Lipo pil 3s kuru malzemeleri için dört ana malzeme!

lipo pil 3s nasıl elektrik üretir?

Lipo pil 3s çalışırken, lityum iyonları redoks reaksiyonuna katılarak kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürür; bu nedenle lipo pil 3s elektrik enerjisi sağlayabilir. Bir lipo pil 3s ürününün değerlendirme göstergeleri arasında enerji yoğunluğu, döngü ömrü, oran performansı (farklı akımlarda deşarj performansı), güvenlik performansı ve uygulanabilir sıcaklık yer alır.

Lipo pil 3s'in maliyet bileşimi

Lipo pil 3s'in maliyet yapısı açısından pozitif elektrot, negatif elektrot, elektrolit ve ayırıcı dört anahtar hammadde olup, maliyetteki oranları kablo demetleri, konnektörler ve iletken ajanlar gibi diğer malzemelere göre çok daha yüksektir. Bu, lipo pil 3s ile benzerdir. Temel çalışma prensibi aynıdır.

Lipo pil 3s'in dört anahtarlayıcı malzemesi

1. lipo pil 3s pozitif elektrot malzemesi

Şu anda pozitif elektrot malzemesi, lipo pil 3s'in çekirdek malzemesidir ve pil performansını belirleyen ana faktördür. Ürünün nihai enerji yoğunluğu, voltajı, hizmet ömrü ve güvenliği üzerinde doğrudan etkisi vardır. Ayrıca lipo pil 3s'in en pahalı parçasıdır. Bu nedenle, lipo pil 3s genellikle pozitif elektrot malzemesine göre adlandırılır; örneğin, ternary pil, pozitif elektrot olarak ternary malzeme kullanan lipo pil 3s'tir.
Lipo pil 3s'in enerji yoğunluğu, pilin ortalama birim hacmi veya kütlesi tarafından salınabilen elektrik enerjisini ifade eder. Enerji yoğunluğu ne kadar yüksekse, pilin menzili o kadar yüksek olur. Bu gösterge, bir lipo pil 3s'in devlet sübvansiyonlarından yararlanıp yararlanamayacağının önemli temel kriterlerinden biridir.
Lipo pilin enerji yoğunluğu hakkında Aşağıdaki makale, lipo pilin enerji yoğunluğunu artırma yöntemini detaylı olarak tanıtmaktadır. İlgilenen ortaklar tıklayarak inceleyebilir:
1200mah lipo batarya enerji yoğunluğu iyileştirmesi - hücre yoğunluğu iyileştirmesi

Farklı katot malzemeleri arasındaki fark belirgindir ve uygulama alanları da farklıdır. Yaygın katot malzemeleri lityum kobalt oksit (LCO), lityum manganat (LMO), lityum demir fosfat (LFP) ve ternary malzemeler (NCM) olarak sınıflandırılabilir.
1) Lityum demir oksit malzeme
Lityum kobalt oksit, ticarileştirilen en eski katot malzemesidir. Enerji yoğunluğu, nikel-metal hidrit ve kurşun-asit gibi şarj edilebilir pillerden daha yüksektir. İlk olarak lipo pil 3s'in gelişim potansiyelini yansıtır, ancak çok pahalıdır ve düşük döngü ömrüne sahiptir. Sadece 3C elektronik ürünler için uygundur. Lityum manganat düşük maliyete sahip olmasına rağmen, enerji yoğunluğu iyi değildir. Erken yavaş hız elektrikli araçlarda, örneğin batarya arabalarında belli bir ölçüde kullanılmıştır. Günümüzde ise ağırlıklı olarak güç aletleri ve enerji depolama alanlarında kullanılmakta olup, güç pillerinde nadiren görülür.
2) Ternary malzeme
Ternary malzemelerin temel avantajı yüksek enerji yoğunluğudur. Aynı hacim ve ağırlıkta, pil ömrü diğer teknik yollardan çok daha ileridedir. Ancak kusurları da çok belirgindir: kötü güvenlik, darbe ve yüksek sıcaklık ortamında düşük tutuşma noktası. Akupunktur ve aşırı şarj gibi daha zorlu son güvenlik testlerinde, büyük kapasiteli güç ternary pillerin testi geçmesi zordur. Güvenlik performansındaki bu kusur, ternary malzeme teknolojisi yolunun büyük ölçekli montajını ve entegre uygulamasını her zaman sınırlamıştır.

Lityum demir fosfat, ternary malzemelerin tam tersidir; ortalama enerji yoğunluğu ve pil ömrüne sahiptir, ancak mükemmel güvenlik sunar.
Güvenlik avantajının yanı sıra, lityum demir fosfatın satışlarının hızlı artışının arkasındaki bir diğer önemli faktör ucuzluğudur. Uzun süre boyunca, ternary pillerin hammadde maliyetinin yüksek olmasının (yaklaşık %90'ını oluşturur) ana nedeni kobalt talebinin yüksek olmasıdır. Kobalt nadir bir mineraldir. Çok pahalıdır ve madenciliği son derece istikrarsızdır. Fiyatı çok dalgalanır. Tedarik zinciri de çok kırılgandır ve bu durum kolayca aşağı sektörleri etkileyebilir.
Tipik bir lityum demir fosfat elektrikli aracın menzili yaklaşık 300~400 km'dir, bu da şehir içi trafik ihtiyaçlarını karşılamak için yeterlidir. Ternary pil bu uygulama senaryosunda temel avantajlarını gösteremez.
Maliyet ve altyapının çift yönlü itici gücüyle, giderek daha fazla otomobil şirketinin lityum demir fosfat teknoloji yolunu seçmesi şaşırtıcı değil. Ternary pillerle başlayan güç pili devi CATL bile, demir fosfat lipo pil 3s üretim kapasitesini hızla artırıyor ve yerli Tesla Model 3'ün standart pil ömrü versiyonu için demir fosfat lipo pil 3s tedarik ediyor.

Ancak, ternary pil geliştirme durmadı. Bu teknik yolun uzun vadeli eğilimi, yüksek nikel ve düşük kobalt oranı ile maliyetleri düşürmek, yani sözde yüksek nikel ternary malzeme kullanmaktır.
Bu makale, lipo pil katot malzemesi hakkında daha ayrıntılı bir tanıtım içermektedir. İlgilenen ortaklar tıklayarak inceleyebilir:
6s lipo pil katot malzemesinin detaylı açıklaması

2. Lipo pil 3s negatif elektrot malzemesi

Lipo pil 3s'in negatif elektrot malzemesi, aktif maddeler, bağlayıcılar ve katkı maddelerinden oluşan macun kıvamında bir yapıştırıcı haline getirilir, ardından bakır folyoların her iki tarafına sürülür, kurutulur ve rulo haline getirilir; enerji depolamak ve serbest bırakmak için kullanılır, bu da lipo pil 3s performans göstergelerinin döngüsünü esas olarak etkiler.
Kullanılan aktif malzemelere göre, negatif elektrot malzemeleri iki kategoriye ayrılabilir: karbon malzemeleri ve karbon bazlı olmayan malzemeler:
1) Karbon bazlı malzemeler
Karbon bazlı malzemeler iki yoldan oluşur: grafit malzemeler (doğal grafit, yapay grafit ve mezofaz karbon küreleri) ve diğer karbon bazlı malzemeler (sert karbon, yumuşak karbon ve grafen);
2) Karbon bazlı olmayan malzemeler
Karbon bazlı olmayan malzemeler titanyum bazlı malzemeler, silikon bazlı malzemeler, kalay bazlı malzemeler, nitrürler ve metalik lityum olarak alt gruplara ayrılabilir.
Pozitif elektrot malzemesinden farklı olarak, lipo pil 3s'in negatif elektrodu aynı sayıda yola sahip olsa da, nihai ürün çok basittir ve yapay grafit mutlak ana akımdır. Veriler, Çin'in 2020'de yapay grafit sevkiyatlarının yaklaşık 307.000 ton olacağını, bu miktarın anot malzemelerinin toplam sevkiyatlarının %84'ünü oluşturduğunu ve 2019 seviyesine göre 5,5 puanlık bir artış olduğunu göstermektedir.

Diğer malzemelere kıyasla, yapay grafit iyi döngü performansına, üstün güvenliğe, olgun teknolojiye, hammaddeye kolay erişime ve düşük maliyete sahiptir. İdeal bir seçimdir.
3) Yeni nesil anot malzemeleri
Grafit negatif elektrodun temel sorunu, grafit negatif elektrot malzemesinin enerji yoğunluğunun teorik üst sınırının 372mAh/g olmasıdır; endüstrideki önde gelen şirketlerin ürünleri zaten 365mAh/g enerji yoğunluğuna ulaşabilmekte, bu da teorik sınıra yakındır ve gelecekteki iyileştirme alanı son derece sınırlıdır. Bir sonraki nesil alternatiflerin bulunması acil bir ihtiyaçtır.
Yeni nesil anot malzemeleri arasında silikon bazlı anotlar popüler adaylardır. Çok yüksek bir enerji yoğunluğuna sahiptir ve teorik kapasite oranı 4200mAh/g'ye ulaşabilir, bu da grafit malzemelerin çok üzerindedir. Ancak, negatif elektrot malzemesi olarak silikonun ciddi kusurları vardır; lityum iyonlarının interkalasyonu şiddetli hacim genişlemesine neden olur, pil yapısına zarar verir ve pil kapasitesinde hızlı bir azalmaya yol açar.

Mevcut çözümlerden biri silikon-karbon kompozit malzemelerin kullanılmasıdır. Lityum depolama kapasitesi sağlamak için aktif malzeme olarak silikon parçacıkları kullanılır. Parçacıklar şarj-deşarj döngüleri sırasında kümelenir.
Buna dayanarak, silikon karbon anot malzemeleri en umut verici teknik yol olarak kabul edilmekte ve endüstri zincirindeki işletmelerin dikkatini giderek çekmektedir. Tesla'nın Model 3'ü, %10 silikon bazlı malzeme ile katkılanmış yapay grafit anotlu bir pil kullanmıştır ve enerji yoğunluğu başarıyla 300wh/kg'ye ulaşmış, bu da geleneksel teknik yolları kullanan pillere göre önemli ölçüde ileridedir.

Ancak, grafit anotlara kıyasla, silikon karbon anotların olgunlaşmamış işleme teknolojisinin yanı sıra daha yüksek maliyet de bir engeldir. Silikon karbon anot malzemelerinin mevcut piyasa fiyatı ton başına 150.000 yuanı aşmakta olup, bu yüksek kaliteli yapay grafit anot malzemelerinin iki katıdır. Gelecekte seri üretimden sonra, pil üreticileri katot malzemeleri gibi benzer maliyet kontrol sorunlarıyla da karşılaşacaktır.

3. lipo pil 3s elektroliti

Lipo pil 3s'te elektrolit, iyon göçü için taşıyıcı olarak kullanılır ve pozitif ve negatif elektrotlar arasındaki iyon iletimini sağlar. Lipo pil 3s'in güvenliği (lipo pilin güvenlik sorunları hakkında, bu makale lipo pilin güvenlik sorunlarıyla başa çıkmak için önleyici tedbirleri tanıtmaktadır ve ihtiyacı olan ortaklar kendileri okuyabilirler: cnhl 6s lipo pil güvenlik sorunları ve önleyici tedbirler), döngü ömrü, şarj ve deşarj hızı, yüksek ve düşük sıcaklık performansı, enerji yoğunluğu ve diğer performans göstergeleri üzerinde belirli etkileri vardır.

Elektrolit genellikle belirli oranlarda yüksek saflıkta organik çözücü, elektrolit lityum tuzu ve katkı maddeleri gibi ham maddelerden oluşur. Kaliteye göre, çözücü kalitesi %80~90, lityum tuzu %10~15 ve katkı maddesi yaklaşık %5; maliyete göre, lityum tuzu yaklaşık %40~50, çözücü yaklaşık %40~50, katkı maddeleri ise yaklaşık %10 ila %30 arasında değişir.
1) Lipo pil 3s elektrolit gereksinimleri
Diğer üç malzemeye kıyasla, lipo pil 3s elektrolit için en karmaşık gereksinimlere sahiptir ve çeşitli özelliklere sahip olması gerekir:
İyi iyon iletkenliği ve düşük iyon göç direnci;
Yüksek kimyasal stabilite, elektrot malzemeleri, elektrolitler, diyaframlar vb. ile zararlı yan reaksiyonlar yoktur;
Erime noktası düşüktür, kaynama noktası yüksektir ve geniş bir sıcaklık aralığında sıvı halde kalır;
Buluşun avantajları iyi güvenlik, basit hazırlama süreci, düşük maliyet, toksik olmayan ve kirletmeyen özelliklerdir.
2) Ana akım lipo pil 3s elektroliti
Lityum Heksaflorofosfat
Şu anda, lityum heksaflorofosfat (LiPF6), daha iyi performansı ve daha düşük maliyeti nedeniyle ana akım lityum tuzu çözücüsüdür. Çeşitli sulu olmayan çözücülerde iyi çözünürlüğe ve yüksek elektrik iletkenliğine, nispeten stabil kimyasal özelliklere, iyi güvenliğe ve daha az çevre kirliliğine sahiptir. Ancak, kusurları da belirgindir: lityum heksaflorofosfat neme duyarlıdır ve zayıf termal stabiliteye sahiptir. En düşük 60 °C'de ayrışmaya başlayabilir ve pil performansı hızla düşer. Düşük sıcaklık ortamındaki döngü etkisi nispeten genel olup, uyumlu sıcaklık aralığı dardır.

Ayrıca, lityum hekzaflorofosfatın saflık ve stabilite konusunda çok yüksek gereksinimleri vardır. Üretim süreci düşük sıcaklık, güçlü korozyon, su ve tozsuz ortam gibi zorlu çalışma koşullarını içerir ve üretimi de nispeten zordur.
Lityum Bisflorosülfonimid
Yeni nesil lityum tuzları arasında, lityum bisflorosülfonimid (LiFSI), lityum hekzaflorofosfata umut verici bir alternatif olarak kabul edilmektedir. Geleneksel lityum tuzlarına kıyasla, LiFSI daha yüksek termal stabiliteye sahiptir ve elektriksel iletkenlik, çevrim ömrü, düşük sıcaklık performansı gibi alanlarda avantajlara sahiptir.
Ancak, üretim süreci ve kapasite ile sınırlı olarak, LiFSI'nin maliyeti çok yüksektir ve lityum hekzaflorofosfatın maliyetini çok aşmaktadır. Maliyeti kontrol etmek için, LiFSI gerçek ticari kullanımda hala bir lityum tuzu çözücüsü yerine elektrolit katkı maddesi olarak daha çok kullanılmaktadır.
Lipo pil elektrolitinin detaylı tanıtımı aşağıdaki makalede verilmiştir, ihtiyacı olan ortaklar okumayı genişletebilir:
Cnhl 6s lipo pil elektroliti, pratik işlev ve klasik sistem yapısı

4. Lipo pil 3s diyafram

Lipo pil 3s ayırıcı, pozitif ve negatif elektrotlar arasında ince bir filmdir ve lipo pil 3s elektroliz reaksiyonu geçirdiğinde kısa devreyi önlemek için pozitif ve negatif elektrotları ayırmak için kullanılır. Ayırıcı elektrolit içine batırılmıştır ve yüzeyinde lityum iyonlarının geçişine izin veren çok sayıda mikropor bulunur. Mikroporların malzemesi, sayısı ve kalınlığı, lityum iyonlarının ayırıcıdan geçiş hızını etkiler ve bu da pilin deşarj hızı, çevrim ömrü ve diğer göstergelerini etkiler.

Poliolefin, mevcut genel lipo pil 3s ayırıcı malzemesidir ve lipo pil 3s ayırıcı için iyi mekanik ve kimyasal stabilite sağlayabilir. Daha da üç kategoriye ayrılır: polietilen (PE), polipropilen (PP) ve kompozit malzemeler.
4.1 Lipo pil 3s diyafram malzeme seçimi
Diyafram malzemesi seçimi pozitif elektrot malzemesi ile ilgilidir. Şu anda, üçlü lipo pil 3s'te esas olarak polietilen kullanılırken, demir fosfat lipo pil 3s'te esas olarak polipropilen kullanılmaktadır.
Malzemenin yanı sıra, hazırlama süreci de ayırıcı performansı üzerinde belirli bir etkiye sahiptir.
4.2 Lipo pil 3s diyafram üretim teknolojisi
Lipo pil 3s ayırıcılarının mevcut üretim teknolojisi iki kategoriye ayrılır: kuru yöntem ve ıslak yöntem.
4.2.1 lipo pil 3s diyafram kuru prosesi
Kuru yöntem, eriyik germe yöntemi (MSCS) olarak da bilinir, tek eksenli germe ve çift eksenli germe olarak daha da alt kategorilere ayrılabilir. Bu teknik yol uzun bir geliştirme sürecine sahiptir ve daha olgunlaşmıştır, esas olarak PP membranların üretiminde kullanılır. Ayrıca, çift eksenli germe işlemi, bitmiş ürün performansının zayıf olması nedeniyle yalnızca düşük kaliteli piller için kullanılır ve artık ana akım hazırlama süreci değildir.
Kuru proses, basitlik, düşük maliyet ve çevre dostu olma özelliklerine sahiptir, ancak ürün performansı düşüktür ve daha çok düşük güçlü, düşük kapasiteli piller için uygundur. Yukarıda belirtildiği gibi, demir fosfat lipo pil 3s'in düşük enerji yoğunluğu gibi bir kusuru vardır, bu nedenle kuru proses kullanan ayırıcılar çoğunlukla bu teknik rotada kullanılır.

4.2.2 lipo pil 3s diyafram ıslak prosesi
Islak proses, termal olarak indüklenen faz ayrımı (TIPS) olarak da bilinir ve sadece baz filmin gerildiği kuru prosesten farklıdır. Islak proses, malzemenin termal stabilitesini artırmak için baz filmin yüzeyini kaplar. Kuru prosesle hazırlanan ürünlere kıyasla, ıslak proses diyaframının performansta belirgin avantajları vardır. Kalınlığı daha incedir, çekme dayanımı daha idealdir, gözenekliliği daha yüksektir, daha uniform gözenek boyutuna ve daha yüksek enine büzülme oranına sahiptir. Ayrıca, ıslak ayırıcıların delinme dayanımı daha yüksektir, bu da pil ömrünü uzatmaya daha uygundur ve yüksek enerji yoğunluğuna sahip lipo pil 3s'in gelişim yönüne daha uygundur. Şu anda ağırlıklı olarak ternary pillerde kullanılmaktadır.
Ancak, kuru prosese kıyasla, ıslak proses nispeten karmaşık, pahalıdır ve çevreye kolayca kirlilik verebilir.
4.3 lipo pil 3s diyafram ıslak prosesi, kuru prosesi hızla değiştirmektedir
Diyafram malzemeleri için mevcut büyük pazar trendleri iyi oturmuştur. Çünkü güç pillerinin yüksek enerji yoğunluğu gereksinimlerine daha uygundur, pilin döngü ömrünü uzatabilir ve pilin yüksek hızlı deşarj kapasitesini artırabilir. Islak proses, kuru prosesi hızla değiştirmektedir. Veriler, 2017 yılında ıslak proses lipo pil 3s ayırıcı pazar payının ilk kez kuru proses ayırıcı pazar payını geçtiğini ve sadece bir yıl sonra 2018'de pazar payının %65'e yükseldiğini göstermektedir.
Yukarıda, CNHL tarafından sunulan lipo pil 3s'in dört ana malzemesinin tüm içeriği yer almaktadır. Metni tamamen okuduktan sonra, herkesin lipo pil 3s maliyetinin ana parçalarının pozitif elektrot malzemesi, negatif elektrot malzemesi, elektrolit ve lipo pil 3s diyaframı olduğunu anladığına inanıyorum. Yukarıdaki içeriğin size faydalı olmasını umuyorum, eğer lipo pil 3s satın almanız gerekiyorsa, Chinahobbyline çevrimiçi mağazamıza girerek satın alabilirsiniz, dünya genelinde depolarımız var, güvenle satın alabilirsiniz; eğer lipo pil hakkında daha fazla bilgi almak istiyorsanız, lütfen aşağıya tıklayın:
6s 6200mah lipo yönetim sistemi ve 6s 6200mah lipo SOC