Asas reka bentuk bateri-ion litium
Prinsip Reka Bentuk Asas
Reka bentuk bateri mestilah berdasarkan keperluan khusus peranti elektrik dan ciri-ciribaterisendiri. Pertama, parameter teknikal setiap komponen, termasuk elektrod, elektrolit, pemisah, dan selongsong, mesti ditakrifkan dengan jelas. Tambahan pula, parameter proses pembuatan perlu dilaraskan dengan baik untuk memastikan pek bateri akhir memenuhi spesifikasi dan penunjuk prestasi yang telah ditetapkan (seperti voltan, kapasiti dan volum). Reka bentuk yang munasabah dan berkesan adalah penting untuk meningkatkan prestasi bateri dalam penggunaan sebenar; oleh itu, mengejar penyelesaian optimum sepanjang proses reka bentuk adalah amat penting.
Keperluan Reka Bentuk
Dalam reka bentuk bateri, adalah penting untuk memahami sepenuhnya keperluan khusus peranti sasaran untuk parameter prestasi bateri dan persekitaran operasinya. Secara amnya, faktor utama berikut harus dipertimbangkan:
(1) Voltan pengendalian bateri.
(2) Arus pengendalian bateri, iaitu, arus nyahcas biasa dan arus puncak.
(3) Masa operasi bateri, termasuk masa nyahcas berterusan, hayat perkhidmatan atau hayat kitaran.
(4) Persekitaran operasi bateri, termasuk suhu ambien, dsb.
(5) Jumlah maksimum bateri yang dibenarkan.
Bateri litium-digunakan secara meluas kerana prestasi cemerlangnya. Walau bagaimanapun, dalam aplikasi tertentu, ia mesti memenuhi pelbagai keperluan tambahan, seperti menahan hentakan dan getaran, menyesuaikan diri dengan suhu melampau dan beroperasi dalam-persekitaran tekanan rendah. Apabila mereka bentuk bateri ini, di samping mempertimbangkan ciri fizikal asas ini, faktor seperti pemilihan bahan mentah, faktor utama yang menentukan ciri bateri, prestasi keseluruhan, proses pembuatan, kos-analisis kos dan suhu operasi perlu dipertimbangkan secara menyeluruh.
Penunjuk utama untuk menilai prestasi bateri kuasa
Prestasi bateri biasanya dinilai melalui aspek berikut:
1) Kapasiti
Kapasiti bateri merujuk kepada jumlah tenaga elektrik yang boleh disediakan oleh bateri di bawah keadaan nyahcas tertentu. Konsep ini biasanya dinyatakan sebagai hasil darab semasa dan masa, dan biasanya diukur dalam -ampere jam (Ah). Parameter ini secara langsung mempengaruhi arus operasi maksimum bateri dan tempoh operasi berterusan.
2) Ciri-ciri Pelepasan dan Rintangan Dalaman
Ciri nyahcas bateri mencerminkan kestabilan voltan keluarannya, dataran tinggi voltan dan-prestasi nyahcas semasa yang tinggi dalam keadaan tertentu. Ini adalah penunjuk penting untuk mengukur kapasiti beban bateri. Tambahan pula, terdapat dua jenis rintangan dalam bateri: rintangan dalaman ohmik dan rintangan dalaman polarisasi. Kedua-dua jenis rintangan dalaman ini mempunyai kesan yang sangat ketara ke atas prestasi nyahcas keseluruhan semasa-nyahcas semasa tinggi.
3) Julat Suhu Operasi
Untuk memastikan pengendalian peralatan elektrik yang stabil di bawah pelbagai keadaan persekitaran, bateri mesti mengekalkan prestasi yang baik dalam julat suhu tertentu.
4) Prestasi Penyimpanan
Selepas tempoh storan tertentu, prestasi bateri mungkin berubah disebabkan oleh pelbagai faktor, yang membawa kepada -nyahcas sendiri, kebocoran elektrolit, litar pintas, dsb., sekali gus menjejaskan prestasinya.
5) Prestasi Kitaran
Prestasi kitaran merujuk kepada bilangan cas-kitaran nyahcas bateri sekunder boleh tahan di bawah cas tertentu-peraturan nyahcas sehingga prestasinya menurun ke tahap yang telah ditetapkan. Ia merupakan salah satu petunjuk penting untuk menilai kebolehpercayaan jangka panjang- bateri.
6) Ciri-ciri Keselamatan
Keselamatan bateri terutamanya ditunjukkan dalam tahap keselamatannya di bawah keadaan penggunaan yang tidak normal. Keadaan penggunaan yang tidak normal ini termasuk pengecasan berlebihan, litar pintas, ujian penembusan paku, ujian penghancuran, pendedahan kotak panas, kesan objek berat dan getaran. Keupayaan bateri untuk menahan keadaan melampau ini adalah salah satu faktor utama dalam menentukan kesesuaiannya untuk aplikasi berskala besar-.
Peralatan untuk penyediaan dan pencirian bahan elektrod positif dan negatif
persiapan
Bahan elektrod positif dan negatif ialah komponen utama bateri-ion litium, seperti elektrod positif seperti LFePO4 atau LiCoO2 dan elektrod negatif seperti grafit atau silikon/karbon. Bahan yang berbeza memerlukan kaedah penyediaan yang berbeza. Bahagian ini menggunakan bahan elektrod positif terner sebagai contoh untuk memperkenalkan peralatan yang diperlukan dalam proses penyediaan.
Perwatakan
Bahan utama bateri litium-, seperti bahan elektrod positif dan negatif, adalah semua bahan berfungsi elektrokimia yang mempengaruhi prestasi elektrokimia bateri-ion litium dengan ketara. Terdapat banyak petunjuk teknikal yang perlu dipertimbangkan semasa pengeluaran dan pembangunan bahan, serta pembuatan dan penggunaan bateri, tetapi ia termasuk dalam tiga kategori: kategori pertama ialah struktur kristal dan mikrostruktur bahan; kategori kedua ialah penunjuk fizikokimia bahan, termasuk taburan saiz zarah, luas permukaan tertentu, ketumpatan paip dan komposisi unsur (termasuk kekotoran); dan kategori ketiga ialah ciri prestasi elektrokimia bahan, seperti kapasiti, kecekapan awal, dan impedans elektrokimia. Pengesanan dan pencirian pelbagai penunjuk bahan utama bateri-ion litium adalah sangat penting untuk penyelidikan dan pembangunan bahan, kawalan pengeluaran dan jaminan kualiti.
Peralatan pembuatan bateri lithium-ion butang
Sel syiling, juga dikenali sebagai sel butang atau separuh-sel, lazimnya menggunakan logam litium sebagai elektrod negatif dan bahan elektrod positif sebagai elektrod positif; atau logam litium sebagai elektrod positif dan bahan elektrod negatif sebagai elektrod negatif. Saiznya yang kecil, penggunaan bahan yang rendah dalam fabrikasi elektrod dan fleksibiliti yang tinggi menjadikannya peranti penting untuk pembangunan dan ujian bahan aktif untuk bateri-ion litium.
Dalam peringkat fabrikasi elektrod, bahan dan reagen yang diperlukan termasuk bahan elektrod positif dan negatif, agen konduktif, pengikat, dan pengumpul arus. Pertama, bahan aktif elektrod positif dan negatif, agen pengalir, dan pengikat dicampur secara seragam dalam nisbah tertentu menggunakan pengisaran manual atau homogenisasi mekanikal. Kemudian, buburan yang terhasil disalut pada pengumpul arus yang sepadan. Dalam salutan makmal, kaedah salutan ditentukan berdasarkan jumlah buburan. Untuk buburan yang lebih besar, mesin salutan kecil digunakan (Rajah (a)); untuk buburan yang lebih kecil, peranti pembentuk filem-digunakan untuk salutan manual (Rajah (b)). Elektrod kemudiannya dikeringkan dalam ketuhar pengeringan dan dipadatkan dengan menekan roller. Menghiris ialah proses memotong elektrod dengan tepat kepada kepingan bulat. Secara amnya, penggelek-elektrod yang ditekan diapit di antara kertas penimbang dan diletakkan pada mesin penebuk untuk menebuk kepingan elektrod kecil dengan cepat. Diameter kepingan elektrod kecil boleh dilaraskan dengan saiz acuan penebuk mesin tebukan.
