Giới thiệu về nguyên tắc, hiệu suất và ứng dụng pin lithium

Pin lithium là một loại pin sử dụng kim loại lithium hoặc hợp kim lithium làm vật liệu điện cực âm và sử dụng dung dịch điện phân không màu. Pin lithium sớm nhất đến từ nhà phát minh tuyệt vời Edison, sử dụng phản ứng sau: LI + MnO2 = limno2 Phản ứng là phản ứng oxi hóa khử, phóng điện. Do tính chất hóa học rất tích cực của kim loại lithium, việc chế biến, lưu trữ và sử dụng kim loại lithium rất đòi hỏi môi trường. Do đó, pin lithium đã không được sử dụng trong một thời gian dài. Bây giờ pin lithium đã trở thành chủ đạo.

Vật liệu pin lithium

Vật liệu cực dương pin lithium được chia thành các loại sau:

Đầu tiên là vật liệu cực dương carbon:

Hiện tại, các vật liệu cực dương thực sự được sử dụng cho pin ion lithium về cơ bản là vật liệu carbon, như than chì nhân tạo, than chì tự nhiên, microspheres mesocarbon, than cốc dầu khí, sợi carbon, nhựa nhiệt phân, và tương tự.

Thứ hai là vật liệu cực dương dựa trên thiếc:

Vật liệu cực dương dựa trên thiếc có thể được phân loại thành các oxit thiếc và các oxit composite dựa trên thiếc. Oxit đề cập đến một oxit của các hộp kim loại hóa trị khác nhau. Hiện tại không có sản phẩm thương mại.

Loại thứ ba là vật liệu cực dương nitride kim loại có chứa lithium và hiện không có sản phẩm thương mại.

Loại thứ tư là vật liệu cực dương hợp kim:

Bao gồm các hợp kim dựa trên thiếc, hợp kim dựa trên silicon, hợp kim dựa trên bismuth, hợp kim dựa trên nhôm, hợp kim dựa trên Bismuth, hợp kim dựa trên magiê và các hợp kim khác, hiện không có sản phẩm thương mại.

Loại thứ năm là vật liệu cực dương quy mô nano: ống nano carbon, vật liệu hợp kim nano.

Vật liệu vật liệu nano thứ sáu là vật liệu oxit nano: Hiện tại, Công ty TNHH Công nghệ Hóa học Hefei Xiangzheng dựa trên sự phát triển mới nhất của sự phát triển thị trường của ngành năng lượng mới của Lithium Pin năm 2009, nhiều công ty đã bắt đầu sử dụng oxit nano titan và nano nano và nano nano Oxit silicon để thêm vào than chì truyền thống, oxit thiếc và ống nano carbon làm tăng đáng kể lượng điện tích và xả và số lượng chu kỳ điện tích và xả của pin lithium.

Ưu điểm chính của pin lithium-ion

1. Tỷ lệ năng lượng tương đối cao. Với mật độ năng lượng lưu trữ cao, nó đã đạt 460-600Wh/kg, cách pin axit-axit-6-7 lần;

2, tuổi thọ dài, tuổi thọ dịch vụ có thể đạt đến hơn 6 năm, lithium sắt phosphate là điện tích và xả pin 1C (100% DOD), có những hồ sơ có thể được sử dụng 10.000 lần;

3, điện áp định mức cao (điện áp làm việc đơn là 3,7V hoặc 3,2V), bằng điện áp loạt của 3 niken-cadmium hoặc pin sạc hydro-hydro, thuận tiện để tạo ra gói năng lượng pin;

4, với công suất chịu lực cao, mà pin lithium ion phosphate lithium phosphate cho xe điện có thể đạt được điện tích 15-30C, dễ dàng bắt đầu tăng tốc cường độ cao;

5, tỷ lệ tự xả là rất thấp, đây là một trong những lợi thế nổi bật nhất của pin, thường có thể là 1% / tháng hoặc ít hơn, ít hơn 1/20 pin niken-hydro;

6, trọng lượng nhẹ, trọng lượng của cùng một thể tích là khoảng 1/5-6 của các sản phẩm axit chì;

7, nhiệt độ cao và khả năng thích ứng thấp, có thể được sử dụng trong môi trường -20 ° C -60 ° C, sau quá trình xử lý, có thể được sử dụng trong môi trường -45 ° C;

8. Bảo vệ màu xanh lá cây và môi trường, bất kể nó được sản xuất, sử dụng hay loại bỏ, nó không chứa bất kỳ yếu tố kim loại nặng độc hại và có hại nào như chì, thủy ngân và cadmium.

9. Sản xuất về cơ bản không tiêu thụ nước, rất có lợi cho Trung Quốc thiếu nước.

Năng lượng cụ thể đề cập đến năng lượng trên mỗi đơn vị trọng lượng hoặc khối lượng đơn vị. Năng lượng cụ thể được biểu thị bằng wh/kg hoặc wh/l. WH là đơn vị năng lượng, w là watt, h là giờ; Kg là kilogam (đơn vị trọng lượng) và L là lít (đơn vị thể tích).

Nhược điểm của pin lithium

1. Pin chính lithium là an toàn kém và có nguy cơ nổ.

2. Pin ion lithium của oxit coban lithium không thể xả ở một dòng điện lớn và sự an toàn là kém.

3, pin lithium-ion cần bảo vệ đường dây để ngăn pin bị quá sạc và xả.

4. Yêu cầu sản xuất cao và chi phí cao.

Đặc điểm pin lithium

1, mật độ năng lượng cao

Trọng lượng của pin lithium-ion chỉ bằng một nửa so với pin niken-cadmium hoặc niken-hydro có cùng công suất, và khối lượng là 20-30% cadmium niken và 35-50% của niken-hydro.

2, điện áp cao

Một tế bào pin lithium-ion hoạt động ở mức 3,7V (trung bình), tương đương với ba pin niken-cadmium hoặc niken-hydro được kết nối theo chuỗi.

3, không có ô nhiễm

Pin lithium-ion không chứa các chất kim loại có hại như cadmium, chì và thủy ngân.

4, không có lithium kim loại

Pin lithium-ion không chứa kim loại lithium và do đó không phải chịu các hạn chế do máy bay áp đặt đối với việc cấm mang pin lithium trong máy bay chở khách.

5, cuộc sống vòng đời cao

Trong điều kiện bình thường, chu kỳ sạc và xả của pin ion lithium có thể vượt quá 500 lần và phosphate sắt lithium (sau đây gọi là ferrophosphorus) có thể đạt 2000 lần.

6, không có hiệu ứng bộ nhớ

Hiệu ứng bộ nhớ đề cập đến hiện tượng rằng công suất của pin giảm trong quá trình sạc và xả của pin niken-cadmium. Pin lithium-ion không có tác dụng này.

7, Sạc nhanh

Sử dụng bộ sạc điện áp không đổi không đổi với điện áp định mức là 4.2V, pin ion lithium có thể được sạc đầy trong 1,5-2,5 giờ; Và pin lithium ferrophosphorus mới được phát triển có thể được sạc đầy trong 35 phút.

Ứng dụng pin lithium

Với sự phát triển của công nghệ vi điện tử trong thế kỷ XX, số lượng các thiết bị thu nhỏ đang tăng lên và các yêu cầu cao được đặt trên nguồn cung cấp điện. Pin lithium đã bước vào một giai đoạn thực tế quy mô lớn.

Pin chính lithium được áp dụng sớm nhất đã được sử dụng trong máy tạo nhịp tim. Vì tốc độ tự xả của tưới tiêu lithium là cực kỳ thấp, điện áp phóng điện rất nhẹ. Nó làm cho nó có thể cấy máy tạo nhịp tim vào cơ thể con người trong một thời gian dài.

Pin lithium-Mangan thường có điện áp danh nghĩa cao hơn 3,0 volt và phù hợp hơn để sử dụng làm nguồn điện mạch tích hợp và được sử dụng rộng rãi trong máy tính, máy tính và đồng hồ.

Ngày nay, pin lithium-ion được sử dụng rộng rãi trong điện thoại di động, máy tính xách tay, dụng cụ điện, xe điện, nguồn cung cấp điện dự phòng đèn đường, đèn điều hướng và các thiết bị gia dụng nhỏ. Nó có thể nói là nhóm ứng dụng lớn nhất.

Triển vọng phát triển của pin lithium

Pin lithium được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống điện lưu trữ năng lượng như thủy điện, hỏa lực, năng lượng gió và nhà máy năng lượng mặt trời , nguồn điện không tham nhũng cho các công cụ sau và viễn thông, cũng như các dụng cụ điện, xe đạp điện, xe máy điện, xe điện, thiết bị quân sự, không gian vũ trụ và nhiều lĩnh vực khác.

Pin lithium-ion đã được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị di động như máy tính xách tay, máy quay phim và truyền thông di động do lợi thế hiệu suất độc đáo của chúng. Pin lithium-ion dung lượng lớn hiện đang được phát triển đã được thử nghiệm trên xe điện và dự kiến ​​sẽ trở thành một trong những nguồn điện chính cho xe điện trong thế kỷ 21, và sẽ được sử dụng trong vệ tinh, không gian vũ trụ và năng lượng. Với sự thiếu hụt năng lượng và áp lực đối với bảo vệ môi trường của thế giới. Pin lithium hiện được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp xe điện, đặc biệt là sự xuất hiện của pin lithium sắt phosphate, đã thúc đẩy sự phát triển và ứng dụng của ngành công nghiệp pin lithium.