锂电池概述|BSLBATT可再生能源
 BSLBATT 工程技术利用我们经验丰富的工程、设计、质量和制造团队，确保我们的客户能够获得技术先进的电池解决方案，满足其特定应用的独特要求。我们专注于可充电和不可充电锂电池和电池组设计，与各种锂电池化学材料合作，为全球要求苛刻的应用提供选项和解决方案。 锂电池组 技术 我们广泛的制造能力使我们能够制造最基本的电池组，以及具有专用电路、连接器和外壳的定制电池组。从小批量到大批量，我们拥有满足所有 OEM 独特需求的能力和行业专业知识，因为我们经验丰富的工程团队可以设计、开发、测试和制造满足大多数应用的特定需求的定制电池解决方案。 BSLBATT 根据客户要求和规格提供交钥匙解决方案。我们与行业领先的电池制造商合作，提供最佳解决方案，并开发最先进的控制和监测电子设备并将其集成到电池组中。 锂离子电池如何工作？ 锂离子电池利用锂离子的强大还原潜力来为所有电池技术的核心氧化还原反应提供动力——阴极还原，阳极氧化。通过电路连接电池的正极和负极端子，将氧化还原反应的两半结合起来，使连接到电路的设备能够从电子运动中提取能量。 虽然当今行业中使用了许多不同类型的锂基化学物质，但我们将使用锂钴氧化物 (LiCoO2) — 这种化学物质使锂离子电池能够取代消费者常用的镍镉电池电子学直到 90 年代 - 展示这种流行技术背后的基础化学。 LiCoO2 阴极和石墨阳极的完整反应如下： LiCoO2 + C ⇌ Li1-xCoO2 + LixC 其中正向反应代表充电，逆向反应代表放电。这可以分解为以下半反应： 在正极，放电期间在阴极发生还原（参见逆反应）。 LiCo3+O2 ⇌ xLi+ + Li1-xCo4+xCo3+1-xO2 + e- 在负极，放电期间阳极发生氧化（参见逆反应）。 C + xLi+ + e- ⇌ LixC 放电期间，锂离子 (Li+) 从负极（石墨）通过电解质（悬浮在溶液中的锂盐）和隔膜移动到正极（LiCoO2）。同时，电子从阳极（石墨）移动到通过外部电路连接的阴极（LiCoO2）。如果施加外部电源，反应会随着各个电极的作用而逆转，从而为电池充电。 锂离子电池有什么成分 典型的圆柱形 18650 电池是业界用于从笔记本电脑到电动汽车等商业应用的常见形状因数，其 OCV（开路电压）为 3.7 伏。根据制造商的不同，它可以提供大约 20 安培的电流，容量为 3000mAh 或更多。电池组由多个电池组成，通常包含保护微芯片，以防止过度充电和放电低于最小容量，这两种情况都可能导致过热、火灾和爆炸。让我们仔细看看细胞的内部结构。 正极/负极 设计正极的关键是选择与纯锂金属相比电势大于2.25V的材料。锂离子正极材料差异很大，但它们通常具有层状锂过渡金属氧化物，例如我们之前探索的 LiCoO2 正极设计。其他材料包括尖晶石（即LiMn2O4）和橄榄石（即LiFePO4）。 负极/正极 在理想的锂电池中，您将使用纯锂金属作为阳极，因为它为电池提供了低分子量和高比容量的最佳组合。有两个主要问题阻碍了锂作为阳极在商业应用中的应用：安全性和可逆性。锂具有高反应性，容易发生烟火式的灾难性故障模式。此外，在充电过程中，锂不会镀回到原来的均匀金属状态，而是采用称为枝晶的针状形态。枝晶的形成会导致隔膜被刺穿，从而导致短路。 研究人员设计的解决方案是利用锂金属的优点而避免所有缺点，即锂嵌入——在碳石墨或其他材料中分层锂离子的过程，使锂离子可以轻松地从一个电极移动到另一个电极。其他机制包括使用含有锂的阳极材料，使可逆反应变得更加可能。典型的阳极材料包括石墨、硅基合金、锡和钛。 分隔器 隔膜的作用是在负极和正极之间提供一层电绝缘层，同时仍然允许离子在充电和放电过程中穿过它。它还必须具有化学抵抗力，能够抵抗电池中电解质和其他物质的降解，并且机械强度足以抵抗磨损。常见的锂离子隔膜通常具有高度多孔性，由聚乙烯 (PE) 或聚丙烯 (PP) 片材组成。 电解质 锂离子电池中电解质的作用是提供一种介质，使锂离子在充电和放电循环期间可以在阴极和阳极之间自由流动。我们的想法是选择一种既是良好的锂离子导体又是电子绝缘体的介质。电解质应该是热稳定的，并且与电池中的其他成分化学相容。通常，悬浮在有机溶剂（如碳酸二乙酯、碳酸亚乙酯或碳酸二甲酯）中的锂盐（如 LiClO4、LiBF4 或 LiPF6）可用作传统锂离子设计的电解质。 固体电解质界面 (SEI) 了解锂离子电池的一个重要设计概念是固体电解质界面 (SEI)——当 Li+ 离子与电解质的降解产物发生反应时，在电极和电解质之间的界面上形成的钝化膜。在电池初始充电期间，薄膜在负极上形成。SEI 可防止电解质在电池后续充电过程中进一步分解。失去该钝化层会对电池的循环寿命、电气性能、容量和整体寿命产生不利影响。另一方面，制造商发现他们可以通过微调 SEI 来提高电池性能。 认识锂离子电池系列 锂作为电池应用的理想电极材料的吸引力催生了多种锂离子电池。以下是市场上最常见的五种商用电池。 钴酸锂 我们已经在本文中深入介绍了 LiCoO2 电池，因为它代表了手机、笔记本电脑和电子相机等便携式电子产品中最流行的化学物质。LiCoO2 的成功归功于其高比能量。寿命短、热稳定性差以及钴的价格促使制造商转向混合阴极设计。 锰酸锂 锂锰氧化物电池 (LiMn2O4) 使用 MnO2 基阴极。与标准LiCoO2电池相比，LiMn2O4电池毒性较小，成本较低，使用更安全，但容量有所降低。虽然过去已经探索过可充电设计，但当今的行业通常将这种化学物质用于一次（单循环）电池，这些电池是不可充电的，并且在使用后要进行处理。耐用、高热稳定性和长保质期使其非常适合电动工具或医疗设备。 镍钴锰酸锂 有时整体大于部分之和，镍锰钴酸锂电池（也称为NCM电池）拥有比LiCoO2更好的电气性能。NCM 的优势在于平衡各种正极材料的优缺点。NCM 是市场上最成功的锂离子系统之一，广泛应用于电动工具和电动自行车等动力系统中。 借助纳米结构磷酸盐正极材料，磷酸铁锂（LiFePO4）电池可实现长循环寿命、高额定电流和良好的热稳定性。尽管有这些改进，但它的能量密度不如钴混合技术，而且它的自放电率是该列表中其他电池中最高的。LiFePO4 电池作为铅酸汽车起动电池的替代品而广受欢迎。 钛酸锂 用钛酸锂纳米晶代替石墨负极，使负极的表面积大大增加至每克约100平方米。纳米结构阳极增加了可流经电路的电子数量，使钛酸锂电池能够以大于 10C（其额定容量的十倍）的速率安全充电和放电。锂离子电池具有最快的充电和放电周期的代价是每个电池的电压相对较低，为 2.4V，钛酸锂电池位于锂电池能量密度谱的下端，但仍然高于镍等替代化学物质。镉。尽管存在这一缺点，但整体电气性能、高可靠性、热稳定性和超长的循环寿命意味着该电池仍然可以在电动汽车中使用。 锂离子电池的未来 全球各地的公司和政府都大力推动锂离子和其他电池技术的进一步研究和开发，以满足对清洁能源和减少碳排放不断增长的需求。太阳能和风能等固有的间歇性能源可以从锂离子的高能量密度和长循环寿命中受益匪浅，这已经帮助该技术垄断了电动汽车市场。 为了满足这种不断增长的需求，研究人员已经开始以令人兴奋的新方式突破现有锂离子的界限。锂聚合物 (Li-Po) 电池用更安全的聚合物凝胶和半湿电池设计取代了危险的液态锂盐电解质，可实现相当的电气性能、更高的安全性和更轻的重量。固态锂是最新的技术，有望通过固体电解质的稳定性来提高能量密度、安全性、循环寿命和整体寿命。很难预测哪种技术将赢得最终能源存储解决方案的竞争，但锂离子电池肯定会在未来几年继续在能源经济中发挥重要作用。 储能解决方案提供商 我们制造尖端产品，将精密工程与广泛的应用专业知识相结合，帮助客户将储能解决方案集成到他们的产品中。BSLBATT Engineered Technologies 拥有成熟的技术和集成专业知识，可帮助您的应用从概念走向商业化。 要了解更多信息，请参阅我们的博客文章 锂电池存储 。 |
