லித்தியம்{0}}அயன் பேட்டரிகளின் சிறப்பியல்புகள் என்ன?

லித்தியம்-அயன் பேட்டரி பொருட்களின் கொள்ளளவு மற்றும் எலக்ட்ரோமோட்டிவ் ஃபோர்ஸ்

சார்ஜ்-லித்தியம் பேட்டரிகளின்-வெளியேற்ற எதிர்வினையின் போது, ​​நேர்மறை மற்றும் எதிர்மறை மின்முனைகளின் செயலில் உள்ள பொருட்கள் மட்டுமே லித்தியம்-அயன் இடைநிலை/டிஇன்டர்கலேஷன் எதிர்வினைகளுக்கு உட்படுகின்றன, அதே நேரத்தில் எலக்ட்ரோலைட் மற்றும் பிற பொருட்கள் நுகரப்படுவதில்லை. எனவே, நேர்மறை மற்றும் எதிர்மறை மின்முனைப் பொருட்கள் லித்தியம் அயனிகளை தலைகீழாக இடையிடும்/டிஇன்டர்கேலேட் செய்யும் திறனானது பேட்டரியின் திறந்த-சுற்று மின்னழுத்தத்தை தீர்மானிக்கிறது, மேலும் லித்தியம் அயனிகளின் இடைக்கணிப்பு/டிஇன்டர்கலேட்டிங் அளவு செயலில் உள்ள பொருளின் திறனை தீர்மானிக்கிறது. பல உலகளாவிய லித்தியம்-அயன் பேட்டரி உற்பத்தியாளர்கள் மற்றும் லித்தியம்-அயன் பேட்டரி சப்ளையர்கள் நிலையான வெகுஜன உற்பத்தி மற்றும் நிலையான தயாரிப்பு செயல்திறனை அடைய இந்த பொருள் பண்புகளை நம்பியுள்ளனர்.

எதிர்மறை மின்முனைக்கு, சமன்பாடு (1.2) படி எதிர்வினை ஏற்படுகிறது. ஒரு மோல் கார்பனுக்கு (12 கிராம்), அதிகபட்சம் 1/6 மோல் லித்தியம் அயனிகள் ஒன்றோடொன்று இணைக்கப்படலாம். எனவே, கார்பன் எதிர்மறை மின்முனை பொருளின் கோட்பாட்டு குறிப்பிட்ட திறன்
1/6(mol)×96485(Faraday மாறிலி,C/mol)/12(g)=3400C/g=372(mA·h/g) (1.5)

தினசரி பயன்பாட்டில், உறிஞ்சுதல் மற்றும் திட எலக்ட்ரோலைட் இன்டர்ஃபேஸ் (SEI) படத்தின் உருவாக்கம் ஆகியவற்றின் காரணமாக லித்தியம் இழப்பைக் கருத்தில் கொண்டு, கார்பன் பொருட்களின் உண்மையான அடையக்கூடிய குறிப்பிட்ட திறன் 300-345 mA·h/g ஆகும். முன்னணி லித்தியம்-அயன் பேட்டரி பேக் சப்ளையர்கள் உகந்த கிராஃபைட் உருவாக்கம் மற்றும் துல்லியமான பூச்சு செயல்முறைகள் மூலம் இந்த நிலையை அடைகிறார்கள்.

நேர்மறை மின்முனைப் பொருளுக்கு, அதன் திறன் பிரித்தெடுக்கப்படும்/செருகக்கூடிய லித்தியம் அயனிகளின் அளவைப் பொறுத்தது. உதாரணமாக LiCoO₂ஐ எடுத்துக் கொண்டால், LiCoO₂ ஒரு மோலுக்கு 1 mol லித்தியம் அயனிகள் வரை எதிர்வினையில் பங்கேற்கலாம். எனவே, LiCoO₂ (உறவினர் மூலக்கூறு நிறை 97.86) இன் கோட்பாட்டு ரீதியான குறிப்பிட்ட திறன்
1(mol)×96485(C/mol)/97.86(g)=985.95C/g=273.9(mA·h/g) (1.6)

நடைமுறையில், LiCoO₂ பொருளின் படிக நிலைத்தன்மையை பராமரிக்க, பொதுவாக 30%–60% லித்தியம் அயனிகள் மட்டுமே எதிர்வினையில் பங்கேற்கின்றன. எனவே, LiCoO₂ பொருளின் உண்மையான குறிப்பிட்ட திறன் 137–164 mA·h/g ஆகும். பெரிய லித்தியம்-அயன் பேட்டரி OEM உற்பத்தியாளர்கள், பாதுகாப்பை உறுதி செய்யும் போது சுழற்சி ஆயுளை அதிகரிக்க மேம்பட்ட BMS மூலம் சார்ஜ் மற்றும் வெளியேற்றத்தின் ஆழத்தைக் கட்டுப்படுத்துகின்றனர்.

லித்தியம் இரும்பு பாஸ்பேட்டுக்கு, லித்தியம் இரும்பு பாஸ்பேட்டின் ஒரு மோலுக்கு 1 மோல் லித்தியம் அயனிகள் எதிர்வினையில் முழுமையாக பங்கேற்க முடியும். எனவே, லித்தியம் இரும்பு பாஸ்பேட் பொருளின் (ஒப்பீட்டு மூலக்கூறு நிறை 157.8) தத்துவார்த்த மற்றும் உண்மையான குறிப்பிட்ட திறன்
1(mol)×96485(C/mol)/157.8(g)=611.44C/g=169.8(mA·h/g) (1.7)

இயற்கையில், Li/Li⁺ இன் நிலையான ரெடாக்ஸ் சாத்தியம் மிகக் குறைவாக உள்ளது, இது -3.04 V (க்கு எதிராக நிலையான ஹைட்ரஜன் மின்முனை) அடையும். கார்பன் எதிர்மறை மின்முனைப் பொருட்களுக்கு, லித்தியம்-அயன் பிரித்தெடுத்தல் மற்றும் செருகும் திறன் Li/Li⁺ சமநிலை சாத்தியத்திற்கு அருகில் உள்ளது. மின்வேதியியல் கோட்பாட்டின் படி, அறை வெப்பநிலையில், கார்பன் எதிர்மறை மின்முனையின் மின்முனை திறன் E

E=E டிகிரி + 0.02567 · ln[C(Li⁺)/C(Li,C₆)] (1.8)

எங்கே
E டிகிரி - நிலையான மின்முனை திறன்;
C(Li⁺) - எலக்ட்ரோலைட் கரைசலில் லித்தியம் அயனிகளின் செறிவு;
C(Li,C₆) - எதிர்மறை எலக்ட்ரோடு கார்பனில் லித்தியம் அயனிகளின் செறிவு.

கரைசலில் உள்ள லித்தியம் அயன் செறிவு மற்றும் எதிர்மறை மின்முனை கார்பனில் நெருக்கமாக இருக்கும்போது, ​​எதிர்மறை மின்முனையின் மின்முனை திறன் நிலையான குறைப்பு திறன் E பட்டத்திற்கு சமமாக இருக்கும். பொதுவாக, எலக்ட்ரோலைட்டில் லித்தியம் அயன் செறிவு நிலையானது, எனவே எதிர்மறை எலக்ட்ரோடு கார்பனில் லித்தியம் அயன் செறிவு மாற்றங்கள் எதிர்மறை மின்முனைத் திறனில் மாற்றங்களை ஏற்படுத்தும். மாறுபட்ட x மதிப்புகளுடன் Li/C₆ இன் துல்லியமான சமநிலைத் திறனைக் கணக்கிடுவதற்கு தற்போது உலகளாவிய முறை எதுவும் இல்லை. இது பொதுவாக சோதனை முறையில் தீர்மானிக்கப்படுகிறது. கிராஃபைட்{4}}அடிப்படையிலான பொருட்களின் டெலிதியேஷன் திறன் பொதுவாக 0–0.4 V (Vs. Li/Li⁺) இடையே மாறுபடும் என்று சோதனைகள் காட்டுகின்றன. படம் 1.2 கிராஃபைட் எதிர்மறை மின்முனையின் வழக்கமான சார்ஜ்{10}}வெளியேற்ற பண்பு வளைவைக் காட்டுகிறது.

LiCoO₂ நேர்மறை மின்முனைப் பொருளுக்கு, லித்தியம் இடைக்கணிப்பு/டிஇன்டர்கலேஷன் செயல்முறையானது ஒரு -நிலை எதிர்வினையாகும். நேர்மறை மின்முனை பொருளில் லித்தியம் அயன் செறிவு மாறும்போது, ​​நேர்மறை மின்முனையின் திறனும் மாறுகிறது. எலக்ட்ரோலைட்டில் உள்ள லித்தியம் அயன் செறிவு 1 mol/L ஆகும், சமன்பாட்டில் (1.1) எதிர்வினைக்கு நேர்மறை மின்முனை திறன் E

E=E டிகிரி + 0.02567 · ln[C(Li⁺,CoO₂)/C(LiCoO₂)] (1.9)

எங்கே
E டிகிரி - நிலையான மின்முனை திறன்;
நேர்மறை மின்முனைப் பொருளில் C(LiCoO₂) - LiCoO₂ செறிவு;
நேர்மின்முனைப் பொருளில் C(Li⁺,CoO₂) - Li⁺ மற்றும் CoO₂ செறிவு;
லித்தியம் அயனிகள் பிரித்தெடுக்கப்படுவதால், நேர்மறை மின்முனை திறன் கீழ்நோக்கிய போக்கைக் காட்டுகிறது.

லித்தியம் இரும்பு பாஸ்பேட் பொருளின் சார்ஜ்-வெளியேற்றம் செயல்முறையானது லித்தியம் இரும்பு பாஸ்பேட்டிலிருந்து இரும்பு பாஸ்பேட்டாக மாறுதல் ஆகும்.

லித்தியம் இரும்பு பாஸ்பேட் மின்முனையில் எதிர்வினை
LiFePO₄ ↔ FePO₄ + Li⁺ + e⁻ (1.10)

அதன் லித்தியம்-அயன் இடைக்கணிப்பு/டிஇன்டர்கலேஷன் செயல்முறை இரண்டு-நிலை எதிர்வினை. எனவே, நேர்மறை மின்முனை பொருளில் லித்தியம் அயன் செறிவு மாற்றங்கள் நேர்மறை மின்முனையின் சாத்தியமான மாற்றத்தை பாதிக்காது. அதன் சமநிலை சாத்தியம்

E=E டிகிரி + 0.02567 · ln[C(FePO₄)/C(LiFePO₄)] (1.11)

தூய திடப்பொருட்களின் செறிவு 1. அதன் வெப்ப இயக்கவியல் அளவுருக்களின் அடிப்படையில், கோட்பாட்டு சமநிலை திறன் 3.4 V ஆகும்.

லித்தியம் இரும்பு பாஸ்பேட் பொருளின் வழக்கமான சார்ஜ்-வெளியேற்றப் பண்பு வளைவு படம் 1.3 இல் காட்டப்பட்டுள்ளது.

லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளின் செயல்திறன் பண்புகள்

மற்ற பேட்டரிகளுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள் பின்வரும் பண்புகளைக் கொண்டுள்ளன, அவை லித்தியம்-அயன் பேட்டரி விநியோகஸ்தர்கள் மற்றும் தொழில்துறை வாடிக்கையாளர்களால் பரவலாக அங்கீகரிக்கப்பட்டுள்ளன:

அதிக ஆற்றல் அடர்த்தி.லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளின் ஆற்றல் அடர்த்தி 100 W·h/kg மற்றும் 200 W·h/L அல்லது அதற்கும் அதிகமாகும். சமீபத்திய மும்மை கத்தோட் லித்தியம் -அயன் பேட்டரிகள் 200 W·h/kg என்ற நிறை குறிப்பிட்ட ஆற்றலைப் பெற்றுள்ளன. உயர்-நிக்கல் சிலிக்கான்-அடிப்படையிலான அனோட் பொருட்கள் மற்றும் லித்தியம்-சத்து நிறைந்த கேத்தோடு பொருட்கள் ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்தி, வெகுஜன குறிப்பிட்ட ஆற்றல் 400 W·h/kg ஐ எட்டும் மற்றும் வால்யூமெட்ரிக் ஆற்றல் அடர்த்தி 900 W·h/L, பாரம்பரிய பேட்டரிகளை விட அதிகமாக இருக்கும். எனவே, லித்தியம்{13}}அயன் பேட்டரிகள் கையடக்க எலக்ட்ரானிக் பொருட்கள் மற்றும் மின்சார வாகனங்களில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

உயர் திறந்த{0}}சுற்று மின்னழுத்தம்.அக்வஸ் ஆர்கானிக் கரைப்பான்களின்-பயன்பாடு காரணமாக, ஒற்றை-செல் மின்னழுத்தம் 3.6–3.8 V ஐ அடைகிறது, இது நிக்கல்-மெட்டல் ஹைட்ரைடு அல்லது நிக்கல்{7}}காட்மியம் பேட்டரிகளை விட 2–3 மடங்கு அதிகமாகும். உயர்-மின்னழுத்த கேத்தோடு பொருட்களைத் திறம்படப் பயன்படுத்துவதால், ஒரு கலத்தின் இயக்க மின்னழுத்தத்தை 4.5–5 V ஆக அதிகரிக்கலாம், இது லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளின் அதிக ஆற்றல் அடர்த்திக்கு முக்கியமான காரணங்களில் ஒன்றாகும்.

அதிக-விகித கட்டணம் மற்றும் வெளியேற்றும் திறன் கொண்டது.எடுத்துக்காட்டாக, பாலிமர் எலக்ட்ரோலைட்களைப் பயன்படுத்தும் அனைத்து-திட-நிலை லித்தியம்{2}}அயன் பேட்டரிகள் நல்ல பாதுகாப்புடன் 10Cக்கு மேல் வெளியேற்ற விகிதத்தை அடையலாம்; லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள் லித்தியம் இரும்பு பாஸ்பேட்டை கேத்தோடாகப் பயன்படுத்தி 100C வெளியேற்றத்தை அடையலாம்.

குறைந்த சுய{0}}வெளியேற்ற விகிதம்.அறை வெப்பநிலையில், லித்தியம்{1}}அயன் பேட்டரிகளின் மாதாந்திர சுய வெளியேற்ற விகிதம் பொதுவாக 10%க்கும் குறைவாகவும், நிக்கல்-மெட்டல் ஹைட்ரைடு பேட்டரிகளைக் காட்டிலும் (15%) குறைவாகவும், நிக்கல்-காட்மியம் பேட்டரிகளை விட பாதியாகவும் இருக்கும். லித்தியம் இரும்பு பாஸ்பேட் பேட்டரிகளின் சுய-வெளியேற்ற விகிதம் பொதுவாக 3%க்கும் குறைவாகவே இருக்கும்.

சுற்றுச்சூழல் நட்பு,ஈயம், காட்மியம், பாதரசம் அல்லது பிற தீங்கு விளைவிக்கும் பொருட்கள் இல்லை, மேலும் சுற்றுச்சூழலை மாசுபடுத்தாது.

நினைவக விளைவு இல்லை.நினைவக விளைவு என்பது முழுமையாக டிஸ்சார்ஜ் செய்யப்படுவதற்கு முன்பு ரீசார்ஜ் செய்யப்படும்போது அல்லது முழுமையாக சார்ஜ் செய்யப்படுவதற்கு முன்பு பயன்படுத்தப்படும் போது பேட்டரி திறன் குறையும் நிகழ்வைக் குறிக்கிறது (நினைவக விளைவு திறன் சிதைவு அல்ல). லித்தியம்{1}}அயன் பேட்டரிகளுக்கு நினைவக விளைவு இல்லை.

நல்ல பாதுகாப்பு.லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள் பொதுவாக கார்பன் பொருட்களை எதிர்மறை மின்முனையாகப் பயன்படுத்துகின்றன, இது உலோக லித்தியத்திற்கு நெருக்கமான மின்முனைத் திறனைக் கொண்டுள்ளது. லித்தியம் அயனிகள் கார்பனில் தலைகீழாக ஒன்றோடொன்று இணைக்கலாம் மற்றும் பிரிக்கலாம், இது லித்தியம் உலோக படிவுக்கான நிகழ்தகவை வெகுவாகக் குறைக்கிறது மற்றும் பேட்டரி பாதுகாப்பை கணிசமாக மேம்படுத்துகிறது. சமீபத்திய ஆண்டுகளில், ஃபிளேம்-தடுப்புச் சேர்க்கைகள், சுடர்-தடுப்புப் பிரிப்பான்கள், PTC (நேர்மறை வெப்பநிலை குணகம்) சாதனங்கள், வெடிப்பு-புரூஃப் வால்வுகள், பேட்டரி மேலாண்மை அமைப்புகள் மற்றும் பிற தொழில்நுட்பங்கள் லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளின் மிக உயர்ந்த பாதுகாப்பை உறுதி செய்துள்ளன.

நீண்ட சுழற்சி வாழ்க்கை.லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளின் சுழற்சி ஆயுள் பொதுவாக 500 சுழற்சிகளுக்கு மேல் இருக்கும். லித்தியம் இரும்பு பாஸ்பேட் பேட்டரிகளின் சுழற்சி ஆயுள் பொதுவாக 2000-3000 சுழற்சிகள் ஆகும். உயர் சுழற்சி திறன் (லித்தியம் டைட்டனேட் போன்றவை) கொண்ட அனோட் பொருள் அமைப்புகளுடன் பொருத்தப்பட்டால், 10,000 க்கும் மேற்பட்ட சுழற்சிகளை அடைய முடியும். இது லித்தியம் இரும்பு பாஸ்பேட் பேட்டரிகளை ஆற்றல் சேமிப்பு பேட்டரி அமைப்புகள் மற்றும் பெரிய-அளவிலான ESS திட்டங்களுக்கு சிறந்த தேர்வாக மாற்றுகிறது.