Tổng quan về pin lithium ternary

Có nhiều loại vật liệu cực âm cho pin lithium-ion. Theo các vật liệu catốt khác nhau, chúng có thể được chia thành oxit lithium coban, lithium manganate, vật liệu ternary, lithium iron phosphate và lithium titanate. Pin lithium ternary đề cập đến pin lithium sử dụng ba oxit kim loại chuyển tiếp là niken, coban và mangan làm vật liệu điện cực dương. Bởi vì nó kết hợp các ưu điểm của oxit liti coban, oxit niken liti và mangan liti, nên hiệu suất của nó tốt hơn bất kỳ vật liệu catốt thành phần nào ở trên. Phân tích thử nghiệm cho thấy ba nguyên tố có hóa trị khác nhau tạo thành cấu trúc siêu mạng và có tác dụng hiệp đồng rõ ràng giữa ba thành phần, giúp vật liệu ổn định hơn và nền phóng điện cao tới 3,6V, vì vậy nó được coi là trở nên có triển vọng nhất. Một trong những vật liệu điện cực dương. Pin ternary có các đặc tính điện hóa tuyệt vời như mật độ năng lượng cao, độ an toàn và ổn định tốt, hỗ trợ xả tốc độ cao, v.v., cũng như lợi thế về chi phí vừa phải. Nó đã được sử dụng rộng rãi và đã cho thấy tiềm năng phát triển mạnh mẽ trong lĩnh vực pin lithium năng lượng như rô bốt thông minh, phương tiện hậu cần AGV, máy bay không người lái và phương tiện năng lượng mới.


Hiện tại, nghiên cứu về vật liệu ternary chủ yếu tập trung vào việc chuẩn bị tiền chất, tổng hợp vật liệu và mối quan hệ giữa hiệu suất điện hóa và cấu trúc. Hầu hết các nguyên tố kim loại chuyển tiếp Ni, Co và Mn trong vật liệu này tồn tại ở trạng thái hóa trị lần lượt là +2, +3 và +4. Trong quá trình nạp và xả, chỉ có Ni2+/Ni4+ và Co3+/Co4+ trải qua các phản ứng điện hóa, còn Mn về cơ bản thì không. Tham gia phản ứng điện hóa chỉ đóng vai trò ổn định cấu trúc vật chất. Về phương pháp điều chế, các phương pháp tổng hợp thường được sử dụng trong công nghiệp bao gồm: phương pháp pha rắn ở nhiệt độ cao, phương pháp đồng kết tủa, phương pháp sol-gel, phương pháp tổng hợp thủy nhiệt, phương pháp đốt cháy, v.v. Vật liệu ternary là vật liệu cực âm của pin lithium với hiệu suất toàn diện tuyệt vời. Bằng cách thay đổi tỷ lệ mol của ba vật liệu trong một phạm vi nhất định và thêm các chất phụ gia tương ứng (chất kết dính, chất dẫn điện, bộ thu dòng, v.v.), nó có thể thu được trong một phạm vi nhất định. Một mặt, nó có các đặc tính hiệu suất vượt trội, chẳng hạn như pin lithium bậc ba năng lượng, pin lithium bậc ba dung lượng, pin lithium bậc ba nhiệt độ cực thấp, v.v.

Pin lithium polymer ternary
Pin lithium polymer bậc ba dùng để chỉ pin lithium có vật liệu điện cực dương bậc ba sử dụng niken coban lithium manganat (Li(NiCoMn)O2) và chất điện phân polyme dạng gel. Là một phương tiện vận chuyển cho chuyển động ion, chất điện phân thường bao gồm dung môi và muối lithium. Chất điện phân của pin thứ cấp lithium chủ yếu bao gồm chất điện phân lỏng, chất điện phân lỏng ion, chất điện phân polyme rắn và chất điện phân polyme dạng gel. Chất điện phân polyme dạng gel bao gồm polyme, dung môi hữu cơ và muối lithium, và được điều chế bằng cách trộn chất điện phân hữu cơ và ma trận polyme rắn. Do tồn tại ở dạng gel nên nó có ưu điểm của cả chất điện phân rắn và chất điện phân lỏng. Vì chất điện phân được giới hạn trong chuỗi polyme nên nó cũng có độ dẫn ion cao (lên đến 10%) trong phạm vi nhiệt độ rộng. -3S/cm). Ưu điểm lớn nhất của nó là độ bền cơ học cao của màng và màng cung cấp diện tích bề mặt lớn. Màng càng mỏng thì mật độ năng lượng càng cao vì có thể nhúng nhiều loài hoạt động hơn vào pin. Ngoài ra, độ ổn định điện hóa của nó cũng rất tốt, chịu được nhiệt độ cao. Hầu hết các loại pin nhiệt độ cao trên thị trường đều sử dụng chất điện phân polymer.

Pin lithium năng lượng ternary
Cái gọi là pin năng lượng có nghĩa là pin hỗ trợ tốc độ xả cao và dòng điện cao, có mật độ năng lượng cao và giải phóng nhiều năng lượng hơn trên mỗi đơn vị thời gian. Khả năng xả tốc độ đề cập đến khả năng duy trì dung lượng pin khi tốc độ sạc và xả tăng. Tốc độ sạc và xả được biểu thị bằng xC, 1C có nghĩa là dung lượng danh nghĩa của pin có thể được sử dụng hết trong 1 giờ, trong khi tốc độ xả ở 2C có thể được sử dụng trong 30 phút.

Hiệu suất năng lượng/tốc độ của pin có liên quan chặt chẽ đến thiết kế pin và bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, chẳng hạn như chất điện phân, chất phân tách, loại vật liệu hoạt động, kích thước của các hạt hoạt động, v.v. Trong số các yếu tố này, độ dày của điện cực là yếu tố chính ảnh hưởng đến khả năng phóng điện cao. Khả năng xả tốc độ có thể được cải thiện đáng kể bằng cách làm cho các điện cực mỏng hơn, vì các điện cực mỏng có ít trở kháng điện tử và ion hơn bên trong chúng, tuy nhiên, các điện cực mỏng dẫn đến khối lượng vật chất hoạt động ít hơn bên trong các điện cực và do đó làm giảm dung lượng pin. Do đó, thách thức kỹ thuật chính của pin lithium nguồn ternary là tăng khả năng xả dòng điện cao mà không làm giảm dung lượng.

Đối với pin lithium năng lượng ternary, công ty có nhiều nghiên cứu nhất và công nghệ trưởng thành nhất là Tập đoàn Panasonic của Nhật Bản. Mức xả 30C đã có thể đạt được trong giai đoạn thử nghiệm. Trong số đó, pin lithium bậc ba 18650 loại năng lượng đã được thương mại hóa và sản xuất hàng loạt thành công. Tốc độ xả lên tới 12C, dung lượng cũng lên tới 3300mAh. Ngoài ra còn có các nhà sản xuất trong nước để đạt được tốc độ xả cao hơn, nhưng độ ổn định của pin cần được cải thiện, đặc biệt là sau một thời gian sử dụng, tuổi thọ và khả năng xả tốc độ của nó sẽ giảm đi rất nhiều. Đã có báo cáo rằng hiệu suất tốc độ của pin lithium có thể được cải thiện bằng các phương pháp như phủ hạt và sửa đổi.

Pin lithium nhiệt độ thấp ternary
Đặc tính nhiệt độ của pin là một chỉ báo về độ tin cậy của pin và hiệu suất của pin cũng có thể được đánh giá bằng cách thay đổi nhiệt độ môi trường. Các đặc tính nhiệt độ thấp của pin lithium chủ yếu được nghiên cứu từ các đặc tính phóng điện ở nhiệt độ thấp và vòng đời. Điều quan trọng nhất đối với pin nhiệt độ thấp là duy trì tính lưu động của vật liệu trong điều kiện nhiệt độ thấp, để các ion lithium có thể tự do di chuyển giữa các điện cực dương và âm để thực hiện quá trình sạc và xả pin. Ví dụ, sử dụng chất điện phân có nhiệt độ nóng chảy thấp và giảm kích thước hạt của vật liệu hoạt tính sẽ nâng cao hiệu suất ở nhiệt độ thấp của pin. Điều này là do sự gia tăng kênh của các ion lithium bù đắp cho sự chuyển động chậm của các ion lithium ở nhiệt độ thấp ở một mức độ nhất định.

Hiện tại, các nhà sản xuất pin lithium ternary trong và ngoài nước về cơ bản có thể đạt được nhiệt độ xả -20 độ, khả năng xả lớn hơn 50% và vòng đời khoảng 400 lần, có thể đáp ứng đầy đủ nhu cầu của điện thông thường thiết bị và kịch bản tiêu thụ điện năng. Tuy nhiên, trong hàng không vũ trụ đặc biệt, thiết bị đặc biệt và các sản phẩm đặc biệt khác hoặc trong môi trường lạnh giá khắc nghiệt như miền bắc và vùng núi cao, pin lithium phải có khả năng đạt được nhiệt độ hoạt động phóng điện thấp hơn để đáp ứng các điều kiện hoạt động khắc nghiệt. Viện nghiên cứu tế bào đặc biệt của Công ty TNHH Điện tử Đông Quan Juda đã tập hợp một số lượng lớn các chuyên gia điện hóa và giáo sư kỹ thuật cao cấp trong ngành. Với đội ngũ R & D mạnh mẽ, nó đã phát triển thành công chế độ xả ở nhiệt độ thấp -40 độ và khả năng xả cao tới 67%. Nó chủ yếu nhắm mục tiêu pin lithium nhiệt độ cực thấp cho các ứng dụng đặc biệt và đặc biệt, và đã đạt được thành công trong sản xuất hàng loạt thương mại.