Popularizarea cunoștințelor profesionale în industria bateriilor cu litiu

Bateriile cu litiu-ion sunt un tip de sistem de baterii secundare reîncărcabile care utilizează oxid de metal din aliaj de litiu ca material pentru electrodul pozitiv, grafit ca material pentru electrodul negativ și utilizează o soluție de electrolit ne-apoasă. Principiul său de lucru de bază se bazează pe intercalarea și deintercalarea reversibilă a ionilor de litiu între electrozii pozitivi și negativi în timpul încărcării și descărcării, mai degrabă decât pe reacția redox a litiului metalic. Acest lucru oferă bateriilor cu litiu-ion avantaje semnificative față de bateriile tradiționale cu litiu metalic în ceea ce privește siguranța, durata de viață și densitatea energiei. Din perspectiva formei produsului, celula bateriei cu litiu-ion este unitatea de bază care constituie diferite tipuri de acumulatori. Când mai multe celule sunt combinate și împachetate în serie și paralel, se formează un pachet de baterii cu litiu sau un pachet de baterii litiu-ion.

 

Pentru scenariile de aplicații terminale, produsele speciale dezvoltate pentru domeniile fotovoltaic și de stocare a energiei includ baterii cu litiu-ion pentru produse solare, pachete de baterii cu litiu pentru sistemele de stocare a energiei solare și baterii cu ioni litiu pentru sistemul de energie solară. În plus, bateriile Lithium SuperPack reprezintă un tip de produs special de baterii cu ambalaj de înaltă-fiabilitate și adaptabilitate la temperatură-largă, în timp ce Kitul de acumulatori oferă soluții de componente modulare pentru integratorii de sisteme. Din perspectiva clasificării tehnice, bateriile cu litiu pot fi împărțite în trei tipuri: pachet cilindric, pătrat și moale în funcție de forma de ambalare. Fiecare formă are propriul accent pe eficiența grupării, capacitatea de disipare a căldurii și rezistența mecanică și este potrivită pentru diferite scenarii de aplicare.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bateriile cu litiu au de obicei două forme: cilindrice și pătrate, cu grupuri de electrozi înfășurate în spirală sau stivuite în interior. Electrodul pozitiv este compus din oxid de litiu cobalt, manganat de litiu, fosfat de litiu fier sau materiale ternare acoperite pe folie de aluminiu, iar folia de aluminiu servește ca colector de curent pozitiv; electrodul negativ este compus din grafit artificial sau grafit natural acoperit pe folie de cupru, iar folia de cupru servește ca colector de curent negativ. Un strat de polietilenă sau polipropilenă microporoasă extrem de subțire și foarte permeabilă este utilizat ca material de izolare între electrozii pozitivi și negativi. Interiorul bateriei este umplut cu soluție de electrolit organic. În plus, o supapă de siguranță și un element PTC (utilizat la unele tipuri cilindrice) sunt instalate în partea superioară a miezului bateriei pentru a proteja bateria de deteriorarea în timp, atunci când bateria este într-o stare anormală sau ieșirea este scurt-circuitată. Tensiunea nominală a unei singure baterii litiu-ion este de 3,7 V (sistemul de litiu cu fosfat de fier este de 3,2 V). Datorită capacității limitate a unei singure baterii, în aplicațiile practice, mai multe celule sunt adesea conectate în serie pentru a crește tensiunea și în paralel pentru a crește capacitatea pentru a îndeplini cerințele platformei de tensiune și capacitatea energetică a diferitelor dispozitive.

 

Din perspectiva procesului de fabricație, producția de produse specializate de stocare a energiei, cum ar fi Battery for Lithium-Ion Energy Storage System necesită zeci de procese, cum ar fi acoperirea pieselor polare, laminarea, tăierea, înfășurarea/laminarea, injecția de lichid, formarea și separarea volumului. Printre acestea, procesul de fabricare a pieselor polare are cerințe extrem de ridicate pentru uniformitatea grosimii stratului de acoperire (toleranță controlată în ±1,5 μm), alinierea pieselor polare (deviația care nu depășește 0,5 mm) și controlul bavurilor (înălțimea bavurilor nu depășește 15 μm). Sudarea cu laser este utilizată pentru a etanșa carcasa și capacul. Pătrunderea sudurii trebuie controlată cu precizie în intervalul de 0,3-0,8 mm și nu trebuie să existe pori penetranți sau defecte de stropire. Procesul de formare este primul proces electrochimic de activare a bateriei și trebuie efectuat într-un mediu strict controlat de temperatură. Primul curent de încărcare este de obicei setat la 0,05 C până la 0,1 C pentru a promova formarea unui film de interfață cu electrolit solid stabil.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bateriile cu ioni de litiu pentru sisteme solare de acasă sunt special concepute pentru sistemele de stocare a energiei fotovoltaice de uz casnic. Cerințele sale de bază includ o gamă largă de temperatură de funcționare (-20 de grade până la 60 de grade ), un ciclu de viață de nu mai puțin de 6.000 de ori și un nivel de protecție IP65 sau mai mare pentru a se adapta la mediile de instalare în aer liber. Bateriile solare cu litiu sunt utilizate pe scară largă în stațiile fotovoltaice off-rețea, sursele de alimentare de rezervă pentru stațiile de bază de comunicații și sistemele de microrețea din zone îndepărtate. Specificațiile de capacitate ale acestora sunt de obicei între 2,5 kWh și 20 kWh și pot fi extinse în mod flexibil în paralel, în funcție de cererea de sarcină. În domeniul centralelor electrice de stocare a energiei la scară largă, pachetul de baterii cu litiu pentru sisteme de stocare a energiei solare este implementat în stil container sau dulap. Capacitatea unui singur sistem poate atinge nivelul MWh, participând la frecvența rețelei electrice și la reglarea vârfurilor și la integrarea și consumul rețelei de energie regenerabilă.

 

Bateria litiu-ion pentru sistemul de energie solară accentuează compatibilitatea comunicațiilor cu invertoarele fotovoltaice, convertoarele de stocare a energiei și sistemele de management al energiei și, de obicei, acceptă mai multe protocoale, cum ar fi magistrala CAN, RS485 și Modbus. Bateriile cu litiu SuperPack sunt potrivite pentru condiții dure de lucru, cum ar fi stații de bază nesupravegheate, echipamente de cercetare științifică polară și vehicule speciale, datorită performanței excelente de descărcare la temperatură joasă-(mai mult de 70% din capacitatea nominală poate fi descărcată într-un mediu de -30 de grade) și a structurii etanșe foarte fiabile. Kitul Battery Pack oferă integratorilor de sistem module standardizate de baterie, plăci slave BMS, piese structurale și componente ale cablajului, reducând semnificativ complexitatea și ciclul dezvoltării integrate.

 

În domeniul bateriilor de putere, bateriile cu litiu-ion sunt utilizate pe scară largă în mașinile electrice de pasageri, autobuzele electrice, vehiculele de logistică și vehiculele speciale de inginerie. Domeniul de stocare a energiei acoperă trei segmente majore de piață: centrale electrice mari, stocarea energiei industriale și comerciale și stocarea energiei casnice. Domeniul electronicelor de larg consum include smartphone-uri, laptop-uri, dispozitive purtabile și drone. Ca formă de produs final pentru tipurile de aplicații menționate mai sus-, designul pachetului de baterii cu litiu-ion trebuie să ia în considerare în mod cuprinzător indicatori multi-dimensionali, cum ar fi densitatea energiei, densitatea puterii, managementul termic, protecția mecanică și siguranța electrică. Este un produs foarte integrat de electrochimie, inginerie mecanică și tehnologie de electronică de putere.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

În comparație cu bateriile tradiționale cu plumb-acid și cu bateriile cu nichel-hidrură metalică, bateriile cu litiu-ion prezintă avantaje semnificative în mai multe dimensiuni de performanță. În ceea ce privește densitatea energiei, bateriile cu litiu-ion pot atinge 460-600Wh/kg, ceea ce este de aproximativ 6-7 ori mai mare decât bateriile cu plumb{-acid, ceea ce înseamnă că mai multă energie electrică poate fi stocată la aceeași greutate. În ceea ce privește durata ciclului de viață, bateriile care utilizează catozi de fosfat de fier litiu pot realiza mai mult de 6.000 de cicluri în condiții de încărcare și descărcare 1C și 100% adâncime de descărcare, iar durata lor de viață poate ajunge la mai mult de 6 ani. În ceea ce privește tensiunea nominală, tensiunea de funcționare a unei singure celule este de 3,7 V sau 3,2 V, care este aproximativ egală cu tensiunea în serie a trei baterii cu nichel-hidrură metalică sau nichel-cadmiu, ceea ce facilitează formarea unui pachet de baterii cu tensiune mai mare. În ceea ce privește rezistența la putere mare, bateria de putere cu litiu fosfat de fier poate suporta o rată de descărcare instantanee de 15-30C pentru a satisface nevoile de accelerare și urcare a vehiculului. Rata de auto-descărcare este extrem de scăzută și poate fi de obicei controlată sub 1% pe lună, care este mai puțin de 1/20 din cea a bateriilor nichel-hidrură metalică. În ceea ce privește greutatea, greutatea aceluiași volum este de numai 1/6 până la 1/5 din produsele plumb-acide. În ceea ce privește adaptabilitatea la temperaturi ridicate și scăzute, poate fi utilizat în medii de la -20 de grade la 60 de grade și poate ajunge la -45 de grade după procesare specială.

 

În ceea ce privește protecția mediului ecologic, nu conține metale grele toxice și dăunătoare precum plumbul, mercurul și cadmiul și, practic, nu se consumă resurse de apă în timpul procesului de producție. Cu toate acestea, bateriile cu litiu-ion au, de asemenea, câteva limitări de inginerie. În primul rând, toate bateriile cu litiu-ion trebuie să fie echipate cu circuite de protecție pentru a preveni supraîncărcarea, supra-descărcarea și supra-curent, ceea ce crește complexitatea și costul sistemului. În al doilea rând, bateriile sistemului cu oxid de litiu cobalt nu pot fi descărcate la curenți mari și au o siguranță slabă. În al treilea rând, condițiile de producție sunt extrem de solicitante - procesele cheie, cum ar fi acoperirea electrodului, înfășurarea și injecția de lichid, trebuie efectuate într-o cameră de uscare cu un punct de rouă sub -40 de grade, ceea ce duce la investiții mari în echipamente și costuri de operare. În al patrulea rând, există restricții privind condițiile de utilizare. Utilizarea la temperaturi prea ridicate sau prea scăzute va accelera îmbătrânirea și chiar va provoca riscuri de siguranță.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Dacă trebuie să personalizați fiabilitatea-înaltăFlash Battery Baterii cu litiuși sprijinind soluții de sistem pentru noul dvs. proiect energetic, echipa noastră de ingineri vă poate oferi specificații tehnice detaliate și suport pentru aplicații pentru a vă ajuta să construiți cea mai competitivă arhitectură de stocare a energiei.