Cztery kluczowe materiały do baterii lipo 3s suche produkty!

Jak bateria lipo 3s generuje energię elektryczną?

Podczas pracy baterii lipo 3s jony litu uczestniczą w reakcji redoks, przekształcając energię chemiczną w energię elektryczną, co pozwala baterii lipo 3s dostarczać energię elektryczną. Wskaźniki oceny produktu baterii lipo 3s obejmują gęstość energii, żywotność cyklu, wydajność prądową (wydajność rozładowania przy różnych prądach), bezpieczeństwo oraz temperaturę pracy.

Struktura kosztów baterii lipo 3s

Z perspektywy struktury kosztów baterii lipo 3s, elektroda dodatnia, elektroda ujemna, elektrolit i separator to cztery kluczowe surowce, a ich udział w kosztach jest znacznie wyższy niż innych materiałów, takich jak wiązki przewodów, złącza i środki przewodzące. Jest to podobne do baterii lipo 3s. Podstawowa zasada działania jest taka sama.

Cztery kluczowe materiały baterii lipo 3s

1. Materiał elektrody dodatniej baterii lipo 3s

Obecnie materiał elektrody dodatniej jest materiałem kluczowym baterii lipo 3s, stanowiącym kluczowy czynnik determinujący wydajność baterii. Ma bezpośredni wpływ na ostateczną gęstość energii, napięcie, żywotność i bezpieczeństwo produktu. Jest również najdroższą częścią baterii lipo 3s. Z tego powodu bateria lipo 3s często nazywana jest według materiału elektrody dodatniej, na przykład bateria trójskładnikowa to bateria lipo 3s wykorzystująca materiał trójskładnikowy jako elektrodę dodatnią.
Gęstość energii baterii lipo 3s odnosi się do energii elektrycznej, którą można uwolnić z przeciętnej jednostkowej objętości lub masy baterii. Im wyższa gęstość energii, tym większy zasięg baterii. Ten wskaźnik jest jednym z ważnych podstaw do tego, czy bateria lipo 3s może korzystać z dotacji rządowych.
O gęstości energii baterii lipo. Poniższy artykuł szczegółowo przedstawia metodę poprawy gęstości energii baterii lipo. Zainteresowani partnerzy mogą kliknąć, aby zobaczyć:
Poprawa gęstości energii baterii lipo 1200mah - poprawa gęstości ogniwa

Różnice między różnymi materiałami katodowymi są oczywiste, a także różne są ich pola zastosowań. Powszechne materiały katodowe można podzielić na tlenek kobaltu litowego (LCO), manganian litowy (LMO), fosforan żelaza litowego (LFP) oraz materiały trójskładnikowe (NCM).
1) Materiał tlenku żelaza litowego
Tlenek kobaltu litowego jest najwcześniej skomercjalizowanym materiałem katodowym. Jego gęstość energii jest wyższa niż w przypadku akumulatorów ładowalnych, takich jak niklowo-metalowo-wodorowe i kwasowo-ołowiowe. Po raz pierwszy odzwierciedla potencjał rozwojowy baterii lipo 3s, ale jest bardzo drogi i ma niską żywotność cyklu. Nadaje się tylko do produktów elektronicznych 3C. Chociaż manganian litowy ma niski koszt, jego gęstość energii nie jest dobra. Był używany w początkowych pojazdach elektrycznych o niskiej prędkości, takich jak samochody bateryjne, do pewnego stopnia. Obecnie jest głównie stosowany w narzędziach elektrycznych i dziedzinach magazynowania energii, a rzadko spotykany w bateriach zasilających.
2) Materiał trójskładnikowy
Kluczową zaletą materiałów trójskładnikowych jest ich wysoka gęstość energii. Przy tej samej objętości i masie żywotność baterii jest znacznie lepsza niż w innych ścieżkach technologicznych. Jednak ich wady są również bardzo wyraźne: słabe bezpieczeństwo, niska temperatura zapłonu pod wpływem wstrząsów i wysokiej temperatury. W ostatnich testach bezpieczeństwa, takich jak nakłuwanie i przeładowanie, które generują więcej ciepła, baterie trójskładnikowe o dużej pojemności mają trudności z zaliczeniem testu. To wada w zakresie bezpieczeństwa zawsze ograniczała masowy montaż i zintegrowane zastosowanie technologii materiałów trójskładnikowych.

Litowo-żelazowo-fosforanowe baterie są dokładnym przeciwieństwem materiałów trójskładnikowych, mają średnią gęstość energii i żywotność baterii, ale doskonałe bezpieczeństwo.
Oprócz przewagi bezpieczeństwa, kolejnym ważnym czynnikiem szybkiego wzrostu sprzedaży litowo-żelazowo-fosforanowych baterii jest ich niska cena. Przez długi czas głównym powodem wysokich kosztów surowców do baterii trójskładnikowych (stanowiących prawie 90%) był duży popyt na kobalt. Kobalt jest rzadkim minerałem. Jest bardzo drogi i niezwykle niestabilny w wydobyciu. Cena waha się gwałtownie. Łańcuch dostaw jest również bardzo kruchy, co łatwo może wpłynąć na przemysły końcowe.
Żywotność baterii typowego elektrycznego pojazdu z litowo-żelazowo-fosforanową baterią wynosi około 300~400 km, co wystarcza do zaspokojenia potrzeb ruchu miejskiego. Bateria trójskładnikowa nie może wykazać swoich kluczowych zalet w tym scenariuszu zastosowania.
Napędzani podwójnym impulsem kosztów i infrastruktury, nie jest zaskoczeniem, że coraz więcej firm samochodowych wybiera technologię litowo-żelazowo-fosforanową. Nawet gigant baterii zasilających CATL, który zaczynał od baterii trójskładnikowych, szybko zwiększa moce produkcyjne baterii lipo 3s z fosforanem żelaza i dostarcza je do standardowej wersji baterii Tesli Model 3 produkowanej w kraju.

Jednak rozwój baterii trójskładnikowych nie zatrzymał się. Długoterminowym trendem tej ścieżki technologicznej jest obniżenie kosztów poprzez stosunek wysokiego niklu i niskiego kobaltu, tzw. materiał trójskładnikowy o wysokim udziale niklu.
Ten artykuł o materiale katody baterii lipo zawiera bardziej szczegółowe wprowadzenie. Zainteresowani partnerzy mogą kliknąć, aby zobaczyć:
Szczegółowe wyjaśnienie materiału katody baterii 6s lipo

2. Materiał elektrody ujemnej baterii lipo 3s

Materiał elektrody ujemnej baterii lipo 3s jest wykonany z substancji aktywnych, spoiw i dodatków w postaci pasty klejącej, a następnie nanoszony na obie strony folii miedzianej, suszony i zwijany, aby magazynować i uwalniać energię, co głównie wpływa na cykl wskaźników wydajności baterii lipo 3s.
Według używanych materiałów aktywnych, materiały elektrody ujemnej można podzielić na dwie kategorie: materiały węglowe i materiały niebędące węglowymi:
1) Materiały węglowe
Materiały węglowe obejmują dwie ścieżki: materiały grafitowe (grafit naturalny, grafit sztuczny i kulki węglowe fazy mezoskopowej) oraz inne materiały węglowe (węgiel twardy, węgiel miękki i grafen);
2) Materiały niebędące węglowymi
Materiały niebędące węglowymi można podzielić na materiały na bazie tytanu, krzemu, cyny, azotki i metaliczny lit.
W przeciwieństwie do materiału elektrody dodatniej, chociaż elektroda ujemna baterii lipo 3s ma tę samą liczbę ścieżek, produkt końcowy jest bardzo prosty, a grafit sztuczny jest absolutnym mainstreamem. Dane pokazują, że wysyłki grafitu sztucznego w Chinach w 2020 roku wyniosą około 307 000 ton, co stanowi 84% całkowitych wysyłek materiałów anodowych, co oznacza dalszy wzrost o 5,5 punktu procentowego w porównaniu z poziomem z 2019 roku.

W porównaniu z innymi materiałami, grafit sztuczny ma dobrą wydajność cyklu, wyższą bezpieczeństwo, dojrzałą technologię, łatwy dostęp do surowców i niskie koszty. Jest to idealny wybór.
3) Nowa generacja materiałów anodowych
Głównym problemem ujemnej elektrody grafitowej jest to, że teoretyczna górna granica gęstości energii materiału elektrody ujemnej z grafitu wynosi 372mAh/g, podczas gdy produkty wiodących firm w branży osiągają już gęstość energii 365mAh/g, co jest bliskie granicy teoretycznej, a przyszłe możliwości poprawy są bardzo ograniczone. Istnieje pilna potrzeba znalezienia alternatyw nowej generacji.
Wśród nowej generacji materiałów anodowych, anody na bazie krzemu są popularnymi kandydatami. Mają bardzo wysoką gęstość energii, a teoretyczny stosunek pojemności może osiągnąć 4200mAh/g, znacznie przewyższając materiały grafitowe. Jednak jako materiał elektrody ujemnej, krzem ma poważne wady, a interkalacja jonów litu powoduje silną ekspansję objętości, uszkadza strukturę baterii i powoduje szybki spadek pojemności baterii.

Jednym z obecnych rozwiązań jest użycie kompozytowych materiałów krzemowo-węglowych. Cząstki krzemu są używane jako materiał aktywny do magazynowania litu. Cząstki te aglomerują się podczas cykli ładowania i rozładowania.
Na tej podstawie materiały anodowe z węglika krzemu są uważane za najbardziej obiecującą ścieżkę techniczną i stopniowo zyskują uwagę przedsiębiorstw w łańcuchu przemysłowym. Model 3 Tesli wykorzystuje baterię z anodą z grafitu sztucznego domieszkowaną 10% materiałem na bazie krzemu, a jej gęstość energii osiągnęła 300wh/kg, co jest znacząco lepsze niż baterie stosujące tradycyjne ścieżki techniczne.

Jednak w porównaniu z anodami grafitowymi, oprócz niedojrzałej technologii przetwarzania anod krzemowo-węglowych, wyższy koszt jest również przeszkodą. Obecna cena rynkowa materiałów anod krzemowo-węglowych przekracza 150 000 juanów/tonę, co jest dwukrotnie wyższe niż w przypadku wysokiej klasy materiałów anod grafitowych sztucznych. Po masowej produkcji w przyszłości producenci baterii będą również musieli zmierzyć się z podobnymi problemami kontroli kosztów jak w przypadku materiałów katodowych.

3. Elektrolit baterii lipo 3s

W baterii lipo 3s elektrolit jest głównie używany jako nośnik migracji jonów, aby zapewnić przesył jonów między elektrodą dodatnią a ujemną. Jego bezpieczeństwo baterii lipo 3s (w kwestii problemów bezpieczeństwa baterii lipo, ten artykuł przedstawia środki zapobiegawcze radzenia sobie z problemami bezpieczeństwa baterii lipo, a zainteresowani partnerzy mogą przeczytać samodzielnie: cnhl 6s lipo battery safety problems and preventive measures), żywotność cyklu, szybkość ładowania i rozładowania, wydajność w wysokich i niskich temperaturach, gęstość energii i inne wskaźniki wydajności mają pewien wpływ.

Elektrolit jest zazwyczaj wykonany z surowców takich jak wysokoczysty rozpuszczalnik organiczny, sól litu elektrolitu i dodatki w określonych proporcjach. Według jakości, jakość rozpuszczalnika stanowi 80%~90%, sól litu 10%~15%, a dodatki około 5%; według kosztów, sól litu stanowi około 40%~50%, rozpuszczalnik około 40%~50%, około 30%, a dodatki około 10% do 30%.
1) Wymagania dotyczące elektrolitu baterii lipo 3s
W porównaniu z pozostałymi trzema materiałami, bateria lipo 3s ma najbardziej złożone wymagania dotyczące elektrolitu i musi posiadać różne cechy:
Dobra przewodność jonowa i niska oporność migracji jonów;
Wysoka stabilność chemiczna, brak szkodliwych reakcji ubocznych z materiałami elektrod, elektrolitami, membranami itp.;
Temperatura topnienia jest niska, temperatura wrzenia wysoka, a substancja pozostaje w stanie ciekłym w szerokim zakresie temperatur;
Wynalazek ma zalety dobrej bezpieczeństwa, nieskomplikowanego procesu przygotowania, niskiego kosztu, nietoksyczności i braku zanieczyszczeń.
2) Elektrolit głównego nurtu baterii lipo 3s
Heksafluorofosforan litu
Obecnie heksafluorofosforan litu (LiPF6) jest głównym solutem soli litu ze względu na lepszą wydajność i niższy koszt. Ma dobrą rozpuszczalność i wysoką przewodność elektryczną w różnych rozpuszczalnikach niewodnych, stosunkowo stabilne właściwości chemiczne, dobrą bezpieczeństwo oraz mniejsze zanieczyszczenie środowiska. Jednak wady są również oczywiste: heksafluorofosforan litu jest wrażliwy na wilgoć i ma słabą stabilność termiczną. Może zacząć się rozkładać już w najniższej temperaturze 60 °C, a wydajność baterii szybko spada. Efekt cyklu w niskotemperaturowym środowisku jest stosunkowo przeciętny, a zakres temperatur adaptacyjnych jest wąski.

Ponadto heksafluorofosforan litu ma bardzo wysokie wymagania dotyczące czystości i stabilności. Proces produkcji obejmuje surowe warunki pracy, takie jak niska temperatura, silna korozja, brak wody i pyłu, a produkcja jest również stosunkowo trudna.
Bisfluorosulfonimid litu
Wśród nowej generacji soli litu, bisfluorosulfonimid litu (LiFSI) jest uważany za obiecującą alternatywę dla heksafluorofosforanu litu. W porównaniu z tradycyjnymi solami litu, LiFSI ma wyższą stabilność termiczną oraz przewagę w przewodności elektrycznej, żywotności cyklu, wydajności w niskich temperaturach i innych aspektach.
Jednak ze względu na ograniczenia procesu produkcji i zdolności produkcyjnych, koszt LiFSI jest zbyt wysoki, znacznie przewyższając koszt heksafluorofosforanu litu. Aby kontrolować koszty, LiFSI jest nadal częściej stosowany jako dodatek do elektrolitu w rzeczywistym zastosowaniu komercyjnym, a nie jako rozpuszczalnik soli litu.
Szczegółowe wprowadzenie do elektrolitu baterii lipo znajduje się w poniższym artykule, a partnerzy, którzy tego potrzebują, mogą rozszerzyć lekturę:
Elektrolit baterii Cnhl 6s lipo, praktyczna funkcja i klasyczna konstrukcja systemu

4. membrana baterii lipo 3s

Separator baterii lipo 3s to cienka folia między elektrodą dodatnią a ujemną, która służy do oddzielenia elektrod, aby zapobiec zwarciom podczas reakcji elektrolizy w baterii lipo 3s. Separator jest zanurzony w elektrolit, a na jego powierzchni znajduje się wiele mikroporów, które pozwalają na przejście jonów litu. Materiał, liczba i grubość mikroporów wpływają na szybkość przechodzenia jonów litu przez separator, co z kolei wpływa na wskaźniki takie jak szybkość rozładowania, żywotność cyklu i inne parametry baterii.

Poliolefiny są obecnie ogólnym materiałem separatora baterii lipo 3s, który może zapewnić dobrą stabilność mechaniczną i chemiczną separatora baterii lipo 3s. Dzieli się je dalej na trzy kategorie: polietylen (PE), polipropylen (PP) oraz materiały kompozytowe.
4.1 Wybór materiału membrany baterii lipo 3s
Wybór materiału membrany jest związany z materiałem elektrody dodatniej. Obecnie w bateriach lipo 3s typu ternarnego głównie stosuje się polietylen, a w bateriach lipo 3s z fosforanem żelaza głównie polipropylen.
Oprócz materiału, proces przygotowania ma również pewien wpływ na wydajność separatora.
4.2 Technologia produkcji membrany baterii lipo 3s
Obecna technologia produkcji separatora baterii lipo 3s dzieli się na dwie kategorie: metodę suchą i metodę mokrą.
4.2.1 suchy proces membrany baterii lipo 3s
Metoda sucha, znana również jako metoda rozciągania topienia (MSCS), może być dalej podzielona na rozciąganie jednoosiowe i dwuosiowe. Ta techniczna ścieżka ma długi czas rozwoju i jest bardziej dojrzała, a głównie stosowana jest do produkcji membran PP. Ponadto proces rozciągania dwuosiowego jest stosowany tylko w bateriach niskiej klasy ze względu na słabą wydajność gotowego produktu i nie jest już głównym procesem przygotowawczym.
Proces suchy charakteryzuje się prostotą, niskim kosztem i przyjaznością dla środowiska, ale wydajność produktu jest słaba i jest bardziej odpowiedni dla baterii o niskiej mocy i pojemności. Jak wspomniano powyżej, bateria lipo 3s z žlazofosforanem ma wadę niskiej gęstości energii, dlatego separator stosujący proces suchy jest najczęściej używany w tej technologii.

4.2.2 membrana baterii lipo 3s w procesie mokrym
Proces mokry, znany także jako termicznie indukowana separacja faz (TIPS), różni się od procesu suchego, w którym rozciąga się tylko folia bazowa. Proces mokry powleka powierzchnię folii bazowej, aby poprawić stabilność termiczną materiału. W porównaniu z produktami przygotowanymi w procesie suchym, membrana z procesu mokrego ma wyraźne zalety w zakresie wydajności. Jej grubość jest cieńsza, wytrzymałość na rozciąganie bardziej idealna, porowatość wyższa, ma bardziej jednolitą wielkość porów i wyższą poprzeczną szybkość skurczu. Dodatkowo wytrzymałość na przebicie separatora mokrego jest wyższa, co sprzyja wydłużeniu żywotności baterii i jest bardziej odpowiednie dla kierunku rozwoju baterii lipo 3s o wysokiej gęstości energii. Obecnie jest głównie stosowany w bateriach ternarnych.
Jednak w porównaniu z procesem suchym, proces mokry jest stosunkowo złożony, kosztowny i łatwo zanieczyszcza środowisko.
4.3 membrana baterii lipo 3s w procesie mokrym szybko zastępuje proces suchy
Obecne główne trendy rynkowe dotyczące materiałów membran są dobrze ugruntowane. Ponieważ lepiej odpowiadają wymaganiom wysokiej gęstości energii baterii zasilających, mogą wydłużyć żywotność cyklu baterii oraz zwiększyć zdolność rozładowania o wysokim natężeniu. Proces mokry szybko zastępuje proces suchy. Dane pokazują, że w 2017 roku udział rynkowy separatorów lipo 3s w procesie mokrym po raz pierwszy przekroczył udział separatorów w procesie suchym, a już w 2018 roku, zaledwie rok później, udział rynkowy wzrósł do 65%.
Powyższe to cała zawartość czterech kluczowych materiałów baterii lipo 3s dostarczonych przez CNHL. Wierzyę, że po przeczytaniu całego tekstu każdy rozumie, że główne części kosztów baterii lipo 3s to materiał elektrody dodatniej, materiał elektrody ujemnej, elektrolit oraz membrana baterii lipo 3s. Mam nadzieję, że powyższa zawartość będzie dla Ciebie pomocna, jeśli potrzebujesz kupić baterię lipo 3s, możesz wejść do naszego sklepu internetowego: Chinahobbyline żeby kupić, mamy magazyny na całym świecie, możesz kupować z pełnym zaufaniem; jeśli chcesz uzyskać więcej informacji o baterii lipo, kliknij poniżej:
6s 6200mah system zarządzania lipo oraz 6s 6200mah lipo SOC