Wanem Ol Bateri Bilong Litiam-on?
Kapasiti na Elektromotiv Fos bilong Litiam-on Bateri bilong Bateri
Long taim bilong charge-discharge riaksen bilong ol litiam-on bateri, ol ektiv materiel tasol bilong ol positif na negatif elektrod i save kisim litiam-on intakalesen/deinterkalesen riaksen, taim ol elektrolait na ol narapela samting i no kaikai. Olsem na, strong we ol positif na negatif elektrod materiel i save senisim/diinterkalate litiam aion long en i save makim ol open-seket voltej bilong bateri, na amaun bilong ol litiam aion i save bung wantaim/diinterkalating i save makim kapasiti bilong ol ektiv materiel. Planti ol global litiam-on bateri manifakta na litiam-on bateri saplaia i save dipen long ol dispela samting bilong inapim ol dispela samting bilong winim stebol mas prodaksen na konsisten prodak pefomens.
Long negatif elektrod, riaksen i save kamap bihainim Ikwesen (1.2). Long wan mol bilong kabon (12g), mak bilong 1/6 mol bilong ol litiam aion inap bung wantaim. Olsem na, tingting bilong ol samting bilong kabon negatif elektrod samting em .
1/6(mol)×96485(Farade i stap oltaim,C/mol)/12(4}C/g{5}(mA·h/g) (1.5)
Long yusim long olgeta de, tingim lus bilong litiam bikos long adsorpsen na kamap bilong strongpela elektrolait intafeis (SEI) film, trupela spesifik kapasiti bilong ol kabon materiel em 300–345 mA·h/g. Ol lida litiam-on bateri pek saplaia i winim dispela level long rot bilong optimais grafit fomulasen na stretpela proses bilong koting.
Long ol positif elektrod materiel, kapasiti bilong em i dipen long hamas litiam aion we ol i ken kisim/putim. Tekem LiCoOO₂ olsem wan eksampol, kasem 1 mol blong ol litiam aeon long wan mole blong LiCoOO₂ i save tekpat long riaksen ia. Olsem na, teoretikal spesifik kapasiti bilong LiCoOO₂ (ol wanblut bilong ol molekiul mas 97.86) em i
1(mol)×96485(C/mol)/97.86(g){g){3}C/g{4}(mAh/g) (1.6)
Long praktis, long holim strong kristal stebiliti bilong LiCoOO samting, jenerali 30%–60% tasol bilong ol litiam aion i save stap insait long riaksen. Olsem na, spesifik kapasiti bilong LiCoOO samting samting em 137–164 mA·h/g. Ol bikpela litiam-on bateri OEM manifakta i kontrolim dip bilong sas na discharge long rot bilong edvans BMS long maksimaim saikel laip na long wankain taim em i mekim sefti.
Long litiam ain fosfet, 1 mol bilong litiam aion long wan wan mole bilong litiam ain fosfet inap insait tru long dispela samting. Olsem na, ol tiori na trupela spesifik kapasiti bilong litiam ain fosfet samting (riletiv molekular mas 157.8) em i
1(mol)×96485(C/mol)/157.8(3}C/g{4}(mA·h/g) (1.7)
Long nature, standet redoks potensial bilong Li/Li⁺ em i daunbilo tru, i kamap long -3.04 V (vs. standet haidrojen elektrod). Long ol kabon negatif elektrod materiel, potensial bilong litiam-on ekstraksen na insersen i stap klostu long Li/Li⁺ ikwilibrium potensial. Folem elektrokemikol tiori, long rum tempereja, elektrod potensiol E blong kabon negatif elektrod i .
E=E digri + 0.02567 · ln[C(Li⁺)/C(Li,C₆)] (1.8)
we
E digri - standet elektrod potensial;
C(Li⁺) - konsentresen bilong ol litiam aion insait long elektrolait solusen;
C(Li,C₆) - konsentresen bilong ol litiam aion long negatif elektrod kabon.
Taim litiam aion konsentresen insait long solusen na long negatif elektrod kabon i klostu, elektrod potensial bilong negatif elektrod i wankain olsem standet ridaksen potensial E digri . Jenerali, litiam aion konsentresen insait long elektrolait i stap strong, olsem na ol senis long litiam aion konsentresen long negatif elektrod kabon bai kamapim ol senis long negatif elektrod potensial. I no gat yunivesel rot nau long skelim stretpela ikwilibrium potensial bilong Li/C₆ wantaim ol kain kain x veliu. Ol i save painimaut long rot bilong eksperimen. Ol eksperimen i soim olsem delithiesen potensial bilong grafit- beis samting i save senis namel long 0–0.4 V (vs. Li/Li⁺), na dispela i mekim ol i gutpela tru long ol samting nogut bilong elektrod bilong ol aplikesen. Figa 1.2 i soem tipikol jaj-}discharge karakteristik kev blong wan grafaet negatif elektrod.
Long LiCoOOpot positif elektrod materiel, proses bilong litiam intakalesen/deintercalation em i wanpela-feis riaksen. Taim litiam aion konsentresen long positif elektrod materiel i senis, strong bilong positif elektrod tu i senis. Taim yumi tingim litiam aion konsentresen insait long elektrolait em 1 mol/L, long riaksen long Ikwesen (1.1), positif elektrod potensial E em i
E=E digri + 0.02567 · ln[C(Li⁺,CoO₂)/C(LiCoO)] (1.9)
we
E digri - standet elektrod potensial;
C(LiCoOO) - konsentresen bilong LiCoOO₂ insait long positif elektrod materiel;
C(Li⁺,CoO) - konsentresen bilong Li⁺ na CoO₂ insait long positif elektrod materiel;
Taim ol i kisim ol litiam aion, gutpela elektrod potensial i soim wanpela daun trend.
Jaj-}discharge proses blong litiam aen fosfet materiel hemi konvesen stat long litiam aen fosfet i go long aen fosfet afta we yu bin delitiesen.
Reaksen long litiam ain fosfet elektrod em
LiFePO₄ ↔ FePO₄ + Li⁺ + Li⁺ + e e (1.10)
Proses bilong litiam-on intakalesen/deintercalation/deintercalation em i wanpela tu-feis riaksen. Olsem na ol senis long litiam aion konsentresen long positif elektrod materiel i no afektim potensial senis bilong positif elektrod. Ikwilibrium potensial bilong en em
E=E digri + 0.02567 · ln[C(FePO₄)/C(LiFePO₄)] (1.11)
Konsentresen bilong ol klinpela solid em 1. Bes long ol thermodynamic parameta bilong en, tiorikel ikwilibrium potensial em 3.4 V.
Ol i save soim mak bilong pe bilong ol samting bilong litiam ain fosfet samting long piksa 1.3.
Pefomens Karakteristik bilong Litiam-ona Bateri
Taim yumi skelim wantaim ol narapela bateri, ol litiam-on bateri i gat ol dispela pasin we planti manmeri i save luksave long en long ol litiam-on bateri distributa na ol indastriel klaien:
Bikpela eneji densiti.Eneji densiti bilong litiam-on bateri i kamap long 100 W·h/kg na 200 W·h/L o moa. Ol bateri bilong katod litiam i no long taim i go pinis-on bateri i bin winim wanpela mas spesifik eneji bilong 200 W·/kg. Iusum hae-rikel silikon- beis long ol anode materiel mo litiam-rich katod materiel, mas spesifik eneji i ekspektem blong kasem 400 W·h/kg mo volium blong eneji densiti 900 W·h/L, i bitim tumas ol tradisonol bateri. Olsem na ol i save yusim ol litiam-on bateri long ol samting ol i ken karim i go long ol ilektronik samting na ol ka i save karim lektrik.
Hae open{0}}} saket voltej.From yus blong ol non-ekaekol oganik solvent, singgel-}sel voltej i kasem 3.6–3.8 V, we i 2–3 taem we i blong nikel{{6}………………}kadmium bateri. Ifektivli yusim hai- voltej katod materiel inap long apim opereting voltej bilong wanpela sel i go long 4.5–5 V, we em i wanpela bilong ol bikpela as bilong hai eneji densiti bilong litiam-on bateri.
I save gat hae-reit blong jaj mo discharge.Olsem, olgeta-i solid-}stat litiam-on bateri yusim ol polima elektrolaiit inap winim mak bilong discharge antap long 10C wantaim gutpela sefti; litiam-on bateri yusim litiam ain fosfet olsem katod inap winim 100C discharge.
Low self-…discharge reit.Long rum tempereja, self bilong olgeta mun-}discharge bilong litiam-on bateri i save stap daunbilo long 10%, daunbilo long ol nikel-metal haidrait bateri (15%) na hap bilong ol nikel{{5}cadmium betri. Self-}}}discharge reit bilong litiam ain fosfet bateri i save stap aninit long 3%.
Pasin bilong lukautim gut envairomen,i no gat lid, kadmiam, mekuri, o ol narapela samting nogut, na i no bagarapim ples.
No gat memori efek.Memori efek i makim dispela samting we inap bilong bateri i go daun taim yu sasim gen pastaim long yu rausim o yusim pastaim long yu kisim ful chaj (memori efek i no inap bagarap). Ol bateri bilong Litiam-on i no gat memori efek.
Gutpela sefti.Litiam-on bateri i save yusim ol samting bilong kabon olsem negatif elektrod, we i gat wanpela elektrod potensial klostu long dispela bilong metalik litiam. Ol litiam aion inap long senisim na rausim ol samting long kabon, na dispela inap daunim tru sans bilong litiam metal deposit na mekim gutpela sefti bilong bateri i kamap gutpela moa. Long ol yia i go pinis, ol i bin putim ol samting bilong paia i bin putim-}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}′ret long ol samting bilong separetmen, PTC (gutpela tempereja koefisen) divais, pairap{{5}…Pruf valv, ol bateri menesmen sistem, na ol narapela teknoloji i bin mekim na ol i bin mekim bikpela sefti tru long ol litiam{6}}rion bateri.
Longpela saikel laip.Saikel laip bilong ol litiam-on bateri i save winim 500 saikel. Saikel laip bilong ol litiam ain fosfet bateri em i 2000–3000 saikel. Taem yu matjem wetem ol anode materiel sistem wetem hae saekol kapabiliti (olsem litiam titanate), bitim 10,000 saekol oli save kasem. Dispela i mekim ol litiam ain fosfet bateri i kamap gutpela mak bilong ol eneji storage bateri sistem na bikpela-skel ESS projek.
