Lityum {{0} ion ion batareýalarynyň aýratynlyklary näme?
Lityumyň kuwwaty we elektromotiw güýji {{0} ion ion Batareýa materiallary
Lityum {{1} ion ion batareýalarynyň zarýad - zarýad beriş reaksiýasynda diňe polo positiveitel we otrisatel elektrodlaryň işjeň materiallary litiý {{2} ion ion interkasiýa / deinterkalasiýa reaksiýalaryny başdan geçirýär, elektrolit we beýleki materiallar bolsa sarp edilmeýär. Şonuň üçin polo positiveitel we otrisatel elektrod materiallarynyň tersine biri-birine bagly / deinterkalat litiý ionlarynyň batareýanyň açyk - zynjyr naprýa .eniýesini kesgitleýän potensialy, aktiw materialyň kuwwatyny kesgitleýär. Köp global litiý {{6} ion ion batareýa öndürijileri we litiý {{7} ion ion batareýa üpjün edijileri durnukly köpçülikleýin önümçiligi we önümiň yzygiderli öndürijiligini gazanmak üçin bu material aýratynlyklaryna bil baglaýarlar.
Negativearamaz elektrod üçin reaksiýa (1.2) deňleme laýyklykda ýüze çykýar. Uglerodyň her moluna (12g), iň köp 1/6 mol litiý ionlary biri-biri bilen baglanyşyp biler. Şonuň üçin uglerod negatiw elektrod materialynyň nazary aýratynlygy
1/6 (mol) × 96485 (Faradaý hemişelik, C / mol) / 12 (g) =3400 C / g =372 (mA · h / g) (1.5)
Gündelik ulanylanda, adsorbsiýa sebäpli litiý ýitgisini we gaty elektrolit interfaza (SEI) filmiň emele gelmegini göz öňünde tutup, uglerod materiallarynyň hakyky ýetip boljak kuwwaty 300–345 mA · h / g. Öňdebaryjy litiý {{3} ion ion batareýa paketini üpjün edijiler optimal grafit formulasy we takyk örtük amallary arkaly bu derejä ýetýärler.
Oňyn elektrod materialy üçin onuň kuwwaty çykarylyp / goýulyp bilinýän litiý ionlarynyň mukdaryna baglydyr. LiCoO₂-ny mysal hökmünde alsak, reaksiýa LiCoO₂-nyň her moluna 1 mol litiý iony gatnaşyp biler. Şonuň üçin LiCoO₂-nyň nazary aýratyn kuwwaty (otnositel molekulýar massasy 97.86)
1 (mol) × 96485 (C / mol) /97.86 (g) =985.95 C / g =273.9 (mA · h / g) (1,6)
Iş ýüzünde, LiCoO₂ materialynyň kristal durnuklylygyny saklamak üçin, reaksiýa litiý ionlarynyň diňe 30% –60% gatnaşýar. Şonuň üçin LiCoO₂ materialynyň hakyky kuwwaty 137–164 mA · h / g. Esasy litiý {{6} ion ion akkumulýator OEM öndürijileri, howpsuzlygy üpjün etmek bilen sikl ömrüni ýokarlandyrmak üçin ösen BMS arkaly zarýadyň we çykaryşyň çuňlugyna gözegçilik edýärler.
Bu reaksiýa litiý demir fosfat üçin 1 litr demir fosfat üçin 1 mol litiý iony doly gatnaşyp biler. Şonuň üçin litiý demir fosfat materialynyň nazary we hakyky aýratynlygy (degişlilikde molekulýar massasy 157,8)
1 (mol) × 96485 (C / mol) /157.8 (g) =611.44 C / g =169.8 (mA · h / g) (1,7)
Tebigatda Li / Li⁺-iň adaty redoks potensialy iň pes bolup, - 3.04 V (adaty wodorod elektrodyna garşy) ýetýär. Kömürturşy negatiw elektrod materiallary üçin litiý-ion çykarmak we salmak potensialy Li / Li⁺ deňagramlylyk potensialyna ýakyn. Elektrokimiki teoriýa görä, otag temperaturasynda uglerod negatiw elektrodyň elektrod potensialy E bolýar
E {{0}℃E dereje {{1} l · ln [C (Li⁺) / C (Li, C₆)] (1.8)
nirede
E dereje - standart elektrod potensialy;
C (Li⁺) - elektrolit ergininde litiý ionlarynyň konsentrasiýasy;
C (Li, C₆) negative- negatiw elektrod uglerodynda litiý ionlarynyň konsentrasiýasy.
Erginde we otrisatel elektrod uglerodynda litiý ionynyň konsentrasiýasy ýakyn bolanda, otrisatel elektrodyň elektrod potensialy adaty peselme potensialy E derejesine deňdir. Adatça, elektrolitdäki litiý ionynyň konsentrasiýasy kesgitlenýär, şonuň üçin negatiw elektrod uglerodyndaky litiý ion konsentrasiýasynyň üýtgemegi negatiw elektrod potensialynyň üýtgemegine sebäp bolar. Häzirki wagtda üýtgeýän x bahalary bilen Li / C₆ takyk deňagramlylyk potensialyny hasaplamak üçin uniwersal usul ýok. Adatça synag arkaly kesgitlenýär. Synaglar, grafit - esasly materiallaryň bölüniş potensialynyň, adatça, 0–0.4 V (Li / Li⁺ garşy) arasynda üýtgäp durýandygyny görkezýär we olary amaly taýdan negatiw elektrod materiallaryna öwürýär. 1.2-nji suratda grafit negatiw elektrodyň adaty zarýady - çykaryş häsiýetli egrisi görkezilýär.
LiCoO₂ polo positiveitel elektrod materialy üçin litiý interkalasiýa / deinterkalasiýa prosesi ýekeje - faza reaksiýasydyr. Pozitiw elektrod materialynda litiý ionynyň konsentrasiýasy üýtgänsoň, polo positiveitel elektrodyň potensialy hem üýtgeýär. Elektrolitdäki litiý ionynyň konsentrasiýasynyň 1 mol / L bolandygyny göz öňünde tutsak, (1.1) deňlemedäki reaksiýa üçin polo positiveitel elektrod potensialy E
E=E dereje {{1} l · ln [C (Li⁺, CoO₂) / C (LiCoO₂)] (1.9)
nirede
E dereje - standart elektrod potensialy;
C (LiCoO₂) positive {0} Li polo positiveitel elektrod materialynda LiCoO₂ konsentrasiýasy;
C (Li⁺, CoO₂) - polo positiveitel elektrod materialynda Li⁺ we CoO₂ konsentrasiýasy;
Lityum ionlary çykarylanda polo positiveitel elektrod potensialy peselmek tendensiýasyny görkezýär.
Lityum demir fosfat materialynyň - zarýad beriş prosesi litiý demir fosfatdan demir fosfata öwrülenden soň.
Lityum demir fosfat elektrodyndaky reaksiýa
LiFePO₄ ↔ FePO₄ + Li⁺ + e⁻ (1.10)
Onuň litiý {{0} ion ion interkalasiýa / deinterkalasiýa prosesi iki - faza reaksiýasydyr. Şonuň üçin polo positiveitel elektrod materialynda litiý ionynyň konsentrasiýasynyň üýtgemegi polo positiveitel elektrodyň bolup biljek üýtgemegine täsir etmeýär. Onuň deňagramlylyk potensialy
E=E dereje {{1} l · ln [C (FePO₄) / C (LiFePO₄)] (1.11)
Arassa gaty jisimleriň konsentrasiýasy 1. Termodinamiki parametrlerine esaslanyp, teoretiki deňagramlylyk potensialy 3,4 V.
Adaty zarýad - litiý demir fosfat materialynyň häsiýetli egrisi 1.3-nji suratda görkezilýär.
Lityum {{0} ion ion batareýalarynyň öndürijilik aýratynlyklary
Beýleki batareýalar bilen deňeşdirilende, litiý {{0} ion ion batareýalary litiý {{1} ion ion akkumulýator paýlaýjylary we senagat müşderileri tarapyndan giňden tanalýan aşakdaky aýratynlyklara eýedir:
Energyokary energiýa dykyzlygy.Lityum {{0} ion ion batareýalarynyň energiýa dykyzlygy 100 W · h / kg we 200 W · h / L ýa-da ondanam köp. Soňky üç taraplaýyn katod litiý {{4} ion ion batareýalary 200 W · sag / kg köp mukdarda energiýa gazandy. Anokary {{7} nikel kremniý - esasly anod materiallaryny we litiý - baý katod materiallaryny ulanyp, köpçülikleýin ýörite energiýanyň 400 W · sag / kg we göwrümli energiýa dykyzlygy 900 W · h / L, adaty batareýalardan has ýokary bolmagyna garaşylýar. Şonuň üçin litiý {{13} ion ion batareýalary göçme elektron önümlerinde we elektrik ulaglarynda giňden ulanylýar.
Openokary açyk - zynjyr naprýa .eniýesi.Organic- suwly organiki erginleriň ulanylmagy sebäpli, - öýjük naprýa .eniýesi 3,6–3,8 V-e ýetýär, bu nikel - metal gidrid ýa-da nikel - kadmium batareýalaryndan 2-3 esse köp. Highokary - naprýa .eniýeli katod materiallaryndan netijeli peýdalanmak, bir öýjügiň işleýiş naprýa .eniýesini 4,5–5 V çenli ýokarlandyryp biler, bu litiý {{12} ion ion batareýalarynyň ýokary energiýa dykyzlygynyň möhüm sebäplerinden biridir.
High - ýokary zarýad we zarýad bermäge ukyply.Mysal üçin, polimer elektrolitleri ulanyp, ähli - gaty - döwlet litiý {{2} ion ion batareýalary, 10C-den ýokary akym derejesini gowy howpsuzlyk bilen gazanyp biler; litiý {{4} ion ion batareýalary, litod demir fosfat ulanyp, katod 100C akymyna ýetip biler.
Özüňi pes - boşatma derejesi.Otag otagynda, litiý {{1} ion ion batareýalarynyň aýlyk - çykaryş tizligi, adatça, nikel - metal gidrid batareýalaryndan (15%) we nikel - kadmium batareýalarynyň ýarysyndan pesdir. Lityum demir fosfat batareýalarynyň öz-özünden - çykaryş tizligi, adatça, 3% -den pesdir.
Ekologiýa taýdan arassa,düzüminde gurşun, kadmium, simap ýa-da beýleki zyýanly maddalar ýok we daşky gurşawy hapalamaýar.
Memoryat täsiri ýok.Effectat täsiri, doly zarýad berilmezden ýa-da doly zarýad berilmezden ozal güýçlendirilende batareýanyň kuwwatynyň peselýän hadysasyna degişlidir (ýadyň täsiri kuwwat peselmeýär). Lityum {{1} ion ion batareýalarynyň ýat täsiri ýok.
Howpsuzlyk.Lityum {{0} ion ion batareýalary, köplenç uglerod materiallaryny negatiw elektrod hökmünde ulanýarlar, bu metal litiýiňkä ýakyn elektrod potensialyna eýe. Lityum ionlary uglerodyň tersine biri-biri bilen baglanyşyp we bölünip biler, litiý metalyň çökdürilmeginiň ähtimallygyny ep-esli azaldar we batareýanyň howpsuzlygyny ep-esli ýokarlandyryp biler. Soňky ýyllarda ýalyn {{3} ard yza çekiji goşundylar, ýalyn {{4} ard saklaýjy bölüjiler, PTC (polo positiveitel temperatura koeffisiýenti) enjamlary, partlama - subutnama klapanlary, batareýany dolandyrmak ulgamlary we beýleki tehnologiýalar litiý {{6} ion ion batareýalarynyň aşa ýokary howpsuzlygyny üpjün etdi.
Uzyn aýlaw ömri.Lityum {{0} ion ion batareýalarynyň aýlaw ömri, adatça, 500 siklden gowrak. Lityum demir fosfat batareýalarynyň aýlaw ömri, adatça, 2000-3000 sikl. Cycleokary sikl ukyby bolan (litiý titanat ýaly) anod material ulgamlary bilen gabat gelende, 10,000-den gowrak sikl gazanyp bolar. Bu, litiý demir fosfat batareýalaryny energiýa saklaýan batareýa ulgamlary we uly - göwrümli ESS taslamalary üçin iň gowy saýlama edýär.
