Vier Schlüsselmaterialien für Lipo-Batterie 3s-Trockenwaren!

Wie erzeugt der Lipo-Akku 3s Strom?

Wenn die Lipo-Batterie 3s arbeitet, nehmen Lithium-Ionen an der Redoxreaktion teil, um chemische Energie in elektrische Energie umzuwandeln, weshalb die Lipo-Batterie 3s elektrische Energie liefern kann. Die Bewertungsindikatoren eines Lipo-Batterie-3s-Produkts umfassen Energiedichte, Lebensdauer, Ratenleistung (Entladeleistung bei unterschiedlichen Strömen), Sicherheitsleistung und anwendbare Temperatur.

Kostenzusammensetzung von Lipo Akku 3s

Aus Sicht der Kostenstruktur von Lipo Battery 3s sind die positive Elektrode, die negative Elektrode, der Elektrolyt und der Separator die vier wichtigsten Rohstoffe, und ihr Anteil an den Kosten ist viel höher als der anderer Materialien wie Kabelbäume, Steckverbinder und leitfähige Mittel. Dies ist ähnlich wie bei Lipo-Batterien 3s. Das grundlegende Arbeitsprinzip ist das gleiche.

Vier Schlüsselmaterialien der Lipo-Batterie 3s

1. Material der positiven Elektrode der Lipo-Batterie 3s

Derzeit ist das Material der positiven Elektrode das Kernmaterial der Lipo-Batterie 3s, was ein Schlüsselfaktor für die Leistung der Batterie ist. Sie hat direkten Einfluss auf die Endenergiedichte, Spannung, Lebensdauer und Sicherheit des Produkts. Es ist auch der teuerste Teil der Lipo-Batterie 3s. Aus diesem Grund wird die Lipo-Batterie 3s oft nach dem Material der positiven Elektrode benannt, wie z. B. die ternäre Batterie, die die Lipo-Batterie 3s ist, die das ternäre Material als positive Elektrode verwendet.
Die Energiedichte der Lipo-Batterie 3s bezieht sich auf die elektrische Energie, die durch das durchschnittliche Einheitsvolumen oder die Masse der Batterie freigesetzt werden kann. Je höher die Energiedichte, desto höher die Laufleistung der Batterie. Dieser Indikator ist eine der wichtigen Grundlagen dafür, ob ein Lipo Akku 3s in den Genuss staatlicher Förderung kommen kann.
Über die Energiedichte von Lipo-Batterien Der folgende Artikel stellt die Methode zur Verbesserung der Energiedichte von Lipo-Batterien im Detail vor. Interessierte Partner können hier klicken, um Folgendes anzuzeigen:
Verbesserung der Energiedichte der 1200-mAh-Lipo-Batterie - Verbesserung der Zelldichte

Der Unterschied zwischen verschiedenen Kathodenmaterialien ist offensichtlich, und auch die Anwendungsgebiete sind unterschiedlich. Gängige Kathodenmaterialien können in Lithiumkobaltoxid (LCO), Lithiummanganat (LMO), Lithiumeisenphosphat (LFP) und ternäre Materialien (NCM) unterteilt werden.
1) Lithium-Eisenoxid-Material
Lithiumkobaltoxid ist das früheste kommerzialisierte Kathodenmaterial. Seine Energiedichte ist höher als die von wiederaufladbaren Batterien wie Nickel-Metallhydrid und Blei-Säure. Es spiegelt zunächst das Entwicklungspotential von Lipo-Batterien 3s wider, aber es ist sehr teuer und hat eine geringe Zyklenlebensdauer. Es ist nur für 3C-Elektronikprodukte geeignet. . Obwohl Lithiummanganat kostengünstig ist, ist seine Energiedichte nicht gut. Es wurde bis zu einem gewissen Grad in den frühen langsamen Elektrofahrzeugen wie Batterieautos verwendet. Heute wird es hauptsächlich in Elektrowerkzeugen und Energiespeicherbereichen verwendet und ist selten in Power-Batterien zu sehen.
2) Ternäres Material
Der zentrale Vorteil ternärer Materialien ist ihre hohe Energiedichte. Bei gleicher Lautstärke und Qualität ist die Akkulaufzeit anderen technischen Strecken weit voraus. Aber seine Mängel sind auch sehr offensichtlich: schlechte Sicherheit, niedriger Zündpunkt bei Stoßeinwirkung und hohe Umgebungstemperaturen. In neueren Sicherheitstests wie Akupunktur und Überladung, die heißer sind, ist es für ternäre Batterien mit hoher Kapazität schwierig, den Test zu bestehen. Es ist der Mangel in der Sicherheitsleistung, der die großtechnische Montage und integrierte Anwendung des ternären Materialtechnologiewegs immer begrenzt hat.

Lithiumeisenphosphat ist genau das Gegenteil von ternären Materialien, mit durchschnittlicher Energiedichte und Batterielebensdauer, aber ausgezeichneter Sicherheit.
Neben dem Sicherheitsvorteil ist ein weiterer wesentlicher Faktor für den rasanten Absatzanstieg von Lithium-Eisen-Phosphat der Preis. Hauptgrund für die hohen Rohstoffkosten für ternäre Batterien (Anteil knapp 90 %) war lange Zeit die große Nachfrage nach Kobalt. Kobalt ist ein seltenes Mineral. Es ist sehr teuer und extrem instabil zu mir. Der Preis schwankt stark. Die Lieferkette ist auch sehr fragil, was sich leicht auf nachgelagerte Industrien auswirken kann.
Die Batterielebensdauer eines typischen Lithium-Eisenphosphat-Elektrofahrzeugs beträgt etwa 300 bis 400 km, was ausreicht, um die Anforderungen des Stadtverkehrs zu erfüllen. Die ternäre Batterie kann in diesem Anwendungsszenario ihre Kernvorteile nicht ausspielen.
Getrieben durch den doppelten Kosten- und Infrastrukturschub ist es nicht verwunderlich, dass immer mehr Automobilhersteller den Weg der Lithium-Eisenphosphat-Technologie wählen. Sogar der Energiebatteriegigant CATL, der mit ternären Batterien begann, erhöht die Produktionskapazität von Eisenphosphat-Lipo-Batterien 3s schnell und liefert Eisenphosphat-Lipo-Batterien 3s für die Standard-Batterielebensdauer-Version des heimischen Tesla Model 3.

Die Entwicklung ternärer Batterien hat jedoch nicht aufgehört. Der langfristige Trend dieses technischen Weges ist die Kostenreduzierung durch das Verhältnis von hohem Nickel- und niedrigem Kobaltgehalt, dem sogenannten High-Nickel-Ternärmaterial.
Dieser Artikel über das Kathodenmaterial von Lipo-Batterien enthält eine ausführlichere Einführung. Interessierte Partner können hier klicken, um Folgendes anzuzeigen:
Detaillierte Erklärung des Kathodenmaterials der 6s-Lipo-Batterie

2. Material der negativen Elektrode der Lipo-Batterie 3s

Das Material der negativen Elektrode der Lipo-Batterie 3s wird aus Wirkstoffen, Bindemitteln und Zusatzstoffen zu einem pastösen Klebstoff verarbeitet und dann auf beide Seiten der Kupferfolie geschmiert, getrocknet und gerollt, um Energie zu speichern und abzugeben, die hauptsächlich den Zyklus beeinflusst von lipo batterie 3s leistungsindikatoren.
Entsprechend den verwendeten aktiven Materialien können die Materialien der negativen Elektrode in zwei Kategorien eingeteilt werden: Kohlenstoffmaterialien und Nicht-Kohlenstoffmaterialien:
1) Materialien auf Kohlenstoffbasis
Materialien auf Kohlenstoffbasis umfassen zwei Wege: Graphitmaterialien (natürlicher Graphit, künstlicher Graphit und Mesophasen-Kohlenstoffkugeln) und andere Materialien auf Kohlenstoffbasis (harter Kohlenstoff, weicher Kohlenstoff und Graphen);
2) Nicht-Kohlenstoff-Materialien
Nicht kohlenstoffbasierte Materialien können in titanbasierte Materialien, siliziumbasierte Materialien, zinnbasierte Materialien, Nitride und metallisches Lithium unterteilt werden.
Anders als beim positiven Elektrodenmaterial, obwohl die negative Elektrode der Lipo-Batterie 3s die gleiche Anzahl von Routen hat, ist das Endprodukt sehr einfach und künstlicher Graphit ist der absolute Mainstream. Die Daten zeigen, dass Chinas Lieferungen von künstlichem Graphit im Jahr 2020 etwa 307.000 Tonnen betragen werden, was 84 % der gesamten Lieferungen von Anodenmaterialien entspricht, was einem weiteren Anstieg von 5,5 Prozentpunkten gegenüber dem Niveau von 2019 entspricht.

Im Vergleich zu anderen Materialien hat künstlicher Graphit eine gute Zyklusleistung, überlegene Sicherheit, ausgereifte Technologie, einfachen Zugang zu Rohstoffen und niedrige Kosten. Es ist eine ideale Wahl.
3) Eine neue Generation von Anodenmaterialien
Das Kernproblem der Graphit-Negativelektrode besteht darin, dass die theoretische Obergrenze der Energiedichte des Graphit-Negativelektrodenmaterials bei 372 mAh/g liegt, während die Produkte führender Unternehmen der Branche bereits eine Energiedichte von 365 mAh/g erreichen können, was nahe liegt bis an die theoretische Grenze, und der Raum für zukünftige Verbesserungen ist äußerst begrenzt. Es besteht die dringende Notwendigkeit, Alternativen der nächsten Generation zu finden.
Unter den Anodenmaterialien der neuen Generation sind Silizium-basierte Anoden beliebte Kandidaten. Es hat eine sehr hohe Energiedichte und das theoretische Kapazitätsverhältnis kann 4200 mAh/g erreichen, was weit über dem von Graphitmaterialien liegt. Als negatives Elektrodenmaterial weist Silizium jedoch auch schwerwiegende Mängel auf, und die Interkalation von Lithiumionen führt zu einer starken Volumenausdehnung, beschädigt die Batteriestruktur und verursacht eine schnelle Abnahme der Batteriekapazität.

Eine der aktuellen Lösungen ist die Verwendung von Silizium-Kohlenstoff-Verbundmaterialien. Als aktives Material werden Siliziumpartikel verwendet, um Lithiumspeicherkapazität bereitzustellen. Die Partikel agglomerierten während Lade-Entlade-Zyklen.
Auf dieser Grundlage gelten Silizium-Kohlenstoff-Anodenmaterialien als der vielversprechendste technische Weg und gewinnen nach und nach die Aufmerksamkeit von Unternehmen in der Industriekette. Teslas Model 3 hat eine Batterie mit künstlicher Graphitanode verwendet, die mit 10 % Material auf Siliziumbasis dotiert ist, und ihre Energiedichte hat erfolgreich 300 Wh/kg erreicht, was Batterien mit traditionellen technischen Wegen deutlich voraus ist.

Im Vergleich zu Graphitanoden sind jedoch neben der unausgereiften Verarbeitungstechnologie von Silizium-Kohlenstoff-Anoden auch die höheren Kosten ein Hindernis. Der aktuelle Marktpreis von Silizium-Kohlenstoff-Anodenmaterialien übersteigt 150.000 Yuan/Tonne, was doppelt so hoch ist wie der von High-End-Anodenmaterialien aus künstlichem Graphit. Nach der Massenproduktion in der Zukunft werden auch Batteriehersteller mit ähnlichen Kostenkontrollproblemen konfrontiert sein wie Kathodenmaterialien.

3. Elektrolyt der Lipo-Batterie 3s

In der Lipo-Batterie 3s wird der Elektrolyt hauptsächlich als Träger für die Ionenwanderung verwendet, um die Übertragung von Ionen zwischen den positiven und negativen Elektroden sicherzustellen. Seine Sicherheit von Lipo-Batterien 3s (Über die Sicherheitsprobleme von Lipo-Batterien stellt dieser Artikel vorbeugende Maßnahmen zur Bewältigung der Sicherheitsprobleme von Lipo-Batterien vor, und die Partner, die sie benötigen, können sie selbst lesen: cnhl 6s lipo battery safety problems and präventiv Maßnahmen ), Zykluslebensdauer, Lade- und Entladerate, Leistung bei hohen und niedrigen Temperaturen, Energiedichte und andere Leistungsindikatoren haben bestimmte Einflüsse.

Der Elektrolyt besteht im Allgemeinen aus Rohstoffen wie hochreinem organischen Lösungsmittel, Lithiumsalz des Elektrolyten und Zusätzen in einem bestimmten Anteil. Je nach Qualität macht die Lösungsmittelqualität 80% bis 90% aus, das Lithiumsalz 10% bis 15% und das Additiv etwa 5%; Gemäß den Kosten macht das Lithiumsalz etwa 40 % bis 50 % und das Lösungsmittel etwa 40 % bis 50 % aus. Etwa 30 % und Zusatzstoffe machen etwa 10 % bis 30 % aus.
1) Anforderungen an den Elektrolyten der Lipo-Batterie 3s
Im Vergleich zu den anderen drei Materialien hat die Lipo-Batterie 3s die komplexesten Anforderungen an den Elektrolyten und muss verschiedene Eigenschaften aufweisen:
Gute Ionenleitfähigkeit und geringer Ionenmigrationswiderstand;
Hohe chemische Stabilität, keine schädlichen Nebenreaktionen mit Elektrodenmaterialien, Elektrolyten, Diaphragmen etc.;
Der Schmelzpunkt ist niedrig, der Siedepunkt hoch und es bleibt in einem weiten Temperaturbereich flüssig;
Die Erfindung hat die Vorteile einer guten Sicherheit, eines unkomplizierten Herstellungsverfahrens, geringer Kosten, ungiftig und umweltfreundlich.
2) Mainstream-Lipo-Batterie 3s Elektrolyt
Lithiumhexafluorophosphat
Gegenwärtig ist Lithiumhexafluorophosphat (LiPF6) aufgrund seiner besseren Leistung und geringeren Kosten der Mainstream-Lithiumsalz-Lösungsstoff. Es hat eine gute Löslichkeit und eine hohe elektrische Leitfähigkeit in verschiedenen nichtwässrigen Lösungsmitteln, relativ stabile chemische Eigenschaften, eine gute Sicherheit und eine geringere Umweltverschmutzung. Allerdings sind auch die Mängel offensichtlich: Lithiumhexafluorophosphat ist feuchtigkeitsempfindlich und hat eine schlechte thermische Stabilität. Bereits ab 60 °C kann es beginnen, sich zu zersetzen, und die Batterieleistung lässt schnell nach. Der Zykluseffekt in einer Umgebung mit niedriger Temperatur ist relativ allgemein und der anpassbare Temperaturbereich ist eng.

Darüber hinaus stellt Lithiumhexafluorophosphat sehr hohe Anforderungen an seine Reinheit und Stabilität. Der Produktionsprozess beinhaltet raue Arbeitsbedingungen wie niedrige Temperatur, starke Korrosion, kein Wasser und Staub, und die Produktion ist auch relativ schwierig.
Lithiumbisfluorsulfonimid
Unter der neuen Generation von Lithiumsalzen gilt Lithiumbisfluorsulfonimid (LiFSI) als vielversprechende Alternative zu Lithiumhexafluorphosphat. Im Vergleich zu herkömmlichen Lithiumsalzen hat LiFSI eine höhere thermische Stabilität und Vorteile in Bezug auf elektrische Leitfähigkeit, Lebensdauer, Leistung bei niedrigen Temperaturen usw.
Aufgrund des Produktionsprozesses und der Kapazität sind die Kosten von LiFSI jedoch zu hoch und übersteigen die von Lithiumhexafluorphosphat bei weitem. Um die Kosten zu kontrollieren, wird LiFSI in der tatsächlichen kommerziellen Verwendung immer noch eher als Elektrolytadditiv als als gelöstes Lithiumsalz verwendet.
Die ausführliche Einführung des Lipo-Batterie-Elektrolyts wird im folgenden Artikel vorgestellt, und die Partner, die ihn benötigen, können die Lektüre erweitern:
Cnhl 6s Lipo Batterie Elektrolyt, praktische Funktion und klassischer Systemaufbau

4. Diaphragma der Lipo-Batterie 3s

Der Separator der Lipo-Batterie 3s ist ein dünner Film zwischen den positiven und negativen Elektroden, der verwendet werden kann, um die positiven und negativen Elektroden zu trennen, um Kurzschlüsse zu verhindern, wenn die Lipo-Batterie 3s einer Elektrolysereaktion unterzogen wird. Der Separator wird in den Elektrolyten getaucht, und auf der Oberfläche befinden sich zahlreiche Mikroporen, die Lithium-Ionen passieren lassen. Das Material, die Anzahl und die Dicke der Mikroporen beeinflussen die Geschwindigkeit der Lithiumionen, die den Separator passieren, was sich wiederum auf die Entladerate, die Lebensdauer und andere Indikatoren der Batterie auswirkt.

Polyolefin ist das derzeitige allgemeine 3s-Separatormaterial für Lipo-Batterien, das eine gute mechanische und chemische Stabilität für 3s-Separatoren von Lipo-Batterien bieten kann. Es wird weiter in drei Kategorien unterteilt: Polyethylen (PE), Polypropylen (PP) und Verbundwerkstoffe. .
4.1 Lipo Batterie 3s Membranmaterialauswahl
Die Wahl des Diaphragmamaterials hängt mit dem Material der positiven Elektrode zusammen. Gegenwärtig wird Polyethylen hauptsächlich in ternären Lipobatterien 3s verwendet, und Polypropylen wird hauptsächlich in Eisenphosphat-Lipobatterien 3s verwendet.
Neben dem Material hat auch der Aufbereitungsprozess einen gewissen Einfluss auf die Leistungsfähigkeit des Separators.
4.2 Produktionstechnologie des Diaphragmas der Lipo-Batterie 3s
Die aktuelle Produktionstechnologie von Lipo-Batterie-3s-Separatoren ist in zwei Kategorien unterteilt: Trockenverfahren und Nassverfahren.
4.2.1 Lipo-Batterie 3s Membran-Trockenprozess
Das Trockenverfahren, auch als Schmelzstreckverfahren (MSCS) bekannt, kann weiter in uniaxiales Recken und biaxiales Recken unterteilt werden. Dieser technische Weg hat eine lange Entwicklungszeit und ist ausgereifter und wird hauptsächlich für die Herstellung von PP-Membranen verwendet. Darüber hinaus wird das biaxiale Streckverfahren aufgrund der schlechten Leistung des Endprodukts nur für Low-End-Batterien verwendet und ist nicht mehr das gängige Herstellungsverfahren.
Das Trockenverfahren zeichnet sich durch Einfachheit, niedrige Kosten und Umweltfreundlichkeit aus, aber die Produktleistung ist schlecht und es eignet sich besser für Batterien mit geringem Stromverbrauch und geringer Kapazität. Wie oben erwähnt, hat die Eisenphosphat-Lipo-Batterie 3s nur den Mangel einer geringen Energiedichte, so dass auf diesem technischen Weg meistens der Separator nach dem Trockenverfahren verwendet wird.

4.2.2 Lipo Batterie 3s Membran Nassverfahren
Das Nassverfahren, auch thermisch induzierte Phasentrennung (TIPS) genannt, unterscheidet sich vom Trockenverfahren, bei dem nur die Basisfolie gereckt wird. Das Nassverfahren beschichtet die Oberfläche der Basisfolie, um die thermische Stabilität des Materials zu verbessern. Verglichen mit Produkten, die durch Trockenverfahren hergestellt werden, hat das Diaphragma des Nassverfahrens offensichtliche Leistungsvorteile. Seine Dicke ist dünner, seine Zugfestigkeit ist idealer, seine Porosität ist höher, es hat eine gleichmäßigere Porengröße und eine höhere Querschrumpfung. Rate. Darüber hinaus ist die Durchschlagfestigkeit des Nassabscheiders höher, was der Verlängerung der Batterielebensdauer förderlicher ist und besser für die Entwicklungsrichtung von Lipo-Batterien 3s mit hoher Energiedichte geeignet ist. Es wird derzeit hauptsächlich in ternären Batterien verwendet.
Verglichen mit dem Trockenverfahren ist das Nassverfahren jedoch relativ komplex, teuer und verschmutzt leicht die Umwelt.
4.3lipo Batterie 3s Diaphragma Nassverfahren ersetzt schnell Trockenverfahren
Die aktuellen großen Markttrends für Membranmaterialien sind gut etabliert. Da es den Anforderungen einer hohen Energiedichte von Leistungsbatterien besser entspricht, kann es die Zykluslebensdauer der Batterie verlängern und die Entladekapazität der Batterie mit hoher Rate erhöhen. Das Nassverfahren ersetzt schnell das Trockenverfahren. Die Daten zeigen, dass im Jahr 2017 der Marktanteil von Nassprozess-Lipo-Batterie-3s-Separatoren zum ersten Mal den von Trockenprozess-Separatoren überstieg, und im Jahr 2018, nur ein Jahr später, der Marktanteil weiter auf 65 % gestiegen ist.
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