Las baterías de litio de baja velocidad están muy calientes, pero ¿realmente entiende las baterías de litio?

¿Qué es una batería de litio?

La batería de litio es un tipo de batería que utiliza metal de litio o aleación de litio como material de electrodo negativo y utiliza una solución de electrolito no acuosa. La primera batería de litio provino del gran inventor Edison. Debido a las propiedades químicas muy activas del metal litio, el procesamiento, almacenamiento y uso del metal litio tienen requisitos ambientales muy altos. Por lo tanto, las baterías de litio no se han utilizado durante mucho tiempo. Hoy en día, la batería de litio se ha convertido en la corriente principal, se la compara como el corazón de los vehículos eléctricos.

Las baterías de litio generalmente se dividen en dos categorías: 1. Baterías de metal de litio: las baterías de metal de litio generalmente usan dióxido de manganeso como material de electrodo positivo, metal de litio o su aleación de metal como material de electrodo negativo y usan una solución de electrolito no acuoso. 2. Baterías de iones de litio: las baterías de iones de litio generalmente utilizan óxido metálico de aleación de litio como material de electrodo positivo, grafito como material de electrodo negativo y electrolito no acuoso.

Aunque la densidad de energía de las baterías de metal de litio es alta, teóricamente puede alcanzar los 3860 vatios / kg. Sin embargo, debido a su insuficiente estabilidad e incapacidad de cargarse, no se puede utilizar como batería de alimentación para uso repetido. La batería de iones de litio se ha desarrollado como la batería de alimentación principal debido a su capacidad de recarga. Sin embargo, debido a su combinación de diferentes elementos, la composición del material del electrodo positivo tiene grandes diferencias en varios aspectos, lo que ha llevado a un aumento de las disputas sobre la ruta del material del electrodo positivo en la industria.

Por lo general, las baterías eléctricas de las que más hablamos son principalmente baterías de fosfato de hierro y litio, baterías de óxido de manganeso y litio, baterías de óxido de cobalto de litio y baterías ternarias de litio (ternarias de níquel cobalto manganeso).

Los tipos de baterías anteriores tienen sus ventajas y desventajas, que se pueden resumir de la siguiente manera:

Litio ternario:

Ventajas: alta densidad energética, alta densidad de grifo.

Desventajas: poca seguridad, poca resistencia a altas temperaturas, poca vida útil, poca descarga de alta potencia y elementos tóxicos (la temperatura aumenta bruscamente después de la carga y descarga de alta potencia de las baterías ternarias de litio, y la liberación de oxígeno después de alta temperatura es muy fácil para quemar).

Fosfato de litio y hierro:

Ventajas: larga vida útil, alta tasa de carga y descarga, buena seguridad, buen rendimiento a alta temperatura, elementos inofensivos, bajo costo.

Desventajas: baja densidad de energía, baja densidad de derivación (densidad aparente).

Óxido de litio y manganeso:

Ventajas: alta densidad de grifería y bajo coste.

Desventajas: poca resistencia a altas temperaturas, la temperatura aumenta bruscamente después del uso prolongado de manganato de litio y la vida útil de la batería se ve seriamente atenuada (como el automóvil eléctrico Nissan LEAF).

Óxido de litio y cobalto: generalmente utilizado en productos 3C, con muy poca seguridad y no apto para baterías eléctricas.

Ahora ha aparecido la industria del vehículo eléctrico de baja velocidad en los modelos de baterías de litio, utilizando principalmente dos tipos de fosfato de hierro y litio y litio ternario, por lo que hoy nos centraremos en los dos tipos de baterías ternarias de litio y fosfato de litio y hierro.

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Batería de fosfato de hierro y litio: madura pero no lo suficiente

El material de electrodo de fosfato de hierro y litio es actualmente el material de cátodo más seguro para baterías de iones de litio. Además, su ciclo de vida puede llegar a más de 2000 veces. Se puede utilizar para carga estándar (tasa de 5 horas) y puede alcanzar los 2000 ciclos. Además, debido a la industria madura y el umbral de la tecnología de precios y el declive de la tecnología provocado, muchos fabricantes adoptarán baterías de fosfato de hierro y litio para varios factores. Se puede decir que el auge de los vehículos de nueva energía tiene una relación inseparable con las baterías de fosfato de hierro y litio.

Sin embargo, las baterías de fosfato de hierro y litio tienen un defecto fatal, es decir, un rendimiento deficiente a baja temperatura, incluso si son de tamaño nanométrico y están recubiertas de carbono, este problema no se ha resuelto. Los estudios han demostrado que si una batería con una capacidad de 3500 mAh se opera en un ambiente de -10 ° C, después de menos de 100 ciclos de carga y descarga, la potencia decaerá bruscamente a 500 mAh, que básicamente se desecha. De hecho, esto no es algo bueno para el vasto territorio de nuestro país&y las amplias condiciones nacionales donde de hecho hay más bajas temperaturas en invierno.

Además, el costo de preparación del material y la fabricación de la batería es relativamente alto, el rendimiento de la batería es bajo y la consistencia es pobre. Esta es también una razón importante por la que muchos vehículos eléctricos puros no pueden alcanzar el valor nominal. Por lo tanto, podemos ver que muchos vehículos domésticos de nueva energía (ya sean eléctricos puros o híbridos), o algunos vehículos de nueva energía relativamente baratos, elegirán baterías de fosfato de hierro y litio por diferentes razones. Se puede decir que el uso de baterías de fosfato de hierro y litio tiene una base indeleble para la producción masiva y la promoción de vehículos de nueva energía.

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Batería de polímero de litio ternario: un futuro inquieto

La batería de polímero de litio ternario se refiere a una batería de litio que utiliza manganato de litio, níquel y cobalto (Li (NiCoMn) O2) como material del cátodo. El producto precursor del material de cátodo compuesto ternario es sal de níquel, sal de cobalto y sal de manganeso. Como materias primas, la proporción de níquel, cobalto y manganeso en el interior se puede ajustar según las necesidades reales. Las baterías ternarias de litio tienen una mayor densidad energética, pero a menudo se cuestiona su seguridad.

La razón de esto es que a pesar de que estos dos materiales se descompondrán cuando alcancen una cierta temperatura, el material de litio ternario se descompondrá a 200 grados más bajos, mientras que el material de fosfato de hierro y litio está a unos 800 grados. Y la reacción química del material de litio ternario es más intensa, liberará moléculas de oxígeno y el electrolito se quemará rápidamente bajo la acción de alta temperatura, provocando una reacción en cadena. En pocas palabras, los materiales ternarios de litio tienen más probabilidades de incendiarse que los materiales de fosfato de hierro y litio. Pero cabe señalar que estamos hablando de materiales, no de baterías que se han convertido en productos terminados.

Debido a los posibles peligros de seguridad de los materiales ternarios de litio, los fabricantes también están trabajando arduamente para prevenir accidentes. De acuerdo con las características de pirólisis fácil de los materiales ternarios de litio, los fabricantes harán una gran cantidad de protección contra sobrecargas (OVP), protección contra descargas excesivas (UVP), protección contra sobrecalentamiento (OTP) y protección contra sobrecorriente (OCP). esfuerzo. Por lo tanto, el incidente de combustión espontánea debe considerar si las funciones del fabricante&en estos enlaces están en su lugar, en lugar de simplemente renunciar a los alimentos debido a la asfixia.

Entonces, ¿cuál es el uso actual de estas dos baterías? Dejemos que&se centre en un conjunto de datos. En noviembre del año pasado, la capacidad instalada de los buses eléctricos con baterías de fosfato de hierro y litio representaba el 64,9% y la capacidad instalada de las baterías ternarias de litio era solo del 27,6%. Por el contrario, en el mercado de turismos puramente eléctricos, la capacidad instalada de las baterías ternarias de litio en noviembre del año pasado superó el 76%.

Teóricamente, la batería que necesitamos debe tener alta densidad de energía, alta densidad de volumen, buena seguridad, alta temperatura y resistencia a baja temperatura, ciclo de vida largo, no tóxico e inofensivo, carga y descarga de alta potencia e integra todas las ventajas y baja costo. Pero en la actualidad no existe tal batería, por lo que existe un compromiso entre las ventajas y desventajas de los diferentes tipos de baterías. Además, los diferentes vehículos eléctricos tienen diferentes requisitos para las baterías, por lo que la batería que sea más adecuada depende de su propia elección.