Väikese kiirusega liitiumakud on nii kuumad, aga kas sa tõesti mõistad liitiumakusid?

Mis on liitiumaku?

Liitiumaku on teatud tüüpi aku, mis kasutab negatiivse elektroodimaterjalina liitiummetalli või liitiumisulamit ja kasutab elektrolüütide lahust mittevesilahusena. Varaseim liitiumaku tuli suurest leiutajalt Edisonilt. Liitiummetalli väga aktiivsete keemiliste omaduste tõttu on liitiummetalli töötlemisel, ladustamisel ja kasutamisel väga kõrged keskkonnanõuded. Seetõttu ei ole liitiumakusid pikka aega kasutatud. Tänapäeval liitiumaku on muutunud peavooluks, seda võrreldakse elektrisõidukite südamena.

Liitiumakud on tavaliselt jagatud kahte kategooriasse: 1. Liitiummetallakud: liitiummetallakud kasutavad tavaliselt positiivse elektroodimaterjalina mangaandioksiidi, liitiummetalli või selle sulamist metalli negatiivse elektroodimaterjalina ning kasutavad elektrolüütide lahust mittevesilahusena. 2. Liitiumioonakud: liitiumioonakud kasutavad tavaliselt positiivse elektroodimaterjalina liitiumsulamist metallioksiidi, negatiivse elektroodimaterjaligrafiidi ja elektrolüüdi mittevesilahust.

Kuigi liitiummetallakude energiatihedus on kõrge, võib teoreetiliselt ulatuda 3860 w/kg. Kuid ebapiisava stabiilsuse ja laetuse võimetuse tõttu ei saa seda siiski kasutada akuna korduvaks kasutamiseks. Liitium-ioonaku on välja töötatud põhiakuna tänu selle võimele laadida. Erinevate elementide kombinatsiooni tõttu on positiivse elektroodimaterjali koostisel siiski erinevates aspektides suured erinevused, mis on suurendanud vaidlusi positiivse elektroodimaterjali marsruudi üle tööstuses.

Tavaliselt on kõige rohkem kõige rohkem räägitavad akud liitiumrauafosfaadiakud, liitiummangaanoksiidi akud, liitiumkoobaltoksiidi akud ja kolmekomponentsed liitiumakud (kolmenikline nikkelkoobaltmangaan).

Eespool nimetatud tüüpi patareidel on oma eelised ja puudused, mida saab umbes kokku võtta järgmiselt:

Kolmekomponentne liitium:

Eelised: kõrge energiatihedus, kõrge kraani tihedus.

Puudused: halb ohutus, halb kõrge temperatuurikindlus, halb eluiga, halb suure võimsusega lahendus ja mürgised elemendid (temperatuur tõuseb järsult pärast suure võimsusega laadimist ja tühjendamist kolmekomponentsete liitiumakud, ja hapniku vabanemist pärast kõrget temperatuuri on väga lihtne põletada).

Liitiumraudfosfaat:

Eelised: pikk eluiga, kõrge laetuse ja heakskiidu määr, hea ohutus, hea kõrge temperatuuri jõudlus, kahjutud elemendid, odav.

Puudused: madal energiatihedus, madal kraanitihedus (puistetihedus).

Liitiummangaanoksiid:

Eelised: kõrge kraani tihedus ja odav.

Puudused: halb kõrge temperatuuri kindlus, temperatuur tõuseb järsult pärast pikaajalist kasutamist liitiummangaani ja aku eluiga on tõsiselt nõrgenenud (nagu Nissan elektriauto LEAF).

Liitiumkoobaltoksiid: kasutatakse tavaliselt 3C toodetes, äärmiselt halva ohutusega ja ei sobi akudele.

Nüüd on liitiumakumudelites ilmunud väikese kiirusega elektrisõidukite tööstus, kasutades peamiselt kahte tüüpi liitiumraudfosfaati ja kolmekomponentset liitiumi, nii et täna keskendume kahte tüüpi liitium- ja liitium-raudfosfaadi patareidele.

01

Liitiumraudfosfaataku: küps, kuid mitte piisavalt

Liitiumraudfosfaadi elektroodi materjal on praegu kõige ohutum katood materjal liitium-ioon akud. Lisaks selletsükli eluiga võib ulatuda rohkem kui 2000 korda. Seda saab kasutada standard laadimine (5 tundi määr) ja võib ulatuda 2000 tsüklit. Lisaks, tänu küpsele tööstusele ja hinnatehnoloogia künnisele ja tehnoloogia vähenemisele, võtavad paljud tootjad vastu liitium-raudfosfaadi patareid erinevate tegurite jaoks. Võib öelda, et uute energiasõidukite tõusul on lahutamatu suhe liitiumraudfosfaatakudega.

Liitiumraudfosfaatakudel on aga surmav puudus, see on madalatemperatuuriline kehv jõudlus, isegi kui need on nanosuurused ja süsinikdioksiidiga kaetud, ei ole seda probleemi lahendatud. Uuringud on näidanud, et kui aku, mille võimsus on 3500mAh töötab keskkonnas -10 °C, pärast vähem kui 100 laetuse tsüklit, võimsus laguneb järsult 500mAh, mis on põhimõtteliselt lammutatud. See ei ole tõepoolest hea meie riigi tohututerritooriumi ja kõikehõlmavate riiklike tingimuste jaoks, kus talvel on tõepoolest rohkem madalaid temperatuure.

Lisaks on materjali ettevalmistamise ja aku tootmise maksumus suhteliselt kõrge, aku saagis on madal ja konsistents on kehv. See on ka oluline põhjus, miks paljud puhtad elektrisõidukid ei saavuta nimiväärtust. Seetõttu näeme, et paljud kodumaise uue energia sõidukid (kas puhas elektri-või hübriid elektripliit), või mõned suhteliselt odavad uued energiasõidukid, valivad liitiumraudfosfaadi patareid erinevatel põhjustel. Võib öelda, et liitiumraudfosfaatpatareide kasutamisel on kustutamatu alus uute energiasõidukite massitootmisele ja edendamisele.

02

Kolmekomponentne polümeerliitiumaku: rahutu tulevik

Kolmikpolümeerliitiumaku viitab liitiumakule, mis kasutab katoodmaterjalina liitiumnikkelmangaati (Li (NiCoMn) O2). Kolmekomponentse komposiitkatoodmaterjali lähteaineks on niklisool, koobaltisool ja mangaanisool. Toorainena saab nikli, koobalti ja mangaani suhet sees reguleerida vastavalt tegelikele vajadustele. Kolmekomponentsetel liitiumakudel on suurem energiatihedus, kuid nende ohutust seatakse sageli kahtluse alla.

Selle põhjuseks on see, et kuigi need kaks materjali lagunevad, kui nad saavutavad teatud temperatuuri, laguneb kolmepoolne liitiummaterjal vähem kui 200 kraadi, samal ajal kui liitiumraudfosfaadi materjal on umbes 800 kraadi. Ja kolmekomponentse liitiummaterjali keemiline reaktsioon on intensiivsem, see vabastab hapnikumolekulid ja elektrolüüt põleb kiiresti kõrge temperatuuri toimel, põhjustades ahelreaktsiooni. Lihtsamalt öeldes, kolmekomponentne liitiummaterjalid on tõenäolisem, et süttida kui liitiumraudfosfaat materjalid. Kuid tuleb märkida, et me räägime materjalidest, mitte patareidest, mis on muutunud valmistoodeteks.

Kolmekomponentsete liitiummaterjalide võimalike ohutusohtude tõttu teevad tootjad samuti tööd õnnetuste vältimiseks. Vastavalt kolmekomponentse liitiummaterjali lihtsatele pürolüüsi omadustele teevad tootjad palju ülelaadimist (OVP), tühjenduskaitse (UVP), temperatuurikaitse (OTP) ja praeguse kaitse (OCP) üle. Jõupingutusi. Seetõttu peaks spontaanne põlemisjuhtum kaaluma, kas tootja funktsioonid nendes sidemetes on paigas, selle asemel et lihtsalt loobuda toidu lämbumise tõttu.

Mis on nende kahe patarei praegune kasutus? Keskendume andmekogumile. Eelmise aasta novembris moodustas liitiumraudfosfaatakudega elektribusside installeeritud võimsus 64,9% ja kolmekomponentsete liitiumpatareide installeeritud võimsus ainult 27,6%. Vastupidi, puhta elektrisõiduauto turul ületas kolmekomponentsete liitiumpatareide installeeritud võimsus eelmise aasta novembris 76%.

Teoreetiliselt peaks akul, mida me vajame, olema suur energiatihedus, suure mahuga tihedus, hea ohutus, kõrge temperatuur ja madal temperatuurikindlus, pikk tsükli eluiga, mittetoksiline ja kahjutu, suure võimsusega laadimine ja tühjendamine ning kõikide eeliste ja odavate integreerimine. Aga ei ole sellist aku tpraegu, nii et on kompromiss eeliseid ja puudusi eri tüüpi patareid. Lisaks erinevad elektrisõidukid on erinevad nõuded patareid, nii et milline aku sobib sobivam sõltub teie enda valik!