Fire viktige materialer for lipo-batteri 3s tørre varer!

Hvordan genererer lipo-batteri 3s elektrisitet?

Når lipo-batteri 3s er i drift, deltar litiumioner i redoksreaksjonen for å omdanne kjemisk energi til elektrisk energi, noe som er grunnen til at lipo-batteri 3s kan levere elektrisk energi. Evalueringsindikatorene for et lipo-batteri 3s-produkt inkluderer energitetthet, sykluslevetid, rateytelse (utladningsytelse under forskjellige strømmer), sikkerhetsytelse og anvendelig temperatur.

Kostnadssammensetning for lipo-batteri 3s

Fra kostnadsstrukturen til lipo-batteri 3s er den positive elektroden, negative elektroden, elektrolytten og separatoren de fire nøkkelråmaterialene, og deres andel i kostnaden er mye høyere enn for andre materialer som ledningsnett, kontakter og ledende midler. Dette er likt lipo-batteri 3s. Den grunnleggende arbeidsprinsippen er den samme.

Fire nøkkelmaterialer i lipo-batteri 3s

1. lipo-batteri 3s positiv elektrode-materiale

For øyeblikket er det positive elektrode-materialet kjerneelementet i lipo-batteri 3s, som er en nøkkelfaktor som bestemmer batteriets ytelse. Det har direkte innvirkning på sluttenergitetthet, spenning, levetid og sikkerhet for produktet. Det er også den dyreste delen av lipo-batteri 3s. Av denne grunn blir lipo-batteri 3s ofte navngitt etter det positive elektrode-materialet, som det ternære batteriet, som er lipo-batteri 3s som bruker det ternære materialet som positiv elektrode.
Energitettheten til lipo-batteri 3s refererer til den elektriske energien som kan frigjøres av gjennomsnittlig enhetsvolum eller masse av batteriet. Jo høyere energitetthet, desto høyere rekkevidde for batteriet. Denne indikatoren er en av de viktige grunnlagene for om et lipo-batteri 3s kan nyte statlige subsidier.
Om energitettheten til lipo-batteri Den følgende artikkelen introduserer metoden for å forbedre energitettheten til lipo-batteri i detalj. Interessert partnere kan klikke for å se:
1200mAh lipo-batteri energitetthetsforbedring - celle tetthetsforbedring

Forskjellen mellom ulike katodematerialer er tydelig, og bruksområdene er også forskjellige. Vanlige katodematerialer kan deles inn i litium koboltoksid (LCO), litium manganat (LMO), litium jernfosfat (LFP) og ternære materialer (NCM).
1) Litium jernoksidmateriale
Litium koboltoksid er det tidligste kommersialiserte katodematerialet. Dens energitetthet er høyere enn for oppladbare batterier som nikkel-metallhydrid og bly-syre. Det reflekterer først utviklingspotensialet til lipo-batteri 3s, men det er veldig dyrt og har lav sykluslevetid. Det er kun egnet for 3C elektronikkprodukter. Selv om litium manganat har lav kostnad, er ikke energitettheten god. Det ble brukt i tidlige lavhastighets elektriske kjøretøy, som batteribiler, i en viss grad. I dag brukes det hovedsakelig i elektriske verktøy og energilagringsfelt, og sees sjelden i kraftbatterier.
2) Ternært materiale
Kjernefordelen til ternære materialer er deres høye energitetthet. Under samme volum og vekt er batterilevetiden langt foran andre tekniske ruter. Men dens feil er også veldig tydelige: dårlig sikkerhet, lav antennelsestemperatur ved støt og høye temperaturmiljøer. I nylige sikkerhetstester som nålestikk og overlading, som er mer krevende, er det vanskelig for store kraftige ternære batterier å bestå testen. Det er sikkerhetsfeilen som alltid har begrenset storskala montering og integrert bruk av den ternære materialteknologiruten.

Litiumjernfosfat er akkurat det motsatte av ternære materialer, med gjennomsnittlig energitetthet og batterilevetid, men utmerket sikkerhet.
I tillegg til sikkerhetsfordelen, er en annen viktig faktor bak den raske økningen i salget av litiumjernfosfat billighet. I lang tid har hovedårsaken til de høye råvarekostnadene for ternære batterier (nesten 90 %) vært det store behovet for kobolt. Kobolt er et sjeldent mineral. Det er veldig dyrt og ekstremt ustabilt å utvinne. Prisen svinger voldsomt. Forsyningskjeden er også veldig skjør, noe som lett kan påvirke nedstrømsindustrier.
Batterilevetiden til en typisk litiumjernfosfat elektrisk bil er omtrent 300~400 km, noe som er nok til å møte behovene for bytrafikk. Det ternære batteriet kan ikke vise sine kjernefordeler i dette bruksområdet.
Drevet av den doble drivkraften av kostnad og infrastruktur, er det ikke overraskende at stadig flere bilfirmaer velger litiumjernfosfat-teknologiruten. Selv kraftbatterigiganten CATL, som startet med ternære batterier, øker raskt produksjonskapasiteten for jernfosfat lipo-batteri 3s og leverer jernfosfat lipo-batteri 3s til standardbatterilevetidsversjonen av den innenlandske Tesla Model 3.

Utviklingen av ternære batterier har imidlertid ikke stoppet. Den langsiktige trenden for denne tekniske ruten er å redusere kostnader gjennom forholdet mellom høyt nikkel og lavt kobolt, det såkalte høynikkel ternære materialet.
Denne artikkelen om lipo-batteri katodemateriale har en mer detaljert introduksjon. Interessert partnere kan klikke for å se:
Detaljert forklaring av 6s lipo batteri katodemateriale

2. Lipo-batteri 3s negativ elektrode-materiale

Det negative elektrode-materialet i lipo-batteri 3s er laget av aktive stoffer, bindemidler og tilsetningsstoffer til en pastaaktig lim, og deretter smurt på begge sider av kobberfolien, tørket og rullet, for å lagre og frigjøre energi, noe som hovedsakelig påvirker syklusen til lipo-batteri 3s ytelsesindikatorer.
I henhold til de aktive materialene som brukes, kan negativmaterialene deles inn i to kategorier: karbonmaterialer og ikke-karbonmaterialer:
1) Karbonbaserte materialer
Karbonbaserte materialer inkluderer to ruter: grafittmaterialer (naturlig grafitt, kunstig grafitt og mesofase karbonkuler) og andre karbonbaserte materialer (hardt karbon, mykt karbon og grafen);
2) Ikke-karbonmaterialer
Ikke-karbonbaserte materialer kan deles inn i titanbaserte materialer, silisiumbaserte materialer, tinnbaserte materialer, nitrider og metallisk litium.
Ulikt det positive elektrode-materialet, selv om den negative elektroden i lipo-batteriet 3s har samme antall ruter, er sluttproduktet veldig enkelt, og kunstig grafitt er den absolutte mainstream. Data viser at Kinas kunstige grafittleveranser i 2020 vil være omtrent 307 000 tonn, som utgjør 84 % av de totale leveransene av anodematerialer, en ytterligere økning på 5,5 prosentpoeng fra 2019-nivået.

Sammenlignet med andre materialer har kunstig grafitt god syklusytelse, overlegen sikkerhet, moden teknologi, lett tilgang til råmaterialer og lav kostnad. Det er et ideelt valg.
3) En ny generasjon anodematerialer
Kjerneproblemet med grafitt-negativelektroden er at den teoretiske øvre grensen for energitettheten til grafitt-negativmaterialet er 372mAh/g, mens produktene fra ledende selskaper i industrien allerede kan oppnå en energitetthet på 365mAh/g, som er nær den teoretiske grensen, og fremtidig forbedringspotensial er svært begrenset. Det er et presserende behov for å finne neste generasjons alternativer.
Blant den nye generasjonen anodematerialer er silisiumbaserte anoder populære kandidater. Den har en svært høy energitetthet, og det teoretiske kapasitetsforholdet kan nå 4200mAh/g, langt over grafittmaterialer. Men som negativ elektrode har silisium også alvorlige mangler, og interkalering av litiumioner vil forårsake kraftig volumutvidelse, skade batteristrukturen og føre til rask nedgang i batterikapasiteten.

En av dagens løsninger er å bruke silisium-karbon komposittmaterialer. Silisiumpartikler brukes som aktivt materiale for å gi litiumlagringskapasitet. Partiklene klumper seg sammen under lade- og utladningssykluser.
Basert på dette anses silisium-karbon anodematerialer å være den mest lovende tekniske løsningen, og får gradvis oppmerksomhet fra bedrifter i industrikjeden. Teslas Model 3 har brukt et kunstig grafitt-anodebatteri dopet med 10 % silisiumbasert materiale, og dens energitetthet har med suksess nådd 300wh/kg, noe som er betydelig foran batterier som bruker tradisjonelle tekniske løsninger.

Imidlertid, sammenlignet med grafittanoder, i tillegg til umoden prosesseringsteknologi for silisiumkarbonanoder, er den høyere kostnaden også en hindring. Den nåværende markedsprisen for silisiumkarbonanodematerialer overstiger 150 000 yuan/tonn, som er dobbelt så mye som for høykvalitets kunstige grafittanodematerialer. Etter masseproduksjon i fremtiden vil batteriprodusenter også møte lignende kostnadskontrollproblemer som med katodematerialer.

3. lipo-batteri 3s elektrolytt

I lipo-batteri 3s brukes elektrolytten hovedsakelig som en bærer for ionemigrasjon for å sikre overføring av ioner mellom positive og negative elektroder. Dens sikkerhet for lipo-batteri 3s (om sikkerhetsproblemene med lipo-batteri, introduserer denne artikkelen forebyggende tiltak for å håndtere sikkerhetsproblemene med lipo-batteri, og partnere som trenger det kan lese det selv: cnhl 6s lipo battery safety problems and preventive measures), sykluslevetid, lade- og utladningshastighet, høy- og lavtemperaturytelse, energitetthet og andre ytelsesindikatorer har visse påvirkninger.

Elektrolytten består vanligvis av råmaterialer som høyrenhets organisk løsemiddel, elektrolytt litiumsalt og tilsetningsstoffer i en viss proporsjon. Etter kvalitet utgjør løsemiddelkvaliteten 80%~90%, litiumsalten 10%~15%, og tilsetningsstoffene omtrent 5%; etter kostnad utgjør litiumsalten omtrent 40%~50%, løsemiddelet omtrent 40%~50%, omtrent 30%, og tilsetningsstoffene utgjør omtrent 10% til 30%.
1) Krav til elektrolytten for lipo-batteri 3s
Sammenlignet med de andre tre materialene har lipo-batteri 3s de mest komplekse kravene til elektrolytt og må ha ulike egenskaper:
God ionisk ledningsevne og lav ionemigrasjonsmotstand;
Høy kjemisk stabilitet, ingen skadelige side reaksjoner med elektrode materialer, elektrolytter, membraner osv.;
Smeltepunktet er lavt, kokepunktet er høyt, og det forblir flytende i et bredt temperaturområde;
Oppfinnelsen har fordelene god sikkerhet, ukomplisert fremstillingsprosess, lav kostnad, ikke-giftig og ikke-forurensende.
2) Hovedstrøms lipo-batteri 3s elektrolytt
Litium heksafluorofosfat
For øyeblikket er litium heksafluorofosfat (LiPF6) det dominerende litiumsaltsolutet på grunn av bedre ytelse og lavere kostnad. Det har god løselighet og høy elektrisk ledningsevne i ulike ikke-vannholdige løsemidler, relativt stabile kjemiske egenskaper, god sikkerhet og mindre miljøforurensning. Imidlertid er også ulempene tydelige: litium heksafluorofosfat er følsomt for fuktighet og har dårlig termisk stabilitet. Det kan begynne å brytes ned allerede ved så lavt som 60 °C, og batteriytelsen vil forringes raskt. Sykluseffekten i lavtemperaturmiljø er relativt vanlig, og det tilpassede temperaturområdet er smalt.

I tillegg stiller litiumheksafluorofosfat svært høye krav til renhet og stabilitet. Produksjonsprosessen involverer tøffe arbeidsforhold som lav temperatur, sterk korrosjon, ingen vann og støv, og produksjonen er også relativt vanskelig.
Litium Bisfluorosulfonimid
Blant den nye generasjonen av litiumsalter anses litium bisfluorosulfonimid (LiFSI) som et lovende alternativ til litiumheksafluorofosfat. Sammenlignet med tradisjonelle litiumsalter har LiFSI høyere termisk stabilitet, og har fordeler innen elektrisk ledningsevne, sykluslevetid, lavtemperaturytelse osv.
Begrenset av produksjonsprosess og kapasitet er kostnaden for LiFSI for høy, langt over den for litiumheksafluorofosfat. For å kontrollere kostnadene brukes LiFSI fortsatt mer som et elektrolyttilsetningsstoff i faktisk kommersiell bruk, snarere enn som et litiumsaltsolut.
Den detaljerte introduksjonen av lipo batteri elektrolytten presenteres i følgende artikkel, og partnere som trenger det kan utvide lesingen:
Cnhl 6s lipo batterielektrolytt, praktisk funksjon og klassisk systemkonstruksjon

4. lipo batteri 3s membran

Lipo batteri 3s separatoren er en tynn film mellom den positive og negative elektroden, som kan brukes til å skille de positive og negative elektrodene for å forhindre kortslutning når lipo batteri 3s gjennomgår en elektrolyse-reaksjon. Separatoren er nedsenket i elektrolytten, og det finnes et stort antall mikroporer på overflaten som tillater litiumioner å passere gjennom. Materialet, antallet og tykkelsen på mikroporene vil påvirke hastigheten på litiumionene som passerer separatoren, noe som igjen påvirker utladningshastighet, sykluslevetid og andre indikatorer for batteriet.

Polyolefin er det generelle separator-materialet for lipo batteri 3s i dag, som kan gi god mekanisk og kjemisk stabilitet for lipo batteri 3s separator. Det deles videre inn i tre kategorier: polyetylen (PE), polypropylen (PP) og komposittmaterialer.
4.1 lipo batteri 3s membranmaterialvalg
Valget av membranmateriale er relatert til det positive elektrode-materialet. For øyeblikket brukes hovedsakelig polyetylen i ternær lipo batteri 3s, og polypropylen brukes hovedsakelig i jernfosfat lipo batteri 3s.
I tillegg til materialet har også produksjonsprosessen en viss innvirkning på separatorens ytelse.
4.2 Produksjonsteknologi for lipo batteri 3s membran
Den nåværende produksjonsteknologien for lipo batteri 3s separator er delt inn i to kategorier: tørr metode og våt metode.
4.2.1 lipo batteri 3s membran tørr prosess
Tørr metode, også kjent som smeltestrekningsmetoden (MSCS), kan videre deles inn i uniaxial strekk og biaxial strekk. Denne tekniske ruten har lang utviklingstid og er mer moden, og brukes hovedsakelig til produksjon av PP-membraner. I tillegg brukes biaxial strekkprosess kun for lavendebatterier på grunn av dårlig ytelse på ferdig produkt, og er ikke lenger den dominerende produksjonsprosessen.
Den tørre prosessen har egenskapene enkelhet, lav kostnad og miljøvennlighet, men produktets ytelse er dårlig, og den passer bedre for lav-effekt, lav-kapasitets batterier. Som nevnt ovenfor har jernfosfat lipo batteri 3s nettopp ulempen med lav energitetthet, så separatoren som bruker tørr prosess brukes mest i denne tekniske retningen.

4.2.2 lipo batteri 3s membran våt prosess
Den våte prosessen, også kjent som termisk indusert fase-separasjon (TIPS), skiller seg fra tørr prosess hvor kun basisfilmen strekkes. Den våte prosessen belegger overflaten av basisfilmen for å forbedre materialets termiske stabilitet. Sammenlignet med produkter laget med tørr prosess, har membranen fra våt prosess tydelige ytelsesfordeler. Den er tynnere, har mer ideell strekkstyrke, høyere porøsitet, mer jevn pore-størrelse og høyere tverrgående krympingsrate. I tillegg har den våte separatoren høyere punkteringsstyrke, noe som bidrar til å forlenge batteriets levetid, og er mer egnet for utviklingsretningen til lipo batteri 3s med høy energitetthet. Den brukes for tiden hovedsakelig i ternære batterier.
Imidlertid, sammenlignet med tørr prosess, er våt prosess relativt kompleks, kostbar og lett forurensende for miljøet.
4.3 lipo batteri 3s membran våt prosess erstatter raskt tørr prosess
De nåværende store markedstrendene for membranmaterialer er godt etablert. Fordi det bedre oppfyller kravene til høy energitetthet for kraftbatterier, kan det forlenge batteriets sykluslevetid, og kan øke batteriets høyhastighets utladningskapasitet. Den våte prosessen erstatter raskt den tørre prosessen. Data viser at i 2017 oversteg markedsandelen for våtprosess lipo batteri 3s separator for første gang markedsandelen for tørre separatorer, og i 2018, bare ett år senere, steg markedsandelen ytterligere til 65 %.
Ovenfor er hele innholdet om de fire nøkkelmaterialene til lipo batteri 3s presentert av CNHL. Jeg tror at etter å ha lest hele teksten, forstår alle at hoveddelene av kostnaden for lipo batteri 3s er det positive elektrode-materialet, negative elektrode-materialet, elektrolytten og lipo batteri 3s. batteri 3s membran. Håper innholdet ovenfor er nyttig for deg, hvis du trenger å kjøpe lipo batteri 3s, kan du gå til vår nettbutikk: Chinahobbyline for å kjøpe, vi har lagre over hele verden, du kan handle med tillit; hvis du ønsker å få mer informasjon om lipo batteri, vennligst klikk nedenfor:
6s 6200mah lipo styringssystem og 6s 6200mah lipo SOC