O le a le uiga o Ma'a Lithium-ion?

Malosiaga ma Malosiaga Fa'aeletise ole Lithium-Ion Materials Battery

I le taimi o le fa'aogaina o -fa'agai'uga o ma'a lithium-iona, na'o mea gaioi o le fa'aeletise lelei ma le leaga e maua le lithium-ion intercalation/deintercalation tali, ae o le electrolyte ma isi mea e le fa'aaogaina. O le mea lea, o le malosi e mafai ai ona toe fa'afesoota'i/fa'a'ese'ese mea fa'aeletise lelei ma mea leaga e iloa ai le matala -voltage o le ma'a, ma o le aofa'i o ion lithium e feso'ota'i/deintercalating e iloa ai le gafatia o mea o lo'o galue. O le tele o tagata gaosi ma'a lithium-i le lalolagi atoa ma tagata fa'atau ma'a lithium-o lo'o fa'alagolago i nei uiga fa'aletino e maua ai le tele o le gaosiga ma le fa'atinoina o oloa.

Mo le electrode le lelei, o le tali e tupu e tusa ai ma le Fa'atusa (1.2). I le mole o le kaponi (12g), o le maualuga o le 1/6 mol o lithium ions e mafai ona faʻafesoʻotaʻi. O le mea lea, o le theoretical gafatia faapitoa o carbon mea electrode le lelei o
1/6(mol)×96485(Faraday tumau,C/mol)/12(g)=3400C/g=372(mA·h/g) (1.5)

I le faʻaaogaina i aso taʻitasi, mafaufau i le gau o le lithium ona o le adsorption ma le faʻavaeina o le eletise eletise eletise (SEI) ata tifaga, o le gafatia faʻapitoa e mafai ona ausia o mea carbon e 300-345 mA · h / g. O kamupani ta'uta'ua o le lithium-ion e maua ai le tulaga lea e ala i le fa'aogaina lelei o kalafi ma faiga fa'apipi'i sa'o.

Mo mea lelei eletise, o lona gafatia e faʻalagolago i le aofaʻi o ion lithium e mafai ona maua mai / faʻaofi. Ave le LiCoO₂ e fai ma faʻataʻitaʻiga, e oʻo atu i le 1 mol o lithium ion ile mole ole LiCoO₂ e mafai ona auai i le tali. O le mea lea, o le tulaga faʻapitoa faʻapitoa ole LiCoO₂ (relative molecular mass 97.86) e
1(mol)×96485(C/mol)/97.86(g)=985.95C/g=273.9(mA·h/g) (1.6)

I le faʻataʻitaʻiga, ina ia faatumauina le mautu tioata o mea LiCoO₂, e masani lava naʻo le 30%-60% o le lithium ion e auai i le tali. O le mea lea, o le malosi faʻapitoa o mea LiCoO₂ o le 137-164 mA·h/g. O le tele o le lithium -ion battery OEM gaosi oloa e pulea le loloto o le tau ma le fa'asa'oina e ala i le BMS maualuga e fa'ateleina ai le ola o le ta'amilosaga a'o fa'amautinoa le saogalemu.

Mo le lithium iron phosphate, 1 mol o lithium ions i mole o lithium iron phosphate e mafai ona auai atoatoa i le tali. O le mea lea, o le tulaga faʻapitoa ma le malosi faʻapitoa o le lithium iron phosphate material (relative molecular mass 157.8) e
1(mol)×96485(C/mol)/157.8(g)=611.44C/g=169.8(mA·h/g) (1.7)

I le natura, o le tulaga masani redox gafatia o Li/Li⁺ e aupito maualalo, e o'o i -3.04 V (vs. masani hydrogen electrode). Mo mea eletise eletise leaga, o le gafatia o le faʻaaogaina o le lithium-ion ma le faʻaofiina e lata ane i le malosi o le Li / Li⁺. E tusa ai ma aʻoaʻoga eletise, i le vevela o le potu, o le eletise eletise E o le eletise le lelei o le carbon

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

o fea
E tikeri - tulaga fa'aeletise tulaga;
C(Li⁺) - fa'atonuga o ion lithium i le vaifofo eletise;
C(Li,C₆) - fa'atonuga o ion lithium i le kaponi eletise leaga.

Pe a latalata le maualuga o le lithium ion i le vaifofo ma i le kaponi electrode le lelei, o le eletise eletise o le eletise leaga e tutusa ma le tulaga faʻaitiitiga tulaga E tikeri. E masani lava, o le faʻaogaina o le lithium ion i le electrolyte e faʻamautu, o lea la o suiga i le lithium ion concentration i le eletise eletise le lelei o le a mafua ai suiga i le eletise le lelei. Ole taimi nei e leai se auala lautele e fa'atatau ai le fa'atatau tonu o le malosi ole Li/C₆ fa'atasi ai ma tau eseese x. E masani ona fuafuaina fa'ata'ita'i. O fa'ata'ita'iga ua fa'aalia ai o le fa'amama fa'amama o mea e fa'atatau i le kalafi-e masani ona fesuisuia'i i le va o le 0–0.4 V (vs. Li/Li⁺), ma fa'afaigofie ai mea fa'aeletise le lelei mo fa'aoga. Fa'ata 1.2 o lo'o fa'aalia ai le fua masani-tu'u'esega uiga pi'opi'o o se kalafi eletise leaga.

Mo mea fa'aeletise lelei LiCoO₂, o le fa'agasologa o feso'ota'iga/deintercalation o le lithium ose -fa'agai'i e tasi. A'o suia le fa'aogaina o le lithium ion i mea eletise lelei, e suia fo'i le gafatia o le eletise lelei. Mafaufau i le maualuga o le lithium ion i le electrolyte o le 1 mol / L, mo le tali i le Fa'atusa (1.1), o le lelei eletise eletise E o le.

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

o fea
E tikeri - tulaga fa'aeletise tulaga;
C(LiCoO₂) - fa'atonuga o le LiCoO₂ i le mea fa'aeletise lelei;
C(Li⁺,CoO₂) - fa'asalaina o le Li⁺ ma le CoO₂ i le mea eletise lelei;
A'o maua mai iona lithium, o le malosi eletise lelei o lo'o fa'aalia ai le aga'i i lalo.

O le fa'agaioiina o -fa'agaoioiga o le fa'asa'oina o mea o le lithium iron phosphate o le fa'aliliuina lea mai le lithium iron phosphate i le iron phosphate pe a mae'a fa'amama.

O le tali i le lithium iron phosphate electrode o
LiFePO₄ ↔ FePO₄ + Li⁺ + e⁻ (1.10)

O lona lithium-ion intercalation/deintercalation process e lua-fa'agaiuga. O le mea lea, o suiga i le lithium ion concentration i mea eletise eletise lelei e le afaina ai le suiga o le eletise lelei. O lona tulaga paleni e

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

O le faʻaogaina o mea mama mama o le 1. Faʻavae i luga o ona faʻamaufaʻailoga thermodynamic, o le gafatia o le paleni o le 3.4 V.

Ole fua masani-o le fa'aosoina o mea ole lithium iron phosphate o lo'o fa'aalia ile Ata 1.3.

Uiga Fa'atinoga o Ma'a Lithium-Ion

Fa'atusatusa i isi ma'a, o ma'a lithium-iona o lo'o iai uiga nei e iloa lautele e le au fa'asoa ma'a lithium-ion ma tagata fa'apisinisi:

Malosi maualuga maualuga.Ole malosi ole malosi ole maa lithium-iona e o'o ile 100 W·h/kg ma le 200 W·h/L pe sili atu. O ma'a lithium-ion ternary cathode lata mai ua maua le malosi fa'apitoa o le 200 W·h/kg. O le fa'aogaina o mea fa'aanode maualuga-nickel silicon-ma le lithium-meamea cathode, o le malosi fa'apitoa e fa'amoemoe e o'o i le 400 W·h/kg ma le voluma malosi malosi 900 W·h/L, e sili mamao atu nai lo ma'a masani. O lea la, o ma'a lithium-o lo'o fa'aaogaina lautele i oloa fa'aeletonika feavea'i ma ta'avale eletise.

Matala maualuga -volta li'o.Ona o le fa'aogaina o vai e le o-aqueous organic solvents, o le tasi-volt voltage e o'o atu i le 3.6–3.8 V, lea e 2-3 fa'apei o le nickel-metal hydride po'o le nickel-cadmium maa. O le fa'aogaina lelei o mea e -voltage cathode e mafai ona fa'atuputeleina ai le voluma galue o se sela e tasi i le 4.5-5 V, o se tasi lea o mafua'aga taua mo le maualuga o le malosi o ma'a lithium-ion.

Mafai ona maualuga-tau totogi ma lafoa'i.Mo se fa'ata'ita'iga, o ma'a -malosi- lithium-iona uma o lo'o fa'aogaina polymer electrolytes e mafai ona maua le fua o le lafoa'i i luga atu o le 10C ma le saogalemu lelei; ma'a lithium-iona e fa'aogaina ai le lithium iron phosphate e mafai e le cathode ona maua le 100C fa'amama.

Maualalo -tulaga lafoa'i.I le vevela o le potu, o le -ta'i masina o le sasa'a o maa lithium-e masani lava e itiiti ifo i le 10%, e maualalo ifo nai lo maa nickel-metal hydride (15%) ma le afa o ma'a nickel-cadmium. Ole -tusa ole fa'a'ave'esea ole ma'a lithium iron phosphate e masani ona la'ititi ifo ile 3%.

Fa'alesiosiomaga,e leai se ta'ita'i, cadmium, mercury, po'o isi mea leaga, ma e le fa'aleagaina ai le si'osi'omaga.

Leai se aafiaga manatua.O le aafiaga o le manatua e faasino i le tulaga e faʻaitiitia ai le malosi o le maa pe a toe faʻaleleia aʻo leʻi faʻamalo atoa pe faʻaaogaina aʻo leʻi faʻatumu atoa (o le aʻafiaga o le manatua e le o le pala o le malosi). O maa Lithium-e leai se aafiaga manatua.

Lelei saogalemu.O maa Lithium-e masani ona fa'aogaina mea kaponi e fai ma eletise leaga, lea e iai le malosi fa'aeletise e latalata i le lithium metallic. Lithium ions e mafai ona toe faʻafesoʻotaʻi ma faʻamavae i le kaponi, faʻaitiitia ai le avanoa o le faʻaputuina o le uʻamea lithium ma faʻaleleia atili le saogalemu o le maa. I tausaga talu ai nei, o mea fa'aopoopo -mu, fa'amama -separators, PTC (positive temperature coefficient) masini, pa- valves, system management system, ma isi tekinolosi ua fa'amautinoa le maualuga o le saogalemu o maa lithium-ion.

Taamilomilo umi le ola.O le ta'amilosaga ola o ma'a lithium-e masani lava e sili atu i le 500 ta'amilosaga. O le ta'amilosaga ola o maa lithium iron phosphate e masani lava 2000-3000 taamilosaga. Pe a fa'atusaina ma faiga anode mea ma le maualuga ta'amilosaga gafatia (pei o le lithium titanate), sili atu i le 10,000 taamilosaga e mafai ona ausia. O le mea lea ua avea ai maa lithium iron phosphate ma filifiliga sili mo faiga e teu ai le malosi ma galuega tetele- ESS.