Pin lithium tốc độ thấp rất nóng, nhưng bạn có thực sự hiểu pin lithium không?

Pin lithium là gì?

Pin lithium là một loại pin sử dụng kim loại lithium hoặc hợp kim lithium làm vật liệu điện cực âm và sử dụng dung dịch điện phân không nước. Pin lithium sớm nhất đến từ nhà phát minh vĩ đại Edison. Do tính chất hóa học rất tích cực của kim loại lithium, việc xử lý, lưu trữ và sử dụng kim loại lithium có yêu cầu môi trường rất cao. Do đó, pin lithium đã không được sử dụng trong một thời gian dài. Ngày nay, pin lithium đã trở thành chủ đạo, nó được so sánh như là trái tim của xe điện.

Pin lithium thường được chia thành hai loại: 1. Pin kim loại lithium: Pin kim loại lithium thường sử dụng mangan dioxide làm vật liệu điện cực dương, kim loại lithium hoặc kim loại hợp kim của nó làm vật liệu điện cực âm và sử dụng dung dịch điện phân không nước. 2. Pin lithium-ion: Pin lithium-ion thường sử dụng oxit kim loại hợp kim lithium làm vật liệu điện cực dương, than chì làm vật liệu điện cực âm và chất điện phân không nước.

Mặc dù mật độ năng lượng của pin kim loại lithium cao, về mặt lý thuyết nó có thể đạt 3860 watt / kg. Tuy nhiên, do không đủ độ ổn định và không có khả năng sạc, nó không thể được sử dụng như một pin điện để sử dụng lặp đi lặp lại. Pin lithium-ion đã được phát triển như pin năng lượng chính do khả năng sạc lại. Tuy nhiên, do sự kết hợp của các yếu tố khác nhau, thành phần của vật liệu điện cực dương có sự khác biệt lớn về các khía cạnh khác nhau, dẫn đến tranh chấp gia tăng về đường đi của vật liệu điện cực dương trong ngành.

Thông thường, pin điện chúng ta nói nhiều nhất chủ yếu là pin lithium sắt phosphate, pin oxit lithium mangan, pin lithium coban oxit và pin lithium thứ 3 (mangan coban niken thứ 3).

Các loại pin trên có ưu điểm và nhược điểm của chúng, có thể được tóm tắt như sau:

Lithium ternary:

Ưu điểm: mật độ năng lượng cao, mật độ vòi nước cao.

Nhược điểm: độ an toàn kém, khả năng chịu nhiệt độ thấp, cuộc sống kém, xả công suất cao kém và các yếu tố độc hại (nhiệt độ tăng mạnh sau khi sạc và xả pin lithium ternary công suất cao và giải phóng oxy sau nhiệt độ cao rất dễ bị đốt cháy).

Lithium sắt phosphate:

Ưu thế: tuổi thọ cao, tốc độ sạc và xả cao, an toàn tốt, hiệu suất nhiệt độ cao tốt, các yếu tố vô hại, chi phí thấp.

Nhược điểm: mật độ năng lượng thấp, mật độ vòi nước thấp (mật độ số lượng lớn).

Ôxít mangan liti:

Ưu thế: mật độ vòi nước cao và chi phí thấp.

Nhược điểm: khả năng chịu nhiệt độ cao kém, nhiệt độ tăng mạnh sau khi sử dụng lâu dài lithium manganate, và tuổi thọ pin bị suy giảm nghiêm trọng (chẳng hạn như xe điện Nissan LEAF).

Lithium coban oxit: thường được sử dụng trong các sản phẩm 3C, với độ an toàn cực kỳ kém và không thích hợp cho pin điện.

Bây giờ ngành công nghiệp xe điện tốc độ thấp đã xuất hiện trong các mô hình pin lithium, chủ yếu sử dụng hai loại lithium sắt phosphate và lithium thứ ba, vì vậy hôm nay chúng tôi sẽ tập trung vào hai loại pin lithium và lithium iron phosphate.

01

Pin lithium sắt phosphate: trưởng thành nhưng không đủ

Vật liệu điện cực lithium iron phosphate hiện là vật liệu cực âm an toàn nhất cho pin lithium-ion. Ngoài ra, tuổi thọ chu kỳ của nó có thể đạt hơn 2000 lần. Nó có thể được sử dụng để sạc tiêu chuẩn (tốc độ 5 giờ) và có thể đạt chu kỳ 2000. Ngoài ra, do ngành công nghiệp trưởng thành và ngưỡng công nghệ giá cả và sự suy giảm của công nghệ mang lại, nhiều nhà sản xuất sẽ áp dụng pin lithium sắt phosphate cho các yếu tố khác nhau. Có thể nói, sự trỗi dậy của các phương tiện năng lượng mới có mối quan hệ không thể tách rời với pin lithium iron phosphate.

Tuy nhiên, pin lithium sắt phosphate có một thiếu sót gây tử vong, có nghĩa là, hiệu suất nhiệt độ thấp kém, ngay cả khi chúng có kích thước nano và phủ carbon, vấn đề này vẫn chưa được giải quyết. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng nếu pin có dung lượng 3500mAh được vận hành trong môi trường -10 ° C, sau ít hơn 100 chu kỳ sạc, điện sẽ phân rã mạnh đến 500mAh, về cơ bản bị loại bỏ. Điều này thực sự không phải là một điều tốt cho lãnh thổ rộng lớn của đất nước chúng ta và các điều kiện quốc gia toàn diện, nơi có nhiệt độ thực sự thấp hơn vào mùa đông.

Ngoài ra, chi phí chuẩn bị vật liệu và sản xuất pin tương đối cao, năng suất pin thấp và tính nhất quán kém. Đây cũng là một lý do quan trọng khiến nhiều xe điện thuần túy không thể đạt được giá trị danh nghĩa. Do đó, chúng ta có thể thấy rằng nhiều xe năng lượng mới trong nước (cho dù là điện thuần túy hoặc hybrid điện), hoặc một số xe năng lượng mới tương đối rẻ, sẽ chọn pin lithium sắt phosphate vì những lý do khác nhau. Có thể nói rằng việc sử dụng pin lithium sắt phosphate có một nền tảng không thể xóa nhòa cho việc sản xuất hàng loạt và thúc đẩy các phương tiện năng lượng mới.

02

Pin lithium polymer ternary: một tương lai bồn chồn

Pin lithium polymer ternary đề cập đến pin lithium sử dụng lithium niken coban manganate (Li (NiCoMn) O2 làm vật liệu cực âm. Sản phẩm tiền thân của vật liệu cathode hỗn hợp thứ 3 là muối niken, muối coban và muối mangan. Là nguyên liệu thô, tỷ lệ niken, coban và mangan bên trong có thể được điều chỉnh theo nhu cầu thực tế. Pin lithium thứ 3 có mật độ năng lượng lớn hơn, nhưng sự an toàn của chúng thường bị đặt câu hỏi.

Lý do cho điều này là mặc dù hai vật liệu này sẽ phân hủy khi chúng đạt đến nhiệt độ nhất định, vật liệu lithium bậc ba sẽ phân hủy ở nhiệt độ thấp hơn 200 độ, trong khi vật liệu lithium sắt phosphate khoảng 800 độ. Và phản ứng hóa học của vật liệu lithium thứ 3 dữ dội hơn, nó sẽ giải phóng các phân tử oxy, và chất điện phân sẽ đốt cháy nhanh chóng dưới tác động của nhiệt độ cao, gây ra phản ứng dây chuyền. Nói một cách đơn giản, vật liệu lithium thứ ba có nhiều khả năng bắt lửa hơn vật liệu lithium sắt phosphate. Nhưng cần lưu ý rằng chúng ta đang nói về vật liệu, không phải pin đã trở thành thành phẩm.

Do các mối nguy hiểm an toàn tiềm tàng của vật liệu lithium ternary, các nhà sản xuất cũng đang làm việc chăm chỉ để ngăn ngừa tai nạn. Theo đặc tính nhiệt phân dễ dàng của vật liệu lithium ternary, các nhà sản xuất sẽ làm rất nhiều bảo vệ quá tải (OVP), bảo vệ xả (UVP), bảo vệ nhiệt độ trên (OTP), và bảo vệ quá mức (OCP). Nỗ lực. Do đó, sự cố đốt cháy tự phát nên xem xét liệu chức năng của nhà sản xuất trong các liên kết này có được đặt ra hay không, thay vì chỉ đơn giản là từ bỏ thực phẩm do nghẹt thở.

Vì vậy, việc sử dụng hiện tại của hai pin này là gì? Hãy tập trung vào một tập hợp dữ liệu. Vào tháng 11 năm ngoái, công suất lắp đặt của xe buýt điện với pin lithium sắt phosphate chiếm 64,9%, và công suất lắp đặt pin lithium thứ ba chỉ là 27,6%. Ngược lại, trên thị trường xe du lịch điện thuần túy, công suất lắp đặt pin lithium trong tháng 11 năm ngoái đã vượt quá 76%.

Về mặt lý thuyết, pin chúng ta cần phải có mật độ năng lượng cao, mật độ khối lượng cao, an toàn tốt, nhiệt độ cao và khả năng chịu nhiệt độ thấp, tuổi thọ chu kỳ dài, không độc hại và vô hại, sạc và xả công suất cao, và tích hợp tất cả những lợi thế và chi phí thấp. Nhưng hiện tại không có pin như vậy, vì vậy có sự đánh đổi giữa những ưu điểm và nhược điểm của các loại pin khác nhau. Hơn nữa, xe điện khác nhau có yêu cầu khác nhau cho pin, do đó, mà pin là phù hợp hơn phụ thuộc vào sự lựa chọn của riêng bạn!