Dadansoddiad Cynhwysfawr o Batris Lithiwm: O'r Hanfodion i Gynhyrchu, Strwythur, Prosesau, Cymwysiadau a Thueddiadau Diwydiant

Mae batris lithiwm wedi bod yn "graidd ynni" ers tro byd ar draws sectorau megis electroneg defnyddwyr, cerbydau ynni newydd, systemau storio ynni a hyd yn oed economi uchder isel. Yn amrywio o ddyfeisiau bach fel ffonau symudol a gliniaduron i-offer ar raddfa fawr megis cerbydau trydan a gorsafoedd pŵer storio ynni, mae eu perfformiad yn pennu dygnwch, lefel diogelwch a bywyd gwasanaeth yr offer yn uniongyrchol. Mae'r erthygl hon yn dadosod yr elfen ynni hanfodol hon yn gynhwysfawr, gan gwmpasu ei chyfansoddiad craidd, cymhariaeth manteision ac anfanteision, system ddosbarthu, terminoleg broffesiynol, rheolau enwi, yn ogystal â'r broses gynhyrchu gyfan ac arferion diwydiant, gan ddatgelu dirgelion technegol batris lithiwm i chi.

I. Cyfansoddiad Craidd Batris Lithiwm: Synergedd Rhwng "Calon" a "Ymennydd"

Mae gweithrediad sefydlog batri lithiwm yn dibynnu ar synergedd dwy system fawr: "cyflenwad ynni" a "rheolaeth diogelwch". Yn benodol, gellir ei rannu'n ddwy ran: y gell batri a'r bwrdd amddiffyn (neu BMS), ac mae gan bob un ohonynt swyddogaeth anadferadwy.

1. Cell Batri: Y "Calon Ynni" o Batris Lithiwm

Y gell batri yw'r craidd ar gyfer storio a rhyddhau ynni trydanol, sy'n cyfateb i "galon" batri lithiwm. Mae ei berfformiad yn pennu'n uniongyrchol ddwysedd ynni, bywyd beicio a diogelwch y batri. Mae'r gell batri yn bennaf yn cynnwys 5 cydran allweddol:

Deunydd cathod: Y "ffynhonnell" o allbwn ynni, sy'n rhyddhau ïonau lithiwm yn ystod rhyddhau. Mae deunyddiau cyffredin yn cynnwys lithiwm cobalt ocsid (LiCoO₂, a ddefnyddir mewn electroneg defnyddwyr megis ffonau symudol a gliniaduron, sy'n cynnwys llwyfan foltedd uchel ond diogelwch gwan), ffosffad haearn lithiwm (LiFePO₄, a ddefnyddir mewn storio ynni a cherbydau trydan, gyda diogelwch uchel a bywyd beicio hir), lithiwm teiran (LiNiₓCoᵧMn_zO₂), a ddefnyddir mewn cerbydau trydan uchel {{2}), a ddefnyddir mewn cerbydau trydan uchel {{2}) (LiMn₂O₄, a ddefnyddir mewn offer pŵer, gyda sefydlogrwydd tymheredd uchel cost isel ond gwael).

Deunydd Anod: Y "warws" ar gyfer storio ynni, sy'n adsorbs ïonau lithiwm yn ystod codi tâl ac yn eu hanfon yn ôl i'r catod yn ystod rhyddhau. Ar hyn o bryd, graffit yw'r brif ffrwd (gyda chost isel a sefydlogrwydd da, yn cyfrif am fwy na 90% o'r farchnad deunydd anod). Mae'r genhedlaeth newydd o anodau sy'n seiliedig ar silicon (gyda chynhwysedd damcaniaethol fwy na 10 gwaith yn fwy na graffit) yn cael ei fasnacheiddio'n raddol, tra bod anodau metel lithiwm yn dal i fod yn y cyfnod Ymchwil a Datblygu oherwydd materion dendrit.

Electrolyt: Y "sianel" ar gyfer mudo ïon lithiwm, fel arfer yn cynnwys halen lithiwm (ee, LiPF₆, darparu ïonau lithiwm), toddyddion organig (ee, carbonadau, hydoddi halwynau lithiwm) ac ychwanegion (gwella bywyd beicio a diogelwch). Mae ei burdeb a'i sefydlogrwydd yn effeithio'n uniongyrchol ar berfformiad tymheredd uchel ac isel a lefel diogelwch y batri. Er enghraifft, bydd lleithder gormodol yn adweithio â halwynau lithiwm i gynhyrchu nwyon niweidiol, gan achosi peryglon diogelwch posibl.

Gwahanydd: Y "rhwystr diogelwch" rhwng y catod a'r anod, ffilm polymer mandyllog (yn bennaf polyethylen PE a polypropylen PP). Gall nid yn unig atal cyswllt uniongyrchol a chylched byr rhwng y catod a'r anod ond hefyd ganiatáu i ïonau lithiwm basio drwodd. Mae angen i wahanwyr o ansawdd uchel fod â maint mandwll unffurf, cryfder mecanyddol digonol a sefydlogrwydd cemegol. Ar dymheredd uchel, gallant hefyd rwystro trosglwyddiad ïon trwy'r "effaith diffodd" er mwyn osgoi rhediad thermol.

Cragen: "Gorchudd amddiffynnol" y gell batri, wedi'i rannu'n gragen alwminiwm (batris prismatig, megis batris ffôn symudol), cragen ddur (batris silindrog, megis 18650) ac alwminiwm - ffilm gyfansawdd plastig (batris cwdyn, megis ffonau symudol tenau a dyfeisiau gwisgadwy) yn ôl y siâp. Mae angen i'r gragen fod â phriodweddau gwrthsefyll ffrwydrad, tymheredd uchel a gwrthsefyll cyrydiad, tra'n bod mor ysgafn â phosibl i wella dwysedd ynni'r batri.

2. Bwrdd Diogelu: Y "Ymennydd Diogelwch" o Batris Lithiwm

Os mai'r gell batri yw'r "galon ynni", y bwrdd amddiffyn yw'r "ymennydd diogelwch", sy'n gyfrifol am fonitro statws codi tâl a gollwng y batri er mwyn osgoi risgiau megis gor-wefru, gor-ollwng a chylched byr. Gelwir y bwrdd amddiffyn batris pŵer fel arfer yn System Rheoli Batri (BMS), gyda strwythur mwy cymhleth, tra bod y bwrdd amddiffyn batris defnyddwyr (fel batris ffôn symudol) yn gymharol symlach. Mae'r cydrannau craidd yn cynnwys:

Sglodion Diogelu/Sglodion Rheoli: Yr uned reoli graidd, sy'n monitro foltedd, cerrynt a thymheredd y batri. Pan ganfyddir annormaleddau (ee, gor-wefru gyda foltedd uwch na 4.2V, dros-rhyddhau â foltedd o dan 3.0V), mae'n sbarduno'r mecanwaith amddiffyn.

MOSFET: "switsh" cerrynt, sy'n torri i ffwrdd neu'n dargludo'r cylched codi tâl a gollwng o dan gyfarwyddyd y sglodyn. Er enghraifft, wrth godi gormod, mae'r MOSFET yn datgysylltu'r llwybr codi tâl er mwyn osgoi difrod celloedd batri.

Gwrthyddion a Chynhwyswyr: Cydrannau ategol, a ddefnyddir ar gyfer samplu cyfredol a hidlo foltedd i sicrhau cywirdeb data canfod.

Bwrdd PCB: Y "cludwr" o gydrannau, integreiddio sglodion, MOSFETs a rhannau eraill i ffurfio system cylched sefydlog.

PTC/NTC: Cydrannau amddiffyn tymheredd. Mae gan PTC (thermistor Cyfernod Tymheredd Positif) gynnydd sydyn mewn ymwrthedd ar dymheredd uchel i gyfyngu ar y cerrynt; Mae NTC (thermistor Cyfernod Tymheredd Negyddol) yn synhwyro tymheredd mewn amser real ac yn darparu data tymheredd ar gyfer y sglodion.

II. Manteision ac Anfanteision Batris Lithiwm: Pam y Gallant Ddod yn Ffynhonnell Ynni Prif Ffrwd?

Gall batris lithiwm ddisodli batris hydrid metel plwm, asid, nicel a nicel i ddod yn ddewis cyntaf mewn electroneg defnyddwyr a meysydd ynni newydd, diolch i'w manteision perfformiad rhagorol, ond mae ganddynt hefyd ddiffygion diymwad. Gallwn ddeall lleoliad batris lithiwm yn fwy greddfol trwy gymharu pedwar math o batri prif ffrwd yn llorweddol:

1. Manteision Craidd: Pam Mae Batris Lithiwm yn Anadferadwy?

Dwysedd Ynni Uchel: Mae dwysedd egni grafimetrig 4-8 gwaith yn fwy na batris asid plwm, ac mae'r dwysedd egni cyfeintiol 4-5 gwaith yn fwy na batris asid plwm. Mae hyn yn golygu y gall batris lithiwm storio mwy o ynni trydanol o dan yr un pwysau/cyfaint. Er enghraifft, mae batri lithiwm ffôn symudol gyda chynhwysedd o 1900mAh yn pwyso dim ond tua 20g, tra bod batri asid plwm gyda'r un gallu yn pwyso mwy na 1kg, sy'n gwbl anaddas ar gyfer dyfeisiau cludadwy.

Bywyd Beicio Hir: Gall batris lithiwm o ansawdd uchel gyflawni mwy na 1500 o gylchredau, a gall batris ffosffad haearn lithiwm hyd yn oed fod yn fwy na 6000 o gylchoedd, tra mai dim ond 200-300 cylchred sydd gan batris asid plwm. Gan gymryd cerbydau trydan fel enghraifft, mae gan fodelau sydd â batris lithiwm oes batri o 5-8 mlynedd, sy'n llawer uwch na'r 1-2 flynedd o fatris asid plwm.

Cyfeillgar i'r Amgylchedd a Llygredd-Am ddim: Yn rhydd o fetelau trwm gwenwynig fel plwm, mercwri a chadmiwm, mae'n gyfeillgar i'r amgylchedd trwy gydol y cylch bywyd cyfan o gynhyrchu, defnyddio a sgrapio, yn unol â'r duedd "carbon deuol" byd-eang. Mewn cyferbyniad, mae llygredd plwm o fatris asid plwm a llygredd cadmiwm o batris cadmiwm nicel wedi'i gyfyngu mewn llawer o wledydd.

Cyfradd Rhyddhau Hunan-Isel: Mae'r gyfradd hunan-ollwng misol yn 2% yn unig-9%, sy'n llawer is na'r 20%-30% o fatris hydrid nicel-metel. Gall batri lithiwm ffôn symudol wedi'i wefru'n llawn ddal i gadw mwy na 80% o'i bŵer ar ôl bod yn segur am fis, tra efallai mai dim ond 50% ar ôl fydd gan batri hydrid nicel-metel.

Llwyfan Foltedd Uchel: Foltedd enwol cell sengl yw 3.2-3.7V, sy'n cyfateb i'r foltedd cyfres o 3 batris hydrid nicel/nickel-metel. Gall fodloni'r gofynion offer heb gysylltiadau cyfres lluosog, gan symleiddio dyluniad y pecyn batri.

2. Prif Diffygion: Pa Broblemau sydd Angen Eu Datrys o Hyd?

Cost Uchel: Mae cost y batri tua 2.0-3.5 CNY fesul Wh, 2-5 gwaith yn fwy na batris asid plwm. Er ei fod yn gostwng yn raddol gyda chynhyrchu ar raddfa fawr, mae'n dal i fod yn brif eitem cost cerbydau ynni newydd a systemau storio ynni.

Addasrwydd Tymheredd Gwael: Y tymheredd gweithredu gorau posibl yw 0-45 gradd. Pan fo'r tymheredd yn is na 0 gradd, mae'r cynhwysedd yn dirywio'n sylweddol (ee, ar -20 gradd, efallai mai dim ond 50% sydd ar ôl); pan fydd y tymheredd yn uwch na 60 gradd, mae risgiau diogelwch. Mae angen cyflunio systemau gwresogi/oeri ychwanegol, gan gynyddu costau a chymhlethdod.

Peryglon Diogelwch: Mae electrolytau hylif yn fflamadwy. Os bydd y system amddiffyn yn methu (fel gor-wefru, tyllu, allwthio), gall achosi rhediad thermol, gan arwain at dân a ffrwydrad. Felly, rhaid i fatris lithiwm gael BMS neu fyrddau amddiffyn ac ni ellir eu defnyddio "noeth" fel batris asid plwm.

Gofynion Uchel ar gyfer Chargers: Mae angen gwefrwyr foltedd cyson a chyfredol i sicrhau proses codi tâl sefydlog ac osgoi gor-godi tâl, tra bod batris asid plwm angen rheolydd foltedd syml yn unig, ac mae cost y gwefrydd yn is.

III. System Ddosbarthu Batris Lithiwm: Sut i Ddewis ar gyfer Gwahanol Senarios?

Mae yna lawer o fathau o batris lithiwm, y gellir eu rhannu'n gategorïau lluosog yn ôl gwahanol ddimensiynau. Mae gan fatris o wahanol gategorïau wahaniaethau perfformiad sylweddol ac maent yn addas ar gyfer gwahanol senarios. Gall meistroli'r rhesymeg ddosbarthu eich helpu i ddeall yn well "pam y defnyddir batris lithiwm cobalt mewn ffonau symudol a defnyddir batris lithiwm haearn ffosffad / lithiwm teiran mewn cerbydau trydan".

1. Trwy Godi a Rhyddhau Nodweddion: Batris Cynradd vs Batris Eilaidd

Batris Sylfaenol (na-gellir ailgodi tâl amdanynt).: Fe'i gelwir hefyd yn batris sylfaenol lithiwm, megis batris lithiwm manganîs deuocsid (batris botwm CR2032, a ddefnyddir mewn rheolaethau o bell ac oriorau) a batris lithiwm thionyl clorid (a ddefnyddir mewn dyfeisiau Rhyngrwyd Pethau ac offerynnau meddygol y gellir eu mewnblannu). Fe'u nodweddir gan gynhwysedd uchel a bywyd storio hir (hyd at 10 mlynedd), ond ni ellir eu hailwefru a'u taflu ar ôl eu defnyddio.

Batris Eilaidd (Aildrydanadwy).: Fe'i gelwir hefyd yn batris storio, dyma'r math a ddefnyddir amlaf ym mywyd beunyddiol, megis batris ffôn symudol a batris cerbydau trydan. Gellir eu codi a'u rhyddhau dro ar ôl tro am 500-1500 o weithiau. Y craidd yw'r adwaith cildroadwy o "ymfudiad ïon lithiwm rhwng y catod a'r anod", sydd hefyd yn ffocws yr erthygl hon.

2. Gan Deunydd Cathod: Pennu Perfformiad Craidd Batris

Dyma'r dull dosbarthu mwyaf craidd, ac mae'r deunydd catod yn pennu'n uniongyrchol ddwysedd ynni, diogelwch a chost y batri:

Lithiwm Cobalt Ocsid (LiCoO₂): Dwysedd ynni uchel (200-250Wh / kg), platfform foltedd uchel (3.7V), ond diogelwch gwael a bywyd beicio byr (500-800 o gylchoedd), a ddefnyddir yn bennaf mewn electroneg defnyddwyr megis ffonau symudol a gliniaduron.

Ffosffad Haearn Lithiwm (LiFePO₄): Diogelwch hynod o uchel (tymheredd ffo thermol yn fwy na 200 gradd), bywyd beicio hir (1500 - 6000 o gylchoedd), cost isel, ond dwysedd ynni isel (120-180Wh / kg), a ddefnyddir yn bennaf mewn systemau storio ynni, bysiau trydan a cherbydau trydan pen isel.

Lithiwm Traidd (LiNiₓCoᵧMn_zO₂): Dwysedd ynni uchel (200-300Wh/kg), perfformiad tymheredd isel da, ond diogelwch canolig a chost uchel. Fe'i rhennir yn NCM523, NCM622 a NCM811 yn ôl cynnwys nicel (po uchaf yw'r cynnwys nicel, yr uchaf yw'r dwysedd ynni), a ddefnyddir yn bennaf mewn cerbydau trydan a dronau uchel.

Lithiwm Manganad (LiMn₂O₄): Cost isel, sefydlogrwydd tymheredd uchel da, ond dwysedd ynni isel (100-150Wh/kg) a bywyd beicio byr (300-500 o gylchoedd), a ddefnyddir yn bennaf mewn offer pŵer a cherbydau trydan cyflym.

3. Yn ôl Siâp: Addasu i Fannau Offer Gwahanol

Batris Silindraidd: O'r fath fel 18650 (18mm mewn diamedr, 65mm o uchder) a 21700 (21mm mewn diamedr, 70mm o uchder), gyda strwythur sefydlog ac effeithlonrwydd cynhyrchu màs uchel, a ddefnyddir yn bennaf mewn gliniaduron a cherbydau trydan (ee, defnyddio modelau cynnar Tesla 18650, ac yn ddiweddarach newid i 21700).

Batris Prismatig: Fel batris ffôn symudol (3-5mm o drwch, 40-60mm o led) a batris pŵer cerbydau trydan (10-20mm o drwch, 100-200mm o led), gyda chyfradd defnyddio gofod uchel a gellir eu haddasu yn ôl maint offer, sef ffurf prif ffrwd cerbydau trydan ar hyn o bryd.

Pouch Batris: Wedi'u crynhoi â ffilm gyfansawdd plastig alwminiwm, gellir eu gwneud yn uwch-denau (0.5-2mm o drwch) ac yn hyblyg, a ddefnyddir yn bennaf mewn ffonau symudol tenau, dyfeisiau gwisgadwy (fel oriawr smart) a ffonau symudol plygadwy.

4. Gan Wladwriaeth Electrolyte: Hylif vs Polymer

Batris Ion Lithiwm (LIB): Defnyddio electrolytau hylif, gyda dwysedd ynni uchel a chost isel, ond mae risg o ollyngiadau. Mae'r rhan fwyaf o fatris cragen caled silindrog a phrismatig yn perthyn i'r categori hwn.

Batris Lithiwm Polymer (PLB): Gan ddefnyddio gel neu electrolytau solet, heb risg gollyngiadau a gellir eu dadffurfio'n hyblyg. Mae'r rhan fwyaf o fatris cwdyn yn perthyn i'r categori hwn, a ddefnyddir yn bennaf mewn electroneg defnyddwyr.

5. Yn ôl Cais: Batris Rheolaidd vs Batris Pŵer

Batris Rheolaidd: Defnyddir mewn electroneg defnyddwyr megis ffonau symudol a gliniaduron, gyda chynhwysedd bach (1000mAh-10Ah) a chyfradd rhyddhau isel (0.5-2C), sy'n gofyn am ddwysedd ynni uchel.

Batris Pwer: Fe'i defnyddir mewn cerbydau trydan a dronau, gyda chynhwysedd mawr (50Ah-500Ah) a chyfradd rhyddhau uchel (5-30C), sydd angen gwrthsefyll rhyddhau cerrynt mawr (ee, pan fydd y car yn cyflymu), sy'n gofyn am ddiogelwch uwch a bywyd beicio.

IV. Terminoleg Hanfodol Batris Lithiwm: Gwahaniaethu rhwng Cysyniadau o Gapasiti i SOC

Wrth brynu neu ddefnyddio batris lithiwm, byddwch yn aml yn dod ar draws termau megis "capacity", "C-rate" a "SOC". Gall deall y cysyniadau hyn eich helpu i farnu perfformiad batri yn gywir ac osgoi cael eich camarwain gan "baramedrau wedi'u marcio'n ffug".

1. Cynhwysedd: Faint o Drydan y Gall Storfa Batri?

Diffiniad: Faint o drydan y gall batri ei ryddhau o dan amodau rhyddhau penodol, wedi'i gyfrifo gan y fformiwla Q=I×t (I yw cyfredol, t yw amser), gydag unedau o Ah (ampere-awr) neu mAh (milliampere-awr).

Eglurhad Plaen: Mae 1Ah yn golygu y gall y batri ollwng cerrynt 1A am 1 awr, ac mae 1mAh yn golygu y gall ollwng ar gerrynt 1mA am 1 awr. Er enghraifft, mae batri ffôn symudol gyda 1900mAh yn golygu y gall ollwng ar gerrynt 190mA am 10 awr.

Senarios Cyffredin: Batris ffôn symudol: 800-1900mAh; beiciau trydan: 10-20Ah; cerbydau trydan: 20-200Ah; batris storio ynni: 100-1000Ah.

2. Cyfradd Codi Tâl/Rhyddhau (Cyfradd C-): Pa mor Gyflym yw Codi Tâl/Rhyddhau?

Diffiniad: Y cerrynt gwefr/rhyddhau a fynegir fel lluosrif o gapasiti enwol y batri. 1C yw'r cerrynt ar gyfer "gwefrogi/rhyddhau'n llawn mewn 1 awr".

Dull Cyfrifo: Os yw cynhwysedd y batri yn 1500mAh, 1C=1500mA, 2C=3000mA (wedi'i ryddhau'n llawn mewn 0.5 awr), 0.1C=150mA (wedi'i ryddhau'n llawn mewn 10 awr).

Nodiadau: Po uchaf yw'r gyfradd rhyddhau, yr isaf yw cynhwysedd gwirioneddol y batri (ee, dim ond 80% o'r gallu i ollwng 2C yw'r gallu i ollwng 1C), a'r mwyaf difrifol yw'r gwres a gynhyrchir. Felly, mae angen i fatris pŵer allu gollwng cyfradd uchel (ee, mae angen mwy na 5C ar gerbydau trydan).

3. Foltedd (OCV): Y "Llwyfan Foltedd" o Batris

Foltedd Enwol: Foltedd graddedig y batri. Mae batris lithiwm rheolaidd yn 3.2-3.7V (lithiwm cobalt ocsid: 3.7V; ffosffad haearn lithiwm: 3.2V), sy'n ddangosydd pwysig o berfformiad batri.

Foltedd Cylchred Agored (OCV): Mae foltedd y batri pan nad oes llwyth wedi'i gysylltu, y gellir ei ddefnyddio i farnu cyflwr y batri (ee, mae OCV batri cobalt ocsid lithiwm wedi'i wefru'n llawn tua 4.2V, a thua 3.0V pan fydd allan o bŵer).

Llwyfan Foltedd: Yr ystod sefydlog foltedd yn ystod gwefru a gollwng batri (20% -80% o'r capasiti fel arfer), lle nad yw'r foltedd yn newid fawr ddim. Er enghraifft, mae llwyfan foltedd batris lithiwm cobalt ocsid yn 3.6-3.9V, sydd hefyd yn ystod foltedd gweithio arferol yr offer.

4. Ynni a Phŵer: Pa mor Hir y Gellir Ei Ddefnyddio? Faint o Bwer y Gall Ei Allbwn?

Egni: Cyfanswm yr egni trydanol y gall y batri ei storio, wedi'i gyfrifo gan y fformiwla E=U × Q (foltedd, Q yw cynhwysedd), gydag unedau o Wh (wat-awr) neu kWh (cilowat-awr, 1kWh=1 gradd o drydan). Er enghraifft, mae gan fatri ffôn symudol gyda 1900mAh a 3.7V egni o 3.7V × 1.9Ah=7.03Wh.

Grym: Yr egni y gall y batri ei allbynnu fesul uned amser, wedi'i gyfrifo gan y fformiwla P=U×I, gydag unedau W (wat). Mae pŵer yn pennu "pŵer byrstio" yr offer. Er enghraifft, mae angen batris pŵer uchel ar gerbydau trydan wrth gyflymu, a dim ond batris pŵer isel sydd eu hangen ar ffonau symudol.

5. Bywyd Beic: Sawl Amser y Gellir Codi Tâl a Rhyddhau Batri?

Diffiniad: Mae un tâl a rhyddhau'r batri yn un cylch. Pan fydd y cynhwysedd yn dadfeilio i 60% -70% o'r capasiti cychwynnol, fe'i hystyrir yn ddiwedd oes.

Prawf Safonol: Mae safon IEC yn nodi y dylai batris lithiwm ffôn symudol sy'n cael eu rhyddhau i 3.0V ar 0.2C ac a godir i 4.2V ar 1C fod â chynhwysedd o Fwy na neu'n hafal i 60% ar ôl 500 o gylchoedd; mae'r safon genedlaethol yn nodi y dylai'r capasiti fod yn fwy na neu'n hafal i 70% ar ôl 300 o gylchoedd.

Awgrym Defnydd: Osgoi codi tâl a gollwng dwfn (ee, peidiwch â chodi tâl i 100% na gollwng i 0% bob tro), a all ymestyn oes y beic. Er enghraifft, gall cadw'r batri ffôn symudol ar 20% -80% o'r pŵer ymestyn yr oes i fwy na 1000 o gylchoedd.

6. Dyfnder Rhyddhau (DOD) a Chyflwr Codi Tâl (SOC): Faint o Bwer Sydd ar ôl yn y Batri?

DOD: Canran y capasiti a ryddhawyd i'r capasiti graddedig. Er enghraifft, os yw'r capasiti rhyddhau yn 500mAh a'r capasiti graddedig yn 1000mAh, DOD=50%. Po ddyfnaf yw'r Adran Amddiffyn, y byrraf yw bywyd y batri.

SOC: Mae canran y capasiti sy'n weddill i'r capasiti graddedig. 0% yn golygu dim pŵer, ac mae 100% yn golygu wedi'i wefru'n llawn. Mae BMS yn barnu pŵer sy'n weddill y batri trwy SOC, a chyfrifir yr arddangosfa pŵer ffôn symudol yn seiliedig ar SOC.

7. Torri-Foltedd: "Llinell Goch" Codi Tâl/Rhyddhau

Torri'r Tâl-Oddi ar Foltedd: Y foltedd na ellir codi tâl pellach ar y batri. Ar gyfer batris lithiwm cobalt ocsid, mae'n 4.2V; ar gyfer batris ffosffad haearn lithiwm, mae'n 3.65V. Bydd mynd y tu hwnt i'r foltedd hwn yn achosi difrod i gelloedd batri a rhediad thermol.

Toriad Rhyddhau-Oddi ar Foltedd: Y foltedd lle na all y batri gael ei ollwng ymhellach. Ar gyfer batris lithiwm cobalt ocsid, mae'n 3.0V; ar gyfer batris ffosffad haearn lithiwm, mae'n 2.5V. Bydd islaw'r foltedd hwn yn achosi niwed anadferadwy i'r anod, ac ni ellir adennill y cynhwysedd.

8. Gwrthiant Mewnol: "Colled Anweledig" Batris

Diffiniad: Y gwrthiant y tu mewn i'r batri sy'n rhwystro llif presennol, gydag unedau o mΩ (milliohm), wedi'i rannu'n wrthwynebiad mewnol ohmig (a achosir gan ddeunyddiau a strwythur) a gwrthiant mewnol polareiddio (a achosir gan adweithiau electrocemegol).

Effaith: Po leiaf yw'r gwrthiant mewnol, yr uchaf yw effeithlonrwydd codi tâl a gollwng y batri a'r lleiaf o wres a gynhyrchir. Er enghraifft, mae angen rheoli gwrthiant mewnol batris pŵer o dan 50mΩ, fel arall, bydd cynhyrchu gwres difrifol yn digwydd yn ystod gollyngiadau cyfredol uchel.

V. Rheolau Enwi Batris Lithiwm: Deall Dimensiynau o Fodelau

Mae enwi batris lithiwm yn amrywio ymhlith gwahanol wneuthurwyr, ond mae batris cyffredinol yn dilyn safon IEC61960. Gellir barnu math a maint y batri trwy'r model er mwyn osgoi prynu'r model anghywir.

1. Batris Silindraidd: 3 Llythyren + 5 Rhifau

Ystyr Llythyr: Mae'r llythyren gyntaf yn nodi'r deunydd anod (Rwy'n=adeiladu-mewn ïon lithiwm, L=metel lithiwm); mae'r ail lythyren yn nodi'r deunydd catod (C=cobalt, N=nicel, M=manganîs, V=vanadium); y drydedd lythyren=R (silindraidd).

Ystyr Rhif: Y 2 rif cyntaf=diamedr (mm), y 3 rhif olaf=uchder (mm).

Enghreifftiau: ICR 18650 - I (anod ïon lithiwm), C (catod cobalt ocsid lithiwm), R (silindraidd), 18mm mewn diamedr, 65mm o uchder, y batri mwyaf cyffredin ar gyfer gliniaduron a cherbydau trydan; INR{3}} I (anod ïon lithiwm), N (nicel- catod wedi'i seilio ar nicel, lithiwm teiran), R (silindraidd), 21mm mewn diamedr, 70mm o uchder, gyda chynhwysedd 50% yn uwch na 18650, a ddefnyddir yn Model 3 Tesla.

2. Batris Prismatig: 3 Llythyren + 6 Rhifau

Ystyr Llythyr: Mae'r ddwy lythyren gyntaf yr un fath â rhai batris silindrog, y drydedd lythyren=P (prismatig).

Ystyr Rhif: Y 2 rif cyntaf=trwch (mm), y 2 rif canol=lled (mm), y 2 rif olaf=uchder (mm).

Enghreifftiau: ICP{0}} I (anod ïon lithiwm), C (catod cobalt ocsid lithiwm), P (prismatig), 5mm o drwch, 33mm o led, 53mm o uchder, batri ffôn symudol nodweddiadol; IFP{4}} I (anod ïon lithiwm), F (haearn - catod wedi'i seilio ar haearn, ffosffad haearn lithiwm), P (prismatig), 10mm o drwch, 15mm o led, 20mm o uchder, a ddefnyddir mewn oriorau smart.

VI. Proses Gynhyrchu Gyfan o Batris Lithiwm: Ymdrechu am Ragoriaeth ym mhob Cam o Ddeunyddiau i Gelloedd

Mae cynhyrchu batri lithiwm yn broses gymhleth a hynod awtomataidd, sy'n cynnwys tair prif ddolen: prosesau blaen-pen, canol-pen a chefn-. Mae rheolaeth fanwl pob cyswllt yn effeithio'n uniongyrchol ar berfformiad a diogelwch batri, a elwir yn "gyfuniad o ddiwydiant cemegol cain a gweithgynhyrchu manwl".

1. Blaen-Proses Diwedd: Gweithgynhyrchu Llen Electrod (Allweddol i Bennu Capasiti Batri)

Cymysgu Slyri: Cymysgwch ddeunyddiau gweithredol catod (ee, LiCoO₂), asiantau dargludol (carbon du), rhwymwyr (PVDF) a thoddyddion (NMP) mewn cymysgydd gwactod i ffurfio slyri unffurf; mae'r un peth yn berthnasol i'r anod, gyda graffit fel y deunydd gweithredol, CMC/SBR fel y rhwymwr a dŵr fel y toddydd. Gofyniad craidd: Dylai'r slyri fod yn unffurf heb ronynnau, fel arall, bydd yn arwain at gapasiti anwastad.

Gorchuddio: Gorchuddiwch y slyri catod / anod yn unffurf ar y casglwr cerrynt (ffoil alwminiwm ar gyfer y catod, ffoil copr ar gyfer yr anod), gan reoli'r trwch cotio (±1μm) a dwysedd areal (pwysau deunydd gweithredol fesul ardal uned). Gofyniad craidd: Dylai'r cotio fod yn unffurf, fel arall, bydd yn achosi gwresogi lleol a gwanhau gallu'r batri.

Sychu: Anweddwch y toddydd (NMP neu ddŵr) mewn popty, gyda'r tymheredd yn cael ei reoli ar 80-120 gradd. Mae angen i gyflymder a chyfradd y gwynt fod yn fanwl gywir er mwyn osgoi cracio a chyrlio cotio.

Calendr: Oer{0}}pwyswch y taflenni electrod sych gyda chalendr manwl gywir i gynyddu'r dwysedd cotio (lleihau mandylledd), gwella dwysedd ynni, a sicrhau trwch unffurf (±0.5μm).

Hollti: Torrwch y taflenni electrod eang yn hydredol yn stribedi cul o'r lled gofynnol, gan osgoi burrs (bydd burrs yn achosi cylchedau byr).

Weldio Tab: Tabiau metel Weld (tabiau alwminiwm ar gyfer y catod, tabiau nicel ar gyfer yr anod) mewn safleoedd penodedig ar y taflenni electrod fel pwyntiau echdynnu cyfredol. Rhaid i'r ansawdd weldio sicrhau nad oes unrhyw uniadau solder oer na weldio ffug.

2. Canol-Proses Diwedd: Cydosod Cell (Allweddol i Bennu Diogelwch Batri)

Dirwyn / Pentyrru: Stacio'r catod, y gwahanydd a'r anod yn nhrefn "gwahanydd - anod - gwahanydd - catod", a'u dirwyn i mewn i gelloedd silindrog/prismatig gyda pheiriant weindio (math o glwyf), neu eu pentyrru'n gelloedd prismatig gyda pheiriant pentyrru (math wedi'i bentyrru). Mae gan y math pentyrru gyfradd defnyddio gofod uwch a gwrthiant mewnol is ond effeithlonrwydd isel; mae gan y math clwyf effeithlonrwydd uchel ac mae'n addas ar gyfer cynhyrchu màs.

Casin/Amgáu: Rhowch gelloedd cregyn caled silindrog/prismatig mewn cregyn metel (cregyn dur/alwminiwm); rhoi celloedd cwdyn i mewn i gregyn ffilm gyfansawdd plastig alwminiwm.

Pobi: Rhowch y celloedd wedi'u hamgáu i mewn i ffwrn gwactod a'u pobi ar 80-120 gradd am 4-8 awr i gael gwared â lleithder yn llwyr o'r celloedd (dylid rheoli cynnwys lleithder o dan 50ppm), fel arall, bydd yn adweithio gyda'r electrolyte i gynhyrchu nwyon niweidiol.

Chwistrellu Electrolyte: Chwistrellwch swm manwl gywir o electrolyte i'r celloedd mewn ystafell sych gyda phwynt gwlith o dan -40 gradd. Rhaid i'r electrolyte ymdreiddio'n llawn i'r dalennau electrod a'r gwahanyddion. Dylid rheoli gwall swm y pigiad o fewn ±0.1g, fel arall, bydd yn effeithio ar gapasiti'r batri.

Selio: Gwres gwactod-selio porthladd pigiad electrolyte celloedd cwdyn; selio'r twll chwistrellu electrolyte o gelloedd cragen caled gyda pheli dur (silindraidd) neu ewinedd selio (prismatig), a sicrhau tyndra aer trwy weldio laser (bydd gollyngiadau aer yn achosi anweddoliad electrolyte a gwanhau cynhwysedd).

3. Yn ôl-Proses Diwedd: Ffurfio a Phrofi (Sgrinio Cynhyrchion Cymwys)

Ffurfiant: Codi tâl ar y celloedd am y tro cyntaf i ffurfio ffilm sefydlog Rhyngwyneb Electrolyte Solid (SEI) ar yr wyneb anod, sy'n caniatáu i ïonau lithiwm basio trwodd ond yn blocio electronau, sef yr allwedd i fywyd cylch batri a diogelwch. Mae'r cerrynt codi tâl yn fach (0.1-0.2C) ac mae'r amser yn hir (8-12 awr).

Heneiddio: Gadewch i'r celloedd ffurfiedig sefyll ar dymheredd ystafell neu dymheredd uchel (45 gradd) am 3- 7 diwrnod i sefydlogi'r ffilm SEI, a sgrinio celloedd diffygiol â hunan-ollwng gormodol (ee, celloedd â gostyngiad mewn foltedd sy'n fwy na 50mV).

Graddio Cynhwysedd: Perfformio tâl safonol{0}}profion rhyddhau ar y celloedd oedran (tâl i'r foltedd terfyn uchaf, gollyngiad i'r foltedd terfyn isaf), mesur y cynhwysedd gwirioneddol, a graddio yn ôl capasiti (ee, Gradd A: 4950-5050mAh, Gradd B: 4850-4950mAh) i sicrhau cynhwysedd cyson o gelloedd yn yr un grŵp.

Didoli: Dosbarthwch y celloedd yn ôl paramedrau megis cynhwysedd, foltedd cylched agored a gwrthiant mewnol, a dileu cynhyrchion diffygiol (ee, celloedd â gwrthiant mewnol gormodol a chynhwysedd annigonol).

Profi Edrychiad a Pherfformiad: Gwiriwch ymddangosiad y celloedd (dim crafiadau, gollyngiadau neu anffurfiad), cynnal ymwrthedd inswleiddio, ymwrthedd mewnol AC a phrofion cylched byr i sicrhau bod y perfformiad diogelwch yn bodloni'r safonau.

VII. Tueddiadau Diwydiant ac Arferion Menter: Ble Mae Dyfodol Batris Lithiwm?

Gyda datblygiad cyflym y diwydiant ynni newydd, mae technoleg batri lithiwm yn parhau i dorri drwodd, ac mae nifer o fentrau sy'n canolbwyntio ar feysydd segmentiedig wedi dod i'r amlwg, gan hyrwyddo ymestyn batris lithiwm o'r maes "electroneg defnyddwyr" i'r meysydd "diwydiannol ac ynni".

1. Tueddiadau Technoleg: O Hylif i Solid, O Gynhwysedd Uchel i Ddiogelwch Uchel

Batris Cyflwr Solid: Amnewid electrolytau hylif a gwahanyddion gydag electrolytau solet, gan wella diogelwch yn fawr (dim gollyngiadau neu risg rhediad thermol), gyda dwysedd ynni hyd at 400- 600Wh/kg (ddwywaith yn fwy na batris lithiwm presennol), a all gefnogi cerbydau trydan gydag ystod fordeithio o fwy na 1000km. Ar hyn o bryd, mae batris lled-solet (gyda chynnwys electrolyte o 5%-10%) wedi cyrraedd y cam cynhyrchu màs (ee, fersiwn lled-batri solet NIO ET7), a disgwylir i’r holl fatris cyflwr solet gael eu masgynhyrchu tua 2030.

Technoleg Codi Tâl Cyflym: Cyflawni "tâl o 80% mewn 10 munud" trwy optimeiddio deunydd (fel anodau sy'n seiliedig ar silicon, electrolytau gwefru cyflym) a dyluniad strwythurol. Er enghraifft, gall y batri gwefru uwch S4 sydd wedi'i gyfarparu ar Xpeng G9 wefru 400km mewn 10 munud.

Gostyngiad Cost: Trwy -gynhyrchu ar raddfa fawr (mae gallu cynhyrchu batri lithiwm byd-eang wedi bod yn fwy na 2TWh), arloesi materol (fel ffosffad haearn lithiwm manganîs yn lle lithiwm teiran), ac optimeiddio prosesau (fel technoleg CTP/CTC, lleihau cydrannau modiwl), mae cost y batri wedi gostwng o 5 CNY/Wh yn 2015 i lai na 1.5 CNY/Wh, a disgwylir gostyngiad pellach mewn 20.2 CNY/Wh i 20.25Wh yn y dyfodol.

2. Arfer Menter: Zhongchuang Feiyue - Canolbwyntio ar y "Chwyldro Cyfnewid Batri" o Ddwy Gerbyd Trydan Olwyn

Ym maes cerbydau trydan dwy olwyn, mae cymhwyso batris lithiwm yn cael ei uwchraddio o "godi tâl" i "gyfnewid batri". Mae Zhongchuang Feiyue (sy'n gysylltiedig â Grŵp Technoleg Ynni Newydd Zhongchuang) yn fenter gynrychioliadol o'r duedd hon. Mae ei arferion craidd yn cynnwys:

Senario-Datrysiadau Seiliedig: Darparwch fatris lithiwm diogelwch uchel a bywyd hir ar gyfer senarios megis beiciau trydan a rennir, danfoniad ar unwaith (cymryd allan, danfoniad cyflym) a theithio personol. Er enghraifft, mae gan y batri o gerbydau danfon oes beicio o fwy na 2000 o weithiau, gan fodloni'r galw amrediad mordeithio dyddiol o 100km.

Model Cyfnewid Batri Arloesol: Cyflwyno'r cysyniad o "gyfnewid batri yn lle codi tâl yn fwy diogel", a defnyddio gorsafoedd cyfnewid batri mewn mwy na 100 o ddinasoedd ledled y wlad. Gall defnyddwyr gwblhau cyfnewid batri mewn 30 eiliad yn unig, gan ddatrys problemau "peryglon diogelwch codi tâl a gwefru'n araf" o gerbydau dwy olwyn, gan wasanaethu mwy na 400 miliwn o ddefnyddwyr teithio dwy olwyn.

Gallu Cynhyrchu a Globaleiddio: Gyda chynhwysedd cynhyrchu blynyddol o dros 5GWh, mae'r cynhyrchion yn cael eu hallforio i fwy na 10 gwlad, gan addasu i safonau foltedd ac amodau hinsoddol gwahanol wledydd (ee, batris fersiwn tymheredd uchel ar gyfer De-ddwyrain Asia, a all weithio'n sefydlog mewn amgylchedd 60 gradd).

Casgliad: Batris Lithiwm - Peiriant Craidd y Chwyldro Ynni

O ffonau symudol i gerbydau trydan, o storio ynni i economi uchder isel, mae batris lithiwm wedi dod yn brif injan sy'n gyrru'r chwyldro ynni. Mae eu hesblygiad technolegol nid yn unig yn gysylltiedig â gwella perfformiad offer ond hefyd â gwireddu'r nod "carbon deuol" a thrawsnewid y strwythur ynni. Yn y dyfodol, gyda datblygiad batris cyflwr solet a thechnoleg codi tâl cyflym, yn ogystal â gostyngiad parhaus mewn costau, bydd batris lithiwm yn chwarae rhan mewn mwy o feysydd (fel awyrofod ac archwilio môr dwfn), gan ddarparu cefnogaeth gadarn i ddyfodol ynni gwyrdd dynol.

Ar gyfer defnyddwyr cyffredin, gall deall egwyddorion sylfaenol a pharamedrau perfformiad batris lithiwm ein helpu i ddefnyddio batris yn fwy gwyddonol (fel osgoi gorwefru a gor-ollwng); ar gyfer ymarferwyr y diwydiant, deall tueddiadau technegol ac anghenion senarios yw'r allwedd i ddod o hyd i gyfleoedd yn y "trac lefel can biliwn-" o fatris lithiwm. P'un a ydych chi'n ddefnyddiwr neu'n ymarferydd, mae stori batris lithiwm yn dal i barhau.