alta temperatura, causando uma reação em cadeia. Simplificando, materiais de lítio ternário são mais propensos a pegar fogo do que materiais fosfato de ferro de lítio. Mas deve-se notar que estamos falando de materiais, não de baterias que se tornaram produtos acabados.

Devido aos potenciais riscos de segurança dos materiais de lítio ternário, os fabricantes também estão trabalhando duro para evitar acidentes. De acordo com as características fáceis de pirólise dos materiais ternários de lítio, os fabricantes farão muita proteção contra sobrecarga (OVP), sobre proteção contra descarga (UVP), sobre proteção contra temperatura (OTP) e proteção sobre corrente (OCP). Esforço. Portanto, o incidente de combustão espontânea deve considerar se as funções do fabricante nestes links estão em vigor, em vez de simplesmente desistir dos alimentos devido à asfixia.

Então, qual é o uso atual dessas duas baterias? Vamos nos concentrar em um conjunto de dados. Em novembro do ano passado, a capacidade instalada de ônibus elétricos com baterias de fosfato de ferro de lítio representou 64,9%, e a capacidade instalada de baterias de lítio ternário foi de apenas 27,6%. Pelo contrário, no mercado de automóveis de passageiros elétricos puros, a capacidade instalada de baterias ternárias de lítio em novembro do ano passado ultrapassou 76%.

Teoricamente, a bateria de que precisamos deve ter alta densidade energética, alta densidade de volume, boa segurança, alta temperatura e baixa resistência à temperatura, longa vida útil do ciclo, não tóxico e inofensivo, carregamento e descarga de alta potência, e integrando todas as vantagens e baixo custo. Mas não existe essa bateria no momento, então há uma troca entre as vantagens e desvantagens de diferentes tipos de baterias. Além disso, diferentes veículos elétricos têm requisitos diferentes para baterias, então qual bateria é mais adequada depende de sua própria escolha!