tin tức công ty về 【Pin BAIDUN】 Tuổi thọ pin lithium bậc ba và ưu nhược điểm

Tóm lược

Pin lithium bậc ba là gì?Trong tự nhiên, liti là kim loại nhẹ nhất, có khối lượng nguyên tử nhỏ nhất.Trọng lượng nguyên tử của nó là 6,94g / mol, và ρ = 0,53g / cm3.Lithi hoạt động hóa học, dễ mất điện tử và bị oxi hóa thành Li +, vì vậy thế điện cực tiêu chuẩn là âm nhất, -3,04

Pin lithium bậc ba là gì?

Trong tự nhiên, liti là kim loại nhẹ nhất, có khối lượng nguyên tử nhỏ nhất.Khối lượng nguyên tử của nó là 6,94g / mol và ρ = 0,53g / cm3.Lithi hoạt động hóa học dễ mất điện tử và bị oxi hóa thành Li +.Do đó, thế điện cực tiêu chuẩn là âm nhất, -3,045V, và đương lượng điện hóa là nhỏ nhất, 0,26g / Ah.Những đặc điểm này của liti xác định rằng nó là một vật liệu rất có năng lượng riêng cao.Pin lithium bậc ba đề cập đến pin thứ cấp lithium sử dụng ba oxit kim loại chuyển tiếp là niken, coban và mangan làm vật liệu điện cực dương.Nó tích hợp đầy đủ hiệu suất chu trình tốt của oxit liti coban, công suất cụ thể cao của niken liti và độ an toàn cao và chi phí thấp của liti manganat.Nó sử dụng các phương pháp trộn, pha tạp, phủ và sửa đổi bề mặt ở cấp độ phân tử để tổng hợp niken.Coban, mangan và các oxit xenlít hỗn hợp tổng hợp đa nguyên tố khác.Là loại pin sạc lithium-ion được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi.

Tuổi thọ pin lithium bậc ba

Cái gọi là tuổi thọ pin lithium đề cập đến dung lượng của pin giảm xuống còn 70% dung lượng danh nghĩa (dung lượng pin ở nhiệt độ phòng 25 ° C, áp suất khí quyển tiêu chuẩn và được xả ở 0,2C) sau một khoảng thời gian, mà có thể coi là cuối đời.Trong ngành công nghiệp, tuổi thọ chu kỳ thường được tính bằng số chu kỳ sạc đầy và xả pin lithium.Trong quá trình sử dụng, bên trong pin lithium có thể xảy ra phản ứng điện hóa không thuận nghịch dẫn đến giảm dung lượng như phân hủy chất điện phân, làm mất hoạt tính của vật liệu hoạt động, cấu trúc điện cực dương và âm bị sụp đổ, giảm với số lượng các ion liti được đưa vào và chiết xuất, v.v.Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng tốc độ phóng điện cao hơn sẽ dẫn đến sự suy giảm công suất nhanh hơn.Nếu dòng phóng điện thấp hơn, điện áp của pin sẽ gần với điện áp cân bằng và có thể giải phóng nhiều năng lượng hơn.

Tuổi thọ lý thuyết của một pin lithium bậc ba là khoảng 800 chu kỳ, đây là mức trung bình trong số các loại pin lithium có thể sạc lại được trên thị trường.Lithium iron phosphate là khoảng 2.000 chu kỳ, trong khi lithium titanate được cho là có thể đạt đến 10.000 chu kỳ.Hiện tại, các nhà sản xuất pin chính thống hứa hẹn hơn 500 lần (sạc và xả trong điều kiện tiêu chuẩn) trong các thông số kỹ thuật của pin bậc ba của họ.Tuy nhiên, sau khi các pin được lắp ráp thành một bộ pin, do các vấn đề về tính nhất quán, điện áp chính và điện trở bên trong không thể hoàn toàn giống nhau, và vòng đời của nó là khoảng 400 lần.Nhà sản xuất khuyến nghị rằng cửa sổ sử dụng SOC là 10% ~ 90%.Không nên sạc và xả sâu, nếu không nó sẽ gây ra thiệt hại không thể phục hồi cho cấu trúc tích cực và tiêu cực của pin.Nếu tính theo điện tích cạn và phóng điện nông thì vòng đời ít nhất sẽ là 1000 lần.Ngoài ra, nếu pin lithium thường xuyên được xả trong môi trường tốc độ cao và nhiệt độ cao, tuổi thọ của pin sẽ giảm mạnh xuống dưới 200 lần.

Ưu điểm và nhược điểm của pin lithium bậc ba

Pin lithium bậc ba tương đối cân bằng về dung lượng và độ an toàn, và là loại pin có hiệu suất tổng thể tuyệt vời.Chức năng chính, ưu điểm và nhược điểm của ba nguyên tố kim loại như sau:

Co3 +: Giảm không gian trộn cation, ổn định cấu trúc phân lớp của vật liệu, giảm giá trị trở kháng, tăng độ dẫn điện, cải thiện hiệu suất chu kỳ và tốc độ.

Ni2 +: có thể làm tăng dung tích của vật liệu (tăng mật độ năng lượng thể tích của vật liệu), và do bán kính của Li và Ni tương tự nhau, Ni quá nhiều cũng sẽ gây lẫn lộn liti và niken do hiện tượng lệch li của Li. , và nồng độ của các ion niken trong lớp liti Giá trị càng lớn thì liti càng khó phân hóa trong cấu trúc phân lớp, dẫn đến hiệu suất điện hóa kém.

Mn4 +: Không chỉ có thể giảm chi phí vật liệu mà còn có thể cải thiện độ an toàn và ổn định của vật liệu.Tuy nhiên, hàm lượng Mn quá cao sẽ dễ hình thành pha spinel và phá hủy cấu trúc phân lớp, làm giảm dung lượng và giảm chu kỳ.

Mật độ năng lượng cao là lợi thế lớn nhất của pin lithium bậc ba và nền tảng điện áp là một chỉ số quan trọng về mật độ năng lượng của pin, xác định hiệu suất cơ bản và giá thành của pin.Nền điện áp càng cao thì dung lượng riêng càng lớn, vì vậy cùng một khối lượng, trọng lượng và thậm chí cùng một Ampe, pin lithium chất liệu bậc ba có nền điện áp cao hơn có tuổi thọ pin dài hơn.Nền tảng điện áp phóng điện của pin lithium bậc ba duy nhất cao tới 3,7V, lithium iron phosphate là 3,2V và lithium titanate chỉ là 2,3V.Vì vậy, từ góc độ mật độ năng lượng, pin lithium bậc ba tốt hơn lithium iron phosphate, lithium manganate hoặc Lithium titanate có lợi thế tuyệt đối.

Độ an toàn kém và vòng đời ngắn là những thiếu sót chính của pin lithium bậc ba, đặc biệt là hiệu suất an toàn, là yếu tố chính đã hạn chế khả năng kết hợp quy mô lớn và các ứng dụng tích hợp quy mô lớn của chúng.Một số lượng lớn các cuộc thử nghiệm thực tế cho thấy rất khó để pin bậc ba có dung lượng lớn hơn vượt qua các bài kiểm tra an toàn như châm cứu và sạc quá mức.Đây cũng là lý do tại sao nhiều nguyên tố mangan thường được đưa vào pin dung lượng lớn, hoặc thậm chí trộn lẫn với lithium manganate.Tuổi thọ chu kỳ 500 lần là ở giữa pin lithium, vì vậy lĩnh vực ứng dụng chính của pin lithium bậc ba là các sản phẩm điện tử tiêu dùng như kỹ thuật số 3C.