¡Cuatro materiales clave para productos secos de batería lipo 3s!

¿Cómo genera electricidad la batería lipo 3s ?

Cuando la batería lipo 3s está funcionando, los iones de litio participan en la reacción redox para convertir la energía química en energía eléctrica, por lo que la batería lipo 3s puede proporcionar energía eléctrica. Los indicadores de evaluación de un producto de batería lipo 3s incluyen la densidad de energía, el ciclo de vida, el rendimiento de la tasa (rendimiento de descarga bajo diferentes corrientes), el rendimiento de seguridad y la temperatura aplicable.

Composición de costos de la batería lipo 3s

Desde la perspectiva de la estructura de costos de la batería lipo 3s, el electrodo positivo, el electrodo negativo, el electrolito y el separador son las cuatro materias primas clave, y su proporción en el costo es mucho mayor que la de otros materiales como arneses de cables, conectores y agentes conductores. Esto es similar a la batería lipo 3s. El principio básico de funcionamiento es el mismo.

Cuatro materiales clave de la batería lipo 3s

1. material de electrodo positivo de batería lipo 3s

En la actualidad, el material del electrodo positivo es el material del núcleo de la batería lipo 3s, que es un factor clave que determina el rendimiento de la batería. Tiene un impacto directo en la densidad de energía final, el voltaje, la vida útil y la seguridad del producto. También es la parte más cara de la batería lipo 3s. Por esta razón, la batería lipo 3s a menudo recibe el nombre del material del electrodo positivo, como la batería ternaria, que es la batería lipo 3s que usa el material ternario como electrodo positivo.
La densidad de energía de la batería lipo 3s se refiere a la energía eléctrica que puede liberarse por unidad de volumen o masa promedio de la batería. Cuanto mayor sea la densidad de energía, mayor será el kilometraje de la batería. Este indicador es una de las bases importantes para saber si una batería lipo 3s puede disfrutar de subsidios gubernamentales.
Acerca de la densidad de energía de la batería lipo El siguiente artículo presenta en detalle el método para mejorar la densidad de energía de la batería lipo. Los socios interesados ​​pueden hacer clic para ver:
Mejora de la densidad de energía de la batería lipo de 1200 mah - mejora de la densidad celular

La diferencia entre los diferentes materiales del cátodo es obvia y los campos de aplicación también son diferentes. Los materiales de cátodo comunes se pueden dividir en óxido de cobalto y litio (LCO), manganato de litio (LMO), fosfato de hierro y litio (LFP) y materiales ternarios (NCM).
1) material de óxido de hierro y litio
El óxido de cobalto de litio es el primer material de cátodo comercializado. Su densidad de energía es superior a la de las baterías recargables, como las de hidruro metálico de níquel y ácido de plomo. Primero refleja el potencial de desarrollo de la batería lipo 3s, pero es muy costosa y tiene un ciclo de vida bajo. Solo es adecuado para productos electrónicos 3C. . Aunque el manganato de litio tiene un bajo costo, su densidad energética no es buena. Se utilizó en los primeros vehículos eléctricos de baja velocidad, como los coches de batería, hasta cierto punto. Hoy en día, se usa principalmente en herramientas eléctricas y campos de almacenamiento de energía, y rara vez se ve en baterías eléctricas.
2) material ternario
La principal ventaja de los materiales ternarios es su alta densidad de energía. Bajo el mismo volumen y calidad, la duración de la batería está muy por delante de otras rutas técnicas. Pero sus defectos también son muy evidentes: poca seguridad, bajo punto de ignición cuando se somete a golpes y ambiente de alta temperatura. En pruebas de seguridad recientes, como la acupuntura y la sobrecarga, que son más calientes, es difícil que las baterías ternarias de energía de gran capacidad pasen la prueba. Es el defecto en el desempeño de la seguridad lo que siempre ha limitado el ensamblaje a gran escala y la aplicación integrada de la ruta de la tecnología de materiales ternarios.

El fosfato de hierro y litio es justo lo contrario de los materiales ternarios, con una densidad de energía y una vida útil de la batería promedio, pero una seguridad excelente.
Además de la ventaja de seguridad, otro factor importante detrás del rápido aumento en las ventas de fosfato de hierro y litio es el bajo costo. Durante mucho tiempo, la razón principal del alto costo de las materias primas para las baterías ternarias (que representan casi el 90 %) es la gran demanda de cobalto. El cobalto es un mineral raro. Es muy caro y extremadamente inestable para el mío. El precio fluctúa salvajemente. La cadena de suministro también es muy frágil, lo que puede afectar fácilmente a las industrias transformadoras.
La duración de la batería de un vehículo eléctrico típico de fosfato de hierro y litio es de aproximadamente 300 a 400 km, lo que es suficiente para satisfacer las necesidades del tráfico urbano. La batería ternaria no puede reflejar sus principales ventajas en este escenario de aplicación.
Impulsado por el doble impulso de costo e infraestructura, no sorprende que cada vez más empresas automotrices elijan la ruta de la tecnología de fosfato de hierro y litio. Incluso el gigante de las baterías eléctricas CATL, que comenzó con baterías ternarias, está aumentando rápidamente la capacidad de producción de baterías lipo de fosfato de hierro 3 y suministrando baterías lipo de fosfato de hierro 3 para la versión de batería estándar del Tesla Model 3 doméstico.

Sin embargo, el desarrollo de las baterías ternarias no se ha detenido. La tendencia a largo plazo de esta ruta técnica es reducir los costos a través de la proporción de alto contenido de níquel y bajo contenido de cobalto, el llamado material ternario con alto contenido de níquel.
Este artículo sobre el material del cátodo de la batería lipo tiene una introducción más detallada. Los socios interesados ​​pueden hacer clic para ver:
Explicación detallada del material del cátodo de la batería lipo 6s

2. Material del electrodo negativo de la batería Lipo 3s

El material del electrodo negativo de la batería lipo 3s está hecho de sustancias activas, aglutinantes y aditivos en un adhesivo similar a una pasta, y luego se unta en ambos lados de la lámina de cobre, se seca y se enrolla, para almacenar y liberar energía, lo que afecta principalmente el ciclo. de indicadores de rendimiento de batería lipo 3s.
Según los materiales activos utilizados, los materiales de electrodos negativos se pueden dividir en dos categorías: materiales de carbono y materiales sin carbono:
1) Materiales a base de carbono
Los materiales a base de carbono incluyen dos rutas: materiales de grafito (grafito natural, grafito artificial y esferas de carbono en mesofase) y otros materiales a base de carbono (carbono duro, carbono blando y grafeno);
2) materiales sin carbono
Los materiales sin base de carbono se pueden subdividir en materiales con base de titanio, materiales con base de silicio, materiales con base de estaño, nitruros y litio metálico.
A diferencia del material del electrodo positivo, aunque el electrodo negativo de la batería lipo 3s tiene la misma cantidad de rutas, el producto final es muy simple y el grafito artificial es la corriente principal absoluta. Los datos muestran que los envíos de grafito artificial de China en 2020 serán de unas 307.000 toneladas, lo que representa el 84 % de los envíos totales de materiales de ánodo, un aumento adicional de 5,5 puntos porcentuales con respecto al nivel de 2019.

En comparación con otros materiales, el grafito artificial tiene un buen rendimiento de ciclo, seguridad superior, tecnología madura, fácil acceso a las materias primas y bajo costo. Es una opción ideal.
3) Una nueva generación de materiales de ánodo.
El problema central del electrodo negativo de grafito es que el límite superior teórico de la densidad de energía del material del electrodo negativo de grafito es de 372 mAh/g, mientras que los productos de las empresas líderes en la industria ya pueden alcanzar una densidad de energía de 365 mAh/g, que está cerca. al límite teórico, y el espacio de mejora futura es extremadamente limitado. Hay una necesidad urgente de encontrar alternativas de próxima generación.
Entre la nueva generación de materiales de ánodos, los ánodos basados ​​en silicio son candidatos populares. Tiene una densidad de energía muy alta y la relación de capacidad teórica puede alcanzar los 4200 mAh/g, superando con creces la de los materiales de grafito. Sin embargo, como material de electrodo negativo, el silicio también tiene defectos graves, y la intercalación de iones de litio causará una expansión de volumen severa, dañará la estructura de la batería y provocará una rápida disminución de la capacidad de la batería.

Una de las soluciones actuales es utilizar materiales compuestos de silicio-carbono. Las partículas de silicio se utilizan como material activo para proporcionar capacidad de almacenamiento de litio. Las partículas se aglomeraron durante los ciclos de carga y descarga.
En base a esto, los materiales de ánodo de carbono de silicio se consideran la ruta técnica más prometedora y gradualmente ganan la atención de las empresas en la cadena industrial. El Modelo 3 de Tesla ha utilizado una batería de ánodo de grafito artificial dopada con un 10 % de material a base de silicio, y su densidad de energía ha alcanzado con éxito los 300 Wh/kg, lo que está significativamente por delante de las baterías que utilizan rutas técnicas tradicionales.

Sin embargo, en comparación con los ánodos de grafito, además de la tecnología de procesamiento inmadura de los ánodos de carbono de silicio, el mayor costo también es un obstáculo. El precio de mercado actual de los materiales de ánodo de carbono y silicio supera los 150 000 yuanes por tonelada, que es el doble que los materiales de ánodo de grafito artificial de gama alta. Después de la producción en masa en el futuro, los fabricantes de baterías también enfrentarán problemas de control de costos similares a los de los materiales de cátodo.

3. batería lipo 3s electrolito

En la batería lipo 3s, el electrolito se utiliza principalmente como portador de la migración de iones para garantizar la transmisión de iones entre los electrodos positivo y negativo. Su seguridad de la batería lipo 3s (sobre los problemas de seguridad de la batería lipo, este artículo presenta medidas preventivas para tratar los problemas de seguridad de la batería lipo, y los socios que lo necesitan pueden leerlo por sí mismos: problemas de seguridad y prevención de la batería lipo cnhl 6s medidas ), el ciclo de vida, la tasa de carga y descarga, el rendimiento a alta y baja temperatura, la densidad de energía y otros indicadores de rendimiento tienen ciertas influencias.

El electrolito generalmente se compone de materias primas como solventes orgánicos de alta pureza, sal de litio electrolito y aditivos en cierta proporción. De acuerdo con la calidad, la calidad del solvente representa del 80% al 90%, la sal de litio representa del 10% al 15% y el aditivo representa aproximadamente el 5%; de acuerdo con el costo, la sal de litio representa alrededor del 40%~50%, y el solvente representa alrededor del 40%~50%. Alrededor del 30%, y los aditivos representan alrededor del 10% al 30%.
1) Requisitos para el electrolito de la batería lipo 3s
En comparación con los otros tres materiales, la batería lipo 3s tiene los requisitos más complejos de electrolitos y debe tener varias características:
Buena conductividad iónica y baja resistencia a la migración de iones;
Alta estabilidad química, sin reacciones secundarias dañinas con materiales de electrodos, electrolitos, diafragmas, etc.;
El punto de fusión es bajo, el punto de ebullición es alto y permanece líquido en un amplio rango de temperatura;
La invención tiene las ventajas de una buena seguridad, proceso de preparación sin complicaciones, bajo costo, no tóxico y no contaminante.
2) Electrolito de batería lipo convencional 3s
Hexafluorofosfato de litio
En la actualidad, el hexafluorofosfato de litio (LiPF6) es el principal soluto de sal de litio debido a su mejor rendimiento y menor costo. Tiene buena solubilidad y alta conductividad eléctrica en varios solventes no acuosos, propiedades químicas relativamente estables, buena seguridad y menos contaminación ambiental. Sin embargo, los defectos también son evidentes: el hexafluorofosfato de litio es sensible a la humedad y tiene poca estabilidad térmica. Puede comenzar a descomponerse a los 60 °C más bajos y el rendimiento de la batería decaerá rápidamente. El efecto del ciclo en ambientes de baja temperatura es relativamente general y el rango de temperatura adaptable es estrecho.

Además, el hexafluorofosfato de litio tiene requisitos muy altos en cuanto a su pureza y estabilidad. El proceso de producción implica condiciones de trabajo duras, como baja temperatura, fuerte corrosión, ausencia de agua y polvo, y la producción también es relativamente difícil.
Bisfluorosulfonimida de litio
Entre la nueva generación de sales de litio, la bisfluorosulfonimida de litio (LiFSI) se considera una alternativa prometedora al hexafluorofosfato de litio. En comparación con las sales de litio tradicionales, LiFSI tiene una mayor estabilidad térmica y tiene ventajas en conductividad eléctrica, ciclo de vida, rendimiento a baja temperatura, etc.
Sin embargo, limitado por el proceso de producción y la capacidad, el costo de LiFSI es demasiado alto, superando con creces el del hexafluorofosfato de litio. Para controlar el costo, LiFSI se usa aún más como un aditivo de electrolitos en el uso comercial real, en lugar de un soluto de sal de litio.
La introducción detallada del electrolito de la batería lipo se presenta en el siguiente artículo, y los socios que lo necesitan pueden ampliar la lectura:
Electrolito de batería lipo cnhl 6s, función práctica y construcción de sistema clásico

4. batería lipo 3s diafragma

El separador de la batería lipo 3s es una película delgada entre los electrodos positivo y negativo, que se puede usar para separar los electrodos positivo y negativo para evitar cortocircuitos cuando la batería lipo 3s sufre una reacción de electrólisis. El separador está sumergido en el electrolito y hay una gran cantidad de microporos en la superficie que permiten el paso de los iones de litio. El material, el número y el grosor de los microporos afectarán la velocidad de los iones de litio que pasan por el separador, lo que a su vez afecta la tasa de descarga, el ciclo de vida y otros indicadores de la batería.

La poliolefina es el material separador de batería lipo 3s general actual, que puede proporcionar una buena estabilidad mecánica y química para el separador de batería lipo 3s. Se subdivide en tres categorías: polietileno (PE), polipropileno (PP) y materiales compuestos. .
Selección de material de diafragma de batería 4.1lipo 3s
La elección del material del diafragma está relacionada con el material del electrodo positivo. En la actualidad, el polietileno se usa principalmente en la batería lipo ternaria 3s, y el polipropileno se usa principalmente en la batería lipo 3s de fosfato de hierro.
Además del material, el proceso de preparación también tiene cierta influencia en el rendimiento del separador.
4.2 Tecnología de producción del diafragma 3s de la batería lipo
La tecnología de producción actual del separador de batería lipo 3s se divide en dos categorías: método seco y método húmedo.
4.2.1 proceso seco de diafragma de batería lipo 3s
El método seco, también conocido como método de estiramiento por fusión (MSCS), se puede subdividir en estiramiento uniaxial y estiramiento biaxial. Esta ruta técnica tiene un largo tiempo de desarrollo y es más madura, y se utiliza principalmente para la producción de membranas de PP. Además, el proceso de estiramiento biaxial solo se usa para baterías de gama baja debido al bajo rendimiento del producto terminado y ya no es el proceso de preparación principal.
El proceso seco tiene las características de simplicidad, bajo costo y respeto al medio ambiente, pero el rendimiento del producto es deficiente y es más adecuado para baterías de baja potencia y baja capacidad. Como se mencionó anteriormente, la batería lipo de fosfato de hierro 3s solo tiene el defecto de baja densidad de energía, por lo que el separador que utiliza el proceso seco se usa principalmente en esta ruta técnica.

4.2.2batería lipo 3s diafragma húmedo proceso
El proceso húmedo, también conocido como separación de fases inducida térmicamente (TIPS), difiere del proceso seco en el que solo se estira la película base. El proceso húmedo recubre la superficie de la película base para mejorar la estabilidad térmica del material. En comparación con los productos preparados por proceso seco, el diafragma de proceso húmedo tiene ventajas obvias en el rendimiento. Su grosor es más delgado, su resistencia a la tracción es más ideal, su porosidad es más alta, tiene un tamaño de poro más uniforme y una mayor contracción transversal. Velocidad. Además, la resistencia a la perforación del separador húmedo es mayor, lo que es más propicio para prolongar la vida útil de la batería y es más adecuado para la dirección de desarrollo de la batería lipo 3s con alta densidad de energía. Actualmente se utiliza principalmente en baterías ternarias.
Sin embargo, en comparación con el proceso seco, el proceso húmedo es relativamente complejo, costoso y contamina fácilmente el medio ambiente.
El proceso húmedo del diafragma 3s de la batería 4.3lipo está reemplazando rápidamente al proceso seco
Las principales tendencias actuales del mercado de materiales de diafragma están bien establecidas. Debido a que está más en línea con los requisitos de alta densidad de energía de las baterías de energía, puede prolongar el ciclo de vida de la batería y puede aumentar la capacidad de descarga de alta velocidad de la batería. El proceso húmedo está reemplazando rápidamente al proceso seco. Los datos muestran que en 2017, la participación de mercado del separador 3s de batería lipo de proceso húmedo superó a la del separador de proceso seco por primera vez, y en 2018, solo un año después, la participación de mercado aumentó aún más al 65 %.
Lo anterior es todo el contenido de los cuatro materiales clave de la batería lipo 3s que le ofrece CNHL. Creo que después de leer el texto completo, todos entienden que las partes principales del costo de la batería lipo 3s son el material del electrodo positivo, el material del electrodo negativo, el electrolito y la batería lipo 3s. batería 3s diafragma. Espero que el contenido anterior le sea útil. Si necesita comprar una batería lipo 3s, puede ingresar a nuestra tienda en línea: Chinahobbyline para comprar, tenemos almacenes en todo el mundo, puede comprar con confianza; Si desea obtener más información sobre la batería lipo, haga clic a continuación:
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