Полное руководство по троичной литиевой батарее
Использование литиевых батарей в последние годы росло в геометрической прогрессии, и ожидается, что к 2027 году мировой рынок достигнет $53,3 миллиарда долларов США. Тройная литиевая батарея становится все более популярным выбором для тех, кто ищет надежные и эффективные решения для хранения энергии. В этом подробном руководстве будет представлен подробный обзор этой важной технологии, рассмотрены ее преимущества по сравнению с другими вариантами, а также даны практические советы о том, как лучше всего ее развернуть.
тройной литиевые батареи имеют ряд преимуществ включая повышенную безопасность, улучшенные характеристики и экономическую эффективность по сравнению с традиционными свинцово-кислотными или никель-кадмиевыми технологиями. Они также обладают высокой модульностью и масштабируемостью благодаря своему форм-фактору, что позволяет им удовлетворять широкий спектр требований к электропитанию, от небольших приложений до крупных промышленных установок.
Вооружая читателей пониманием основных принципов и доступных ресурсов, находящихся в их распоряжении, мы надеемся вселить уверенность в любого, кто ищет дополнительную информацию об этой захватывающей новой разработке в области технологии накопления энергии.
Что такое троичная литиевая батарея?
тройной литий Батарея — это тип перезаряжаемой батареи, в которой для работы используются три различных компонента. Для выработки энергии в нем используются материалы электролита, катода и анода. Этот тип аккумуляторов имеет преимущества перед традиционными свинцово-кислотными аккумуляторами благодаря высокой плотности энергии и возможности быстрой зарядки. Большинство тройных литиевых батарей, представленных сегодня на рынке, изготовлены из солей никеля, кобальта и соли марганца.
Принципы работы этих элементов включают использование химических реакций между электролитами, анодами и катодами при контакте друг с другом. Заряженные положительно заряженные ионы движутся через жидкие электролиты к отрицательному электроду, в то время как отрицательно заряженные ионы проходят тот же путь, но наоборот, к положительному электроду. Этот процесс создает электрический ток, который можно использовать в качестве источника питания. Кроме того, тройные литиевые батареи имеют более низкую скорость саморазряда, чем их аналоги, что обеспечивает более длительный срок хранения без потери зарядной емкости.
Технические параметры тройного лития
| Индикаторы | Параметр |
| Номинальные напряжения | 3,7 В |
| Рабочее напряжение | 3,6-4,3 В |
| Плотность энергии | 170-200Втч/кг |
| Стандартный постоянный ток разряда | 0,2с |
| Максимальный непрерывный ток разряда | 1С |
| Напряжение защиты от перезарядки | 4,325 ± 0,025 В |
| Напряжение защиты от переразряда | 2,5 ± 0,05 В |
| Диапазон рабочих температур | –20 ~ 60 ℃ |
| Цикл жизни | 800 |
Преимущества тройной литиевой батареи
(1) Хорошие характеристики при низких температурах
«Относительная емкость при 25°С» относится к отношению разрядной емкости при различных температурах к разрядной емкости при 25°С.
Это значение может точно отражать снижение срока службы батареи при различных температурных условиях. Чем ближе к 100%, тем лучше производительность батареи.
Из эксперимента на рисунке ниже видно, что характеристики разряда тройной литиевой батареи являются лучшими, когда температура составляет 25 ° C в качестве эталона.
Даже при низкой температуре -20°C он все еще может поддерживать разрядную емкость более 70%, в то время как другие литий-ионные батареи могут поддерживать емкость до 50%-60%.
| Температура (℃) | Емкость (Ач) | Разгрузочная платформа(V) | Относительная емкость при 25°C |
| 55 | 8.581 | 3.668 | 96.36% |
| 25 | 8.636 | 3.703 | 100% |
| -20 | 6.058 | 3.411 | 70.14% |
(2) Высокая плотность энергии
В настоящее время, согласно соответствующим данным, плотность энергии цилиндрической батареи из тройного материала 18650 достигла 232 Втч/кг и в будущем будет увеличиваться до 293 Втч/кг.
Более того, для бытовых электромобилей батареи с низкой плотностью энергии не только будут занимать больше места, но и будут тяжелее, а срок службы батарей при использовании сильно пострадает.
Поэтому, условно говоря, тройная литиевая батарея экономит больше места, чем другие батареи, и в то же время решает проблему лишнего веса.
(3) Более высокая эффективность зарядки
В настоящее время более распространенным методом зарядки на рынке является зарядка постоянным током и постоянным напряжением. Как правило, заряд постоянным током используется в начале зарядки. В это время ток больше, а эффективность зарядки относительно выше. После того, как напряжение достигнет определенного значения, уменьшите ток и перейдите на зарядку постоянным напряжением, чтобы аккумулятор можно было заряжать более полно.
Из приведенной ниже таблицы видно, что когда тройная литиевая батарея заряжается ниже 10°C, нет очевидной разницы в коэффициенте постоянного тока. Когда скорость зарядки выше 10C, он все еще может поддерживать постоянный коэффициент тока более 50%, в то время как другие батареи нельзя заряжать даже при скорости выше 10C.
| Ток зарядки (Ач) | Емкость постоянного тока (Ач) | Общая емкость (Ач) | Постоянная токовая мощность/общая мощность |
| 7.50 | 8.21 | 8.62 | 95.24% |
| 37.50 | 7.17 | 8.54 | 84.01% |
| 75.00 | 6.42 | 8.58 | 74.82% |
| 112.50 | 5.65 | 8.60 | 65.71% |
| 150.00 | 4.55 | 8.62 | 52.75% |
Недостатки троичных литиевых батарей
Тройные литиевые батареи имеют ряд недостатков, которые необходимо учитывать перед внедрением. Наиболее распространенными из них являются стоимость, долговечность и безопасность.
- Высокая стоимость: По сравнению с традиционной литий-ионной химией цена тройных литиевых батарей относительно высока.
- Короткий срок службы: Срок службы тройных литиевых батарей обычно короче, чем у других типов перезаряжаемых химических батарей, всего около 500-800 циклов.
- Плохая безопасность: Из-за использования различных электродных материалов в тройных литиевых батареях при разных температурах будут происходить различные степени химических реакций, поэтому существует больший риск теплового разгона. Кроме того, они выделяют значительно больше тепла, чем другие химические вещества во время работы и зарядки, поэтому при использовании в определенных условиях может потребоваться дополнительное охлаждение.
Сравнение троичной литиевой батареи и другой батареи
Литий-ионные батареи включают литий-полимерные батареи (Li-PO), батареи lifepo4 (LFP) и тройные литиевые батареи (NCM).
(1) Сравнение плотности энергии
Тройные литиевые батареи и батареи LiFePO4 — два популярных типа перезаряжаемых батарей. При принятии решения о том, какой тип батареи использовать для конкретного приложения, важно учитывать плотность энергии. Тройные литиевые батареи имеют более высокую плотность энергии, чем батареи LiFePO4, а это означает, что в том же объеме можно хранить больше энергии. Это делает их идеальными для приложений, где ограничения по размеру или весу ограничивают доступную емкость.
Плотность энергии также варьируется в зависимости от других факторов, таких как температура, скорость заряда и глубина разряда. Вообще говоря, тройные литиевые батареи имеют тенденцию сохранять высокую плотность энергии лучше, чем батареи LiFePO4, в различных условиях. Это позволяет им обеспечивать более высокий уровень производительности в течение более длительных периодов времени без ущерба для производительности и стабильности. В результате их часто выбирают для приложений, требующих стабильно высокой производительности в течение длительных периодов времени.
(2) Сравнение безопасности
Жидкий электролит в тройных литиевых батареях легко воспламеняется и взрывоопасен. При длительном использовании легко вызвать тепловой разгон, а рост литиевых дендритов во время зарядки и разрядки легко пробить сепаратор, что приведет к короткому замыканию батареи и угрозе безопасности.
Литий-железо-фосфатные батареи обладают такими преимуществами, как устойчивость к высоким температурам, высокая безопасность и стабильность, а также лучшие циклические характеристики при реальном использовании.
(3) Низкотемпературное сопротивление
Начнем с того, что тройные литиевые батареи, как известно, более устойчивы к экстремальным температурам, чем батареи lifepo4. В частности, они, как правило, лучше себя чувствуют при экстремально низких температурах; в то время как оба типа достигают максимальной скорости разряда около -20°C (или ниже), тройные литиевые батареи поддерживают более высокие уровни напряжения, а также гораздо более низкие скорости саморазряда по сравнению с батареями lifepo4. Это обеспечивает повышенную надежность и устойчивость во время зимних или арктических операций, где может присутствовать более холодный климат.
(4) Сравнение жизни
Жизненный цикл батареи является важным фактором, который следует учитывать при сравнении тройных литиевых батарей и батарей LiFePO4. Количество циклов зарядки, которые могут выдержать элементы, прежде чем их емкость упадет ниже определенного уровня, определяет, как долго они прослужат в данных условиях. Ожидается, что тройные литиевые батареи будут иметь немного меньший срок службы, чем LiFePO4, всего 500-800 циклов в целом. Для сравнения, LiFePO4 предлагает от 1000 до 5000 циклов. На эту разницу могут влиять другие факторы, такие как температура, но обычно она не слишком значительна.
(5) Стоимость
«Кобальтовый элемент» в материале положительного электрода тройной литиевой батареи представляет собой драгоценный металл, который имеет высокую стоимость, а срок службы тройной литиевой батареи невелик, что еще больше увеличивает стоимость. Поскольку батарея lifepo4 не содержит материалов из драгоценных металлов, стоимость сырья может быть очень низкой. Аккумулятор состоит из lifepo4, аккумуляторные элементы относительно просты, а вспомогательное оборудование не нуждается в особой защите. Поэтому тройные литиевые батареи обычно дороже, чем батареи lifepo4.
Как правильно зарядить тройную литиевую батарею?
Зарядка тройки литиевая батарея является важной частью ее обслуживания. Чтобы аккумулятор работал оптимально и оставался исправным, важно понимать, как его правильно заряжать.
Ниже приведены несколько ключевых моментов при зарядке тройной системы. литиевая батарейка:
- Заряжайте с помощью зарядного устройства, подходящего для вашей конкретной модели аккумулятора - разные модели имеют разные требования.
- Внимательно следите за температурой во время зарядки; перегрев может привести к необратимому повреждению и даже пожару.
- Избегать перезарядка так как это значительно снизит производительность жизненного цикла.
- Убедитесь, что напряжение постоянно находится в пределах указанных диапазонов; за их пределами может привести к катастрофическому отказу.
Также рекомендуется использовать специализированное программное обеспечение, которое отслеживает состояние заряда (SOC) или другие параметры в режиме реального времени и выдает предупреждения, если какие-либо значения превышают пороговые уровни или слишком резко падают ниже них. Это помогает отслеживать условия, связанные с безопасностью, потерей емкости, сроком службы и т. д. во время зарядки аккумулятора. Кроме того, частая калибровка измерений внутренних параметров позволяет более точно отслеживать изменения и обеспечивает лучший контроль над всем процессом.
Правильная процедура зарядки должна включать соответствующую подготовку, такую как проверка того, что жидкость не попала в элементы, проверка аккумуляторов на необходимость ремонта или замены, надлежащая очистка контактов перед их подключением к зарядным устройствам и т. д. Также очень важен послезарядный мониторинг любых отклонений или несоответствий в показаниях через регулярные промежутки времени после отключения от источников питания. В случае их обнаружения квалифицированный персонал должен немедленно устранять их. Надлежащий уход за тройной литиевой батареей может помочь существенно продлить срок ее службы и предотвратить износ из-за неправильного использования или неправильного обращения.
Безопасны ли тройные литиевые батареи?
Безопасность является первостепенным приоритетом при рассмотрении вопроса об использовании тройных литиевых батарей. Они разработаны, чтобы быть надежными, долговечными и безопасными для потребителей, предприятий и других организаций. Для обеспечения их безопасности в эксплуатации предпринят ряд мер.
Во-первых, такие функции, как устройства защиты от перезарядки (OCP), схемы ограничения тока (CLC) и системы контроля температуры (TCS), помогают предотвратить чрезмерное накопление тепла во время циклов зарядки или разрядки. Кроме того, многие из этих компонентов изготовлены из огнеупорных материалов, содержащих химические вещества, замедляющие горение, которые дополнительно защищают от потенциального повреждения в результате пожаров или взрывов.
Кроме того, все тройные литиевые аккумуляторные элементы должны пройти строгие тесты качества перед выпуском на рынок; сюда входит проверка на устойчивость к короткому замыканию; стабильность напряжения под нагрузкой; жизненный цикл; характеристики заряда/разряда; рабочие температуры и параметры безопасности, такие как сопротивление ударной нагрузке.
Сочетание строгих производственных стандартов и сложных встроенных защитных механизмов означает, что пользователи могут быть уверены в безопасном функционировании своих тройных литиевых батарей. В дополнение к этому неотъемлемому уровню безопасности, необходимо всегда правильно следовать инструкциям по использованию, чтобы максимизировать безопасность и долговечность.
Как хранить тройные литиевые батареи?
Тройные литиевые батареи должны храниться надлежащим образом, чтобы обеспечить максимальный срок службы и производительность. Температура является основным фактором, так как хранение батареи при слишком высокой или низкой температуре может привести к необратимому повреждению. Поэтому все тройные литиевые батареи в идеале следует хранить при температуре 10–40°C (50–104°F). Также важно держать эти клетки подальше от прямых солнечных лучей и любого другого источника тепла или сильного холода.
Кроме того, важно, чтобы аккумуляторы не разряжались ниже 10% State of Charge (SoC) во время хранения; это предотвратит необратимую потерю емкости из-за глубокого циклического разряда. Для максимальной безопасности уровень заряда должен оставаться выше 50% SoC до перевода в режим длительного хранения. Кроме того, при помещении их на кратковременное хранение на срок менее одного месяца уровни заряда должны оставаться выше 20%. Эти меры предосторожности гарантируют, что батарея останется исправной на протяжении всего срока службы.
Область применения тройной литиевой батареи
(1) Область электромобилей
В последние годы индустрия производства электромобилей руководствуется текущей политикой, и стоимость литий-ионных аккумуляторов продолжает снижаться, а процесс замены литий-ионных аккумуляторов ускорился.
Основными типами литиевых батарей для электромобилей являются тройные батареи и их литий-ионно-фосфатные гибридные аккумуляторные батареи. Тенденция развития электромобилей будет способствовать развитию рынка сбыта тройных полимерных аккумуляторов.
(2) Индустрия технологий хранения энергии
В настоящее время рынок сбыта литиевых батарей для хранения энергии в моей стране все еще находится на стадии развития, и поскольку литиевые батареи для хранения энергии в основном аккумуляторы lifepo4, и применение тройных батарей меньше, тенденция развития текущего рынка продаж литиевых батарей для хранения энергии относительно ограничена.
С тенденцией развития литиевая батарея для хранения энергии рынке, экономика будущего вступает в процесс быстрого роста. Поскольку технология хранения энергии увеличивает долю рынка тройных батарей, продажи тройных материалов в индустрии литиевых батарей для хранения энергии будут относительно увеличиваться.
(3) Такие области, как подметальные роботы, дроны и интеллектуальные носимые устройства.
В настоящее время с повышением уровня жизни, неуклонным ростом потребления домохозяйств и улучшением потребительских привычек бесконечным потоком появляются новые продукты, такие как интеллектуальные подметальные роботы, дроны и умные носимые устройства.
В связи с постепенным улучшением характеристик, теплостойкости и запаса прочности тройной системы циркуляции материалов, а также ее ценовым преимуществом, удельным весом работоспособности и другими достоинствами и недостатками.
(4) Индустрия пневматических инструментов
В настоящее время маркетинг пневматических инструментов прошел через весь процесс замены традиционных пневматических инструментов литиевыми электрическими инструментами, увеличения производства одиночных пневматических инструментов и расширения производства литиевых электрических приборов.
Тройные батареи используются в пневматических инструментах, особенно большинство пневматических инструментов среднего и низкого уровня изготовлены из тройных материалов.
Утилизация троичных литиевых батарей
Переработка тройных литиевых батарей в основном предназначена для извлечения тяжелых цветных металлов с относительно высокой стоимостью, таких как кобальт и литий.
В то же время он также снижает загрязнение окружающей среды и отвечает требованиям политики в отношении экологичности, низкого уровня выбросов углерода, энергосбережения и защиты окружающей среды.
Таким образом, экономические и экологические преимущества замечательны, и в то же время решаются проблемы нехватки ресурсов и загрязнения окружающей среды.
Основные этапы процесса мокрого восстановления выведенных из эксплуатации тройных электродов литиевых батарей включают предварительную обработку, предварительную обработку, выщелачивание ценных металлов, а также разделение и извлечение ценных металлов.
Предварительная обработка
То есть физически выгрузить и разобрать тройные отходы. литиевая батарейка.
Состояние заряда списанных литий-ионных аккумуляторов неравномерно, и будет разная степень остаточной мощности. Литий-ионные аккумуляторы находятся в заряженном состоянии и при разборке более подвержены самовозгоранию, короткому замыканию, взрыву и другим опасным явлениям.
Поэтому с точки зрения безопасности необходимо полностью разрядить аккумулятор перед его разборкой.
Способ 1: Выполните физический разряд на зарядно-разрядном приборе.
Способ 2: Замочите в солевом растворе определенной концентрации до полной разрядки.
Полностью разряженные аккумуляторные блоки разбирают и сортируют отдельные элементы, а отдельные элементы сортируют корпус батареи, электрод, диафрагму и т. д.
Будущее развитие троичной литиевой батареи
Тройные литиевые батареи стали доминирующей силой в аккумуляторной промышленности благодаря своим превосходным характеристикам, компактному форм-фактору и увеличенному сроку службы. Таким образом, многие ведущие производители литиевых батарей в мире вкладывают значительные средства в исследования и разработки технологии тройных литиевых батарей, уделяя все больше внимания оптимизации конструкции для более высокой плотности энергии. Учитывая постоянное совершенствование протоколов безопасности и материаловедения, вполне вероятно, что будущие поколения троичных литиевых батарей будут более мощными чем существующие модели.
Можно использовать различные стратегии для улучшения характеристик тройных литиевых батарей при сохранении их легких характеристик. Например, замена более тяжелых компонентов более легкими или использование усовершенствованной формулы электролита может привести к повышению эффективности и сокращению времени перезарядки. Кроме того, исследователи изучают, как добавки, включенные в материал катода, могут помочь увеличить выходную мощность и максимизировать емкость заряда. Наконец, связующие системы, состоящие из новых полимеров, могут обеспечивать большую стабильность по сравнению с традиционными связующими, используемыми в современных конструкциях.
Ясно, что есть много многообещающих направлений, которые стоит изучить, когда речь идет о разработке тройных литиевых батарей следующего поколения. Постоянные инновации в этой области, несомненно, приведут к появлению на рынке новых продуктов, которые лучше подходят для различных областей применения, от бытовой электроники до автомобильных силовых агрегатов. Благодаря настойчивым усилиям по созданию эффективных решений, способных удовлетворить нашу постоянно растущую потребность в надежных источниках энергии, эти достижения, несомненно, со временем принесут пользу обществу в целом.
Подведем итог
Тройная литиевая батарея — многообещающая технология, которая в последние годы привлекает повышенное внимание. В этой статье был представлен обзор его преимуществ, недостатков и областей применения, чтобы дать читателям всестороннее представление о технологии. Также обсуждался состав электролита, требования к хранению и варианты переработки для этого типа батарей.
Предполагается, что к 2030 году размер мирового рынка тройных литиевые батареи достигнут $18 миллиардов долларов США в семь раз выше сегодняшней рыночной стоимости. Этот значительный рост демонстрирует растущий интерес со стороны исследователей и предприятий, которые осознают потенциальные преимущества, связанные с этими батареями.
В заключение, тройные литиевые батареи открывают захватывающие возможности для тех, кто интересуется возобновляемыми источниками энергии и источниками энергии. Тщательно изучив их характеристики, компании могут принимать обоснованные решения о том, как лучше всего включить их в свою деятельность или продукцию. Исследователи должны продолжать изучать способы улучшения существующих конструкций, а также создавать новые приложения, чтобы полностью реализовать потенциал этой передовой технологии.
Выберите лучший аккумулятор для вашей солнечной системы
В области аккумуляторных батарей доминируют литий-железо-фосфатные батареи из-за их высокой безопасности и стабильности, относительной простоты. производственный процесси не требует обслуживания, легче удовлетворить потребности обычных домохозяйств в электроэнергии.
ХАРВЕЙПОУ производитель аккумуляторов lifepo4 стремится создать лучшую солнечную батарею, полностью способствуя глобальной защите окружающей среды и развитию энергетики.
Все системы хранения энергии собраны с CATL-ячейки, с частотой циклов более 8500 раз, 90% DOD и совместимостью с более чем 20 основными брендами инверторов на рынке.
Интеллектуальная система BMS сочетается со светодиодным дисплеем и функцией Bluetooth, обеспечивая многочисленные гарантии безопасности при повседневном использовании.
В то же время, ХАРВЕЙПОУ 68 основных технических команд также могут настраивать уникальные системы хранения солнечной энергии для вас предоставляет услуги OEM/ODM и 12-ЛЕТНЯЯ ГАРАНТИЯ.