Чотири ключові матеріали для літій-полімерної батареї 3s сухі товари!

Як акумулятор lipo 3s генерує електроенергію?

Коли акумулятор lipo 3s працює, іони літію беруть участь у редокс-реакції, перетворюючи хімічну енергію в електричну, саме тому акумулятор lipo 3s може забезпечувати електричну енергію. Оцінювальні показники продукту акумулятора lipo 3s включають енергетичну щільність, ресурс циклів, швидкісні характеристики (розрядні характеристики при різних струмах), безпеку та робочу температуру.

Склад вартості акумулятора lipo 3s

З точки зору структури вартості акумулятора lipo 3s, позитивний електрод, негативний електрод, електроліт і сепаратор є чотирма ключовими сировинними матеріалами, і їхня частка у вартості значно вища, ніж у інших матеріалів, таких як провідні пучки, роз'єми та провідникові агенти. Це схоже на акумулятор lipo 3s. Основний робочий принцип однаковий.

Чотири ключові матеріали акумулятора lipo 3s

1. Матеріал позитивного електрода акумулятора lipo 3s

На сьогодні матеріал позитивного електрода є основним матеріалом акумулятора lipo 3s, ключовим фактором, що визначає характеристики акумулятора. Він безпосередньо впливає на кінцеву енергетичну щільність, напругу, термін служби та безпеку продукту. Це також найдорожча частина акумулятора lipo 3s. З цієї причини акумулятор lipo 3s часто називають за матеріалом позитивного електрода, наприклад, тернарний акумулятор — це акумулятор lipo 3s, який використовує тернарний матеріал як позитивний електрод.
Енергетична щільність акумулятора lipo 3s означає електричну енергію, яку може виділити середній об'єм або маса акумулятора. Чим вища енергетична щільність, тим більший пробіг акумулятора. Цей показник є одним із важливих критеріїв для отримання державних субсидій на акумулятор lipo 3s.
Про енергетичну щільність акумулятора lipo Наступна стаття детально розповідає про методи підвищення енергетичної щільності акумулятора lipo. Зацікавлені партнери можуть натиснути для перегляду:
Покращення енергетичної щільності акумулятора 1200mAh LiPo - покращення щільності елементів

Різниця між різними матеріалами катода очевидна, і сфери застосування також різняться. Загальні матеріали катода можна поділити на оксид кобальту літію (LCO), літій марганцевий (LMO), літій залізо фосфат (LFP) та тернарні матеріали (NCM).
1) Матеріал літій-залізо оксиду
Оксид кобальту літію є найпершим комерційно впровадженим матеріалом катода. Його енергетична щільність вища, ніж у акумуляторів, таких як нікель-металгідридні та свинцево-кислотні. Він вперше відображає потенціал розвитку акумулятора lipo 3s, але дуже дорогий і має низький ресурс циклів. Підходить лише для електронних виробів 3C. Хоча літій марганцевий має низьку вартість, його енергетична щільність не дуже добра. Він використовувався на ранніх повільних електромобілях, таких як батарейні автомобілі, у певній мірі. Сьогодні він переважно застосовується в електроінструментах та сферах зберігання енергії і рідко зустрічається в силових акумуляторах.
2) Тринарний матеріал
Основна перевага тринарних матеріалів — їхня висока енергетична щільність. При однаковому обсязі та вазі тривалість роботи батареї значно перевищує інші технічні рішення. Але їхні недоліки також дуже помітні: низька безпека, низька температура займання при ударі та високій температурі. У нещодавніх тестах безпеки, таких як проколювання та перезарядка, які викликають сильніше нагрівання, великомасштабні потужні тринарні батареї важко проходять випробування. Саме дефект у безпекових характеристиках завжди обмежував масове складання та інтегроване застосування технології тринарних матеріалів.

Літій-залізо-фосфат є повною протилежністю тринарних матеріалів: середня енергетична щільність і тривалість роботи, але відмінна безпека.
Окрім переваги безпеки, ще одним важливим фактором швидкого зростання продажів літій-залізо-фосфатних батарей є їхня дешевизна. Протягом тривалого часу основною причиною високої вартості сировини для тринарних батарей (майже 90%) є великий попит на кобальт. Кобальт — це рідкісний мінерал. Його видобуток дуже дорогий і надзвичайно нестабільний. Ціни сильно коливаються. Ланцюг постачання також дуже крихкий, що легко може вплинути на суміжні галузі.
Тривалість роботи типового електромобіля з літій-залізо-фосфатною батареєю становить близько 300~400 км, що цілком задовольняє потреби міського транспорту. Тринарна батарея не може продемонструвати свої основні переваги в цьому сценарії застосування.
Під впливом подвійного стимулу вартості та інфраструктури не дивно, що все більше автомобільних компаній обирають технологічний шлях літій-залізо-фосфатних батарей. Навіть гігант силових батарей CATL, який починав з тринарних батарей, швидко збільшує виробничі потужності літій-залізо-фосфатних батарей 3s і постачає їх для стандартної версії акумулятора Tesla Model 3 на внутрішньому ринку.

Однак розвиток тринарних батарей не зупиняється. Довгострокова тенденція цього технічного напрямку полягає у зниженні вартості за рахунок співвідношення високого вмісту нікелю та низького кобальту, так званого тринарного матеріалу з високим вмістом нікелю.
Ця стаття про катодний матеріал літій-полімерної батареї містить більш детальний опис. Зацікавлені партнери можуть натиснути, щоб переглянути:
Детальне пояснення матеріалу катода акумулятора 6s lipo

2. Негативний електродний матеріал літій-полімерної батареї 3s

Негативний електродний матеріал літій-полімерної батареї 3s виготовлений з активних речовин, зв'язуючих і добавок у вигляді пастоподібного клею, який потім наноситься з обох сторін на мідну фольгу, сушиться та прокочується для зберігання та вивільнення енергії, що головним чином впливає на цикл роботи та показники продуктивності літій-полімерної батареї 3s.
Залежно від використовуваних активних матеріалів, негативні електродні матеріали можна поділити на дві категорії: вуглецеві матеріали та не вуглецеві матеріали:
1) Вуглецеві матеріали
Вуглецеві матеріали включають два напрямки: графітові матеріали (природний графіт, штучний графіт і мезофазні вуглецеві сфери) та інші вуглецеві матеріали (твердий вуглець, м'який вуглець і графен);
2) Не вуглецеві матеріали
Не вуглецеві матеріали можна поділити на титанові матеріали, кремнієві матеріали, олов'яні матеріали, нітриди та металевий літій.
На відміну від позитивного електрода, хоча негативний електрод літій-полімерного акумулятора 3s має таку ж кількість маршрутів, кінцевий продукт дуже простий, і штучний графіт є абсолютним мейнстрімом. Дані показують, що поставки штучного графіту в Китаї у 2020 році становитимуть близько 307 000 тонн, що складає 84% від загального обсягу поставок анодних матеріалів, що на 5,5 відсоткових пунктів більше, ніж у 2019 році.

Порівняно з іншими матеріалами, штучний графіт має хорошу циклічну стабільність, підвищену безпеку, зрілу технологію, легкодоступну сировину та низьку вартість. Це ідеальний вибір.
3) Нове покоління анодних матеріалів
Основна проблема графітового негативного електрода полягає в тому, що теоретична верхня межа енергетичної щільності графітового матеріалу становить 372 мА·год/г, тоді як продукти провідних компаній галузі вже можуть досягати енергетичної щільності 365 мА·год/г, що близько до теоретичного ліміту, і майбутній простір для покращення надзвичайно обмежений. Терміново потрібно знайти альтернативи наступного покоління.
Серед нового покоління анодних матеріалів кремнієві аноди є популярними кандидатами. Вони мають дуже високу енергетичну щільність, а теоретичне співвідношення ємності може досягати 4200 мА·год/г, що значно перевищує графітові матеріали. Однак, як негативний електродний матеріал, кремній має серйозні недоліки: інтеркаляція іонів літію викликає сильне розширення об'єму, пошкоджує структуру акумулятора і призводить до швидкого зниження ємності батареї.

Одним із сучасних рішень є використання кремнієво-вуглецевих композитних матеріалів. Кремнієві частинки використовуються як активний матеріал для забезпечення ємності зберігання літію. Частинки агломеруються під час циклів заряд-розряд.
Виходячи з цього, кремнієво-вуглецеві анодні матеріали вважаються найперспективнішим технічним напрямком і поступово привертають увагу підприємств у ланцюжку галузі. Model 3 від Tesla використовує штучний графітовий анодний акумулятор, легований 10% кремнієвмісним матеріалом, і його енергетична щільність успішно досягла 300 Вт·год/кг, що значно випереджає акумулятори, які використовують традиційні технічні маршрути.

Однак порівняно з графітовими анодами, крім незрілості технології обробки кремнієвих вуглецевих анодів, вища вартість також є перешкодою. Поточна ринкова ціна матеріалів кремнієвого вуглецевого анода перевищує 150 000 юанів/тонну, що вдвічі більше, ніж у високоякісних штучних графітових анодних матеріалів. Після масового виробництва в майбутньому виробники батарей також зіткнуться з подібними проблемами контролю вартості, як і з катодними матеріалами.

3. Електроліт літій-полімерної батареї 3s

В літій-полімерній батареї 3s електроліт головним чином використовується як носій для міграції іонів, щоб забезпечити передачу іонів між позитивним і негативним електродами. Його безпека літій-полімерної батареї 3s (щодо проблем безпеки літій-полімерної батареї, ця стаття вводить заходи профілактики для вирішення проблем безпеки літій-полімерної батареї, і партнери, які потребують, можуть прочитати самостійно: cnhl 6s lipo battery safety problems and preventive measures), термін служби циклу, швидкість заряджання та розряджання, продуктивність при високих і низьких температурах, енергетична щільність та інші показники мають певний вплив.

Електроліт зазвичай складається з сировини, такої як високочистий органічний розчинник, літієва сіль електроліту та добавки у певному співвідношенні. За якістю, якість розчинника становить 80%~90%, літієва сіль — 10%~15%, а добавки — близько 5%; за вартістю, літієва сіль становить близько 40%~50%, розчинник — близько 40%~50%, близько 30%, а добавки — близько 10% до 30%.
1) Вимоги до електроліту літій-полімерної батареї 3s
Порівняно з іншими трьома матеріалами, літій-полімерна батарея 3s має найскладніші вимоги до електроліту і потребує наявності різних характеристик:
Хороша іонна провідність і низький опір міграції іонів;
Висока хімічна стабільність, відсутність шкідливих побічних реакцій з електродними матеріалами, електролітами, діафрагмами тощо;
Низька температура плавлення, висока температура кипіння, залишається рідиною в широкому температурному діапазоні;
Винахід має переваги хорошої безпеки, простого процесу приготування, низької вартості, нетоксичності та відсутності забруднення.
2) Основний електроліт для літій-полімерної батареї 3s
Літій гексафторфосфат
На даний момент літій гексафторфосфат (LiPF6) є основним розчиненим літієвим сіллю через його кращу продуктивність та нижчу вартість. Він має хорошу розчинність і високу електропровідність у різних безводних розчинниках, відносно стабільні хімічні властивості, хорошу безпеку та менше забруднення навколишнього середовища. Однак недоліки також очевидні: літій гексафторфосфат чутливий до вологи і має погану термічну стабільність. Він може почати розкладатися вже при температурі 60 °C, і продуктивність батареї швидко погіршується. Циклічний ефект у низькотемпературному середовищі є відносно загальним, а діапазон адаптивних температур вузький.

Крім того, літій гексафторфосфат має дуже високі вимоги до чистоти та стабільності. Виробничий процес включає суворі умови роботи, такі як низька температура, сильна корозія, відсутність води та пилу, і виробництво також є відносно складним.
Літій бісфлуоросульфонімід
Серед нового покоління літієвих солей літій бісфлуоросульфонімід (LiFSI) вважається перспективною альтернативою літій гексафторфосфату. У порівнянні з традиційними літієвими солями, LiFSI має вищу термічну стабільність і переваги в електропровідності, терміні служби циклу, низькотемпературних характеристиках тощо.
Однак, обмежений виробничим процесом і потужністю, вартість LiFSI надто висока, значно перевищуючи вартість літій гексафторфосфату. Для контролю витрат LiFSI все ще частіше використовується як добавка до електроліту в реальному комерційному використанні, а не як розчинена літієва сіль.
Детальний опис електроліту ліпо батареї наведено в наступній статті, і партнери, яким це потрібно, можуть розширити читання:
Електроліт акумулятора Cnhl 6s lipo, практична функція та класична система конструкції

4. Діафрагма ліпо батареї 3s

Сепаратор ліпо батареї 3s — це тонка плівка між позитивним і негативним електродами, яка використовується для розділення позитивного і негативного електродів, щоб запобігти короткому замиканню під час електролізної реакції ліпо батареї 3s. Сепаратор занурений в електроліт, а на поверхні є велика кількість мікропор, через які проходять іони літію. Матеріал, кількість і товщина мікропор впливають на швидкість проходження іонів літію через сепаратор, що, у свою чергу, впливає на швидкість розряду, термін служби циклу та інші показники батареї.

Поліолефін є загальним матеріалом сепаратора ліпо батареї 3s, який може забезпечити хорошу механічну та хімічну стабільність сепаратора ліпо батареї 3s. Він додатково поділяється на три категорії: поліетилен (PE), поліпропілен (PP) та композитні матеріали.
4.1 Вибір матеріалу діафрагми ліпо батареї 3s
Вибір матеріалу діафрагми пов’язаний з матеріалом позитивного електрода. Наразі в основному використовується поліетилен у тринарній ліпо батареї 3s, а поліпропілен — у ліпо батареї 3s на основі залізофосфату.
Окрім матеріалу, процес підготовки також має певний вплив на характеристики сепаратора.
4.2 Технологія виробництва діафрагми ліпо батареї 3s
Поточна технологія виробництва сепаратора ліпо батареї 3s поділяється на дві категорії: сухий метод і вологий метод.
4.2.1 сухий процес діафрагми ліпо батареї 3s
Сухий метод, також відомий як метод розтягування розплаву (MSCS), можна додатково поділити на уніаксіальне та біаксіальне розтягування. Цей технічний шлях має тривалий час розвитку і є більш зрілим, і в основному використовується для виробництва мембран PP. Крім того, процес біаксіального розтягування використовується лише для низькокласних батарей через погану продуктивність готового виробу і більше не є основним процесом підготовки.
Сухий процес характеризується простотою, низькою вартістю та екологічністю, але продуктивність продукту погана, і він більше підходить для акумуляторів з низькою потужністю та малою ємністю. Як зазначалося вище, залізо-фосфатний ліпо акумулятор 3s має недолік низької енергетичної щільності, тому сепаратор, виготовлений сухим процесом, переважно використовується в цій технічній схемі.

4.2.2 Діафрагма ліпо акумулятора 3s: вологий процес
Вологий процес, також відомий як термічно індуковане фазове розділення (TIPS), відрізняється від сухого процесу, при якому лише базова плівка розтягується. Вологий процес покриває поверхню базової плівки для покращення термічної стабільності матеріалу. Порівняно з продуктами, виготовленими сухим процесом, діафрагма, виготовлена вологим процесом, має очевидні переваги в продуктивності. Вона тонша, має більш ідеальну міцність на розрив, вищу пористість, більш однорідний розмір пор і вищу поперечну усадку. Крім того, міцність на прокол вологого сепаратора вища, що сприяє подовженню терміну служби акумулятора і краще підходить для розвитку ліпо акумуляторів 3s з високою енергетичною щільністю. Наразі він переважно використовується в трьохкомпонентних акумуляторах.
Однак порівняно з сухим процесом, вологий процес є відносно складним, дорогим і легко забруднює навколишнє середовище.
4.3 Діафрагма ліпо акумулятора 3s: вологий процес швидко замінює сухий процес
Поточні основні ринкові тенденції для матеріалів діафрагм добре встановлені. Оскільки вони більше відповідають вимогам високої енергетичної щільності силових акумуляторів, вони можуть продовжити термін служби акумулятора і збільшити здатність акумулятора до розряду на високій швидкості. Вологий процес швидко замінює сухий процес. Дані показують, що у 2017 році частка ринку сепараторів ліпо акумулятора 3s, виготовлених за вологим процесом, вперше перевищила частку сухого процесу, а у 2018 році, всього через рік, частка ринку зросла до 65%.
Вищезазначене є повним змістом чотирьох ключових матеріалів ліпо акумулятора 3s, представлених CNHL. Вірю, що після прочитання всього тексту кожен розуміє, що основними частинами вартості ліпо акумулятора 3s є матеріал позитивного електрода, матеріал негативного електрода, електроліт та діафрагма ліпо акумулятора 3s. Сподіваюся, що наведений вище зміст буде для вас корисним, якщо вам потрібно купити ліпо акумулятор 3s, ви можете зайти в наш інтернет-магазин: Chinahobbyline щоб купити, у нас є склади по всьому світу, ви можете купувати з упевненістю; якщо ви хочете отримати більше інформації про ліпо акумулятори, будь ласка, натисніть нижче:
6s 6200mah lipo система управління та 6s 6200mah lipo SOC