Introducción al "pasado y presente" de la batería ternaria de litio

En cuanto a las baterías de litio, debemos estar familiarizados con ellas, pero ¿cuánto sabemos de la historia de las baterías de litio? ¡Date prisa y sigue al pequeño para aprender!

Historia de la invención de la batería de iones de litio y desarrollo futuro

Las baterías de los teléfonos móviles se dividen generalmente en baterías de níquel y baterías de litio. Entre ellas, las baterías de níquel tienen baja capacidad, efecto memoria, fenómeno de autodescarga y contaminación ambiental causada por materiales de fabricación, por lo que no han continuado en la industria de la telefonía móvil. Aunque el nacimiento de la "batería de litio" compensa la escasez de baterías de níquel, y sus características de alta energía y protección ambiental la convierten en la única fuente de energía en la industria de la telefonía móvil, la gente todavía tiene algunos malentendidos sobre la "batería de litio "en teléfonos móviles porque, en sentido estricto, las baterías de litio no son recargables. Dado que no son recargables, ¿qué se usa en los teléfonos móviles? ¿O qué tipo de batería de litio? La siguiente pequeña serie te responderá una por una.

En primer lugar, echemos un vistazo a lo que es una batería de litio. De hecho, la batería de litio es una batería primaria de litio en un sentido estricto. Contiene metal de litio puro y es una batería no recargable de una sola vez. Debido a sus propios altos requisitos técnicos, solo unas pocas empresas en unos pocos países están produciendo tales baterías de metal de litio.

Antes de la aparición de las baterías de litio, se puede decir que la batería original es su creadora, ¿cómo nació la batería original? Esto se remonta a finales del siglo XVIII, cuando el biólogo italiano Galvani estaba realizando un famoso experimento con ranas. Cuando se usó un bisturí de metal para hacer contacto con las ancas de rana, se encontró que las ancas de rana se movían. Después de muchos experimentos, Galvani pensó que podría tratarse de "electricidad animal".

Y el amigo de Galvani, Volta, vio este fenómeno. Después de muchos experimentos, se descubrió que siempre que haya dos metales diferentes en contacto entre sí, el espacio está separado por cartón húmedo, cuero u otras cosas similares a esponjas, con o sin ancas de rana. Se genera una corriente que niega la idea de "electricidad animal". Dado que Volta reconoce que la contracción de la pata de rana es solo una manifestación del proceso de descarga, el contacto de dos metales diferentes es la causa real del fenómeno actual. Así, Volta enumeró el orden zinc-plomo-estaño-hierro-cobre-plata-oro, que es la famosa secuencia voltaica. En 1800, Volta diseñó un dispositivo llamado pila voltaica basado en este principio. El zinc es el electrodo negativo, la plata es el electrodo positivo y la salmuera se utiliza como solución de electrolito.

La historia anterior es solo la historia de la invención de la batería original. Las baterías principales que las personas suelen utilizar son las baterías secas de zinc-manganeso, las baterías de zinc-mercurio, las baterías de botón de zinc-plata y las baterías de litio. Entre ellos, la batería de litio se deriva del gran inventor Edison, que es una batería hecha de metal litio o aleación de litio como material de electrodo negativo y que utiliza una solución de electrolito no acuoso. Sin embargo, debido a las propiedades químicas muy activas del metal litio, el metal litio se procesa y almacena. En términos de uso, los requisitos ambientales son muy altos, por lo que las baterías de litio no se han utilizado durante mucho tiempo en esa época. Hoy, con el desarrollo de la ciencia y la tecnología, las baterías de litio se han convertido en algo común. Dado que las baterías de litio se han vuelto populares en este momento, ¿cuáles son sus ventajas y desventajas? Veamos primero sus ventajas: 1, alta energía 2, larga vida útil; 3, voltaje nominal alto; 4, la tasa de autodescarga es muy baja, que es una de las ventajas más destacadas de la batería, menos de 1/20 de níquel-hidrógeno de la batería; 5, alta temperatura y baja adaptabilidad, se puede utilizar en un entorno de -20 ° C - 60 ° C, después del procesamiento, se puede utilizar en un entorno de -45 ° C; 6, verde, independientemente de la producción, el uso y la chatarra, no contienen, no producen plomo, mercurio, cadmio y otros elementos y sustancias de metales pesados tóxicos y nocivos; 7, la producción básicamente no consume agua, es adecuada para países que carecen de agua. Desventajas: 1, la seguridad de la batería de litio es deficiente, existe peligro de explosión; 2, altos requisitos de producción, el costo también aumentará; 3, el uso de condiciones es limitado, el uso de alta y baja temperatura es peligroso.

Hoy en día, la batería común en los teléfonos móviles es una batería de iones de litio, pero el electrolito de una batería de iones de litio fluye y puede causar una explosión si es golpeada por una fuerza externa o un cargador que no cumple con el estándar. . De hecho, siempre que compremos teléfonos móviles en canales formales, el uso adecuado puede evitar tales cosas.

Dado que el teléfono móvil utiliza una batería de iones de litio, ¿cuál es la diferencia entre este y la batería de litio descrita anteriormente? Esto se debe al desarrollo temprano de las baterías de litio. Dado que la tasa de autodescarga de las baterías de litio es extremadamente baja y el voltaje de descarga es suave, se usa primero en marcapasos, de modo que los marcapasos implantados en el cuerpo humano pueden funcionar durante mucho tiempo.

En 1992, Sony desarrolló con éxito una batería comercial de iones de litio. La naturaleza recargable de la batería la convierte en una fuente de energía para dispositivos electrónicos portátiles como teléfonos móviles y computadoras portátiles. Al mismo tiempo, el peso y el volumen de estos dispositivos electrónicos se reducen en gran medida, el tiempo de uso se extiende en consecuencia y la batería de iones de litio no contiene cadmio de metales pesados, lo que reduce en gran medida la contaminación ambiental en comparación con la batería de níquel cadmio. Para decir la mayor diferencia entre los dos, se puede entender que la batería de litio solo se puede usar una vez y la batería de iones de litio se puede reutilizar. Por supuesto, las baterías de iones de litio también pueden considerarse derivados de las baterías de litio.

Además, la industria de la telefonía móvil anterior también ha utilizado baterías de níquel durante un período de tiempo. Sin embargo, como el prefacio de este artículo, dado que las baterías de níquel están contaminadas por el medio ambiente y tienen efectos de memoria y autodescarga, nacen las baterías de iones de litio. Con sus múltiples ventajas, se ha convertido en objeto del favor de los fabricantes, y las baterías de níquel han sido etiquetadas como "palacio frío", por lo que las baterías de iones de litio se utilizan en el mercado actual de la telefonía móvil.

Hablando de esto, no sé si está fuera del malentendido de la conciencia de la batería del teléfono celular. En primer lugar, la batería de iones de litio es solo un tipo de batería de litio, también se puede considerar como una versión modificada de la batería de litio, y la batería de litio es una rama de la batería primaria, y solo se puede usar una vez y no se pueden cargar, por lo que, en un sentido estricto, las baterías de iones de litio se pueden llamar baterías de teléfonos móviles. ¿Cuál es la diferencia entre una batería de iones de litio y una batería de níquel? Este punto se puede ver en la introducción anterior. Dado que la batería de níquel tiene un efecto de memoria, el usuario debe usar primero la energía restante de la nueva máquina y, después de cargarla varias veces, ejerciendo así la máxima eficiencia, ahora los jóvenes son muy engorrosos de operar.

Sin embargo, muchas personas todavía usan los hábitos de carga de la era de las baterías de níquel, lo que reducirá en gran medida la duración de la batería de los teléfonos móviles que usan baterías de iones de litio, porque las baterías de iones de litio no tienen memoria y los usuarios pueden seguirlas durante su uso. Con la carga, siempre que se ponga o se sobrepase, reducir el ciclo de carga y alargar la vida de la batería del teléfono móvil no es un problema.

Aquí hay una pequeña serie para que todos expliquen qué es el ciclo de carga. De hecho, un ciclo de carga se refiere al proceso de cargar la batería de llena a vacía y luego llenarla por completo. Sin embargo, esto no significa cargar la batería una vez. Por ejemplo, cuando la batería se usa a la mitad del primer día, vuelve a estar completamente cargada, lo mismo ocurre al día siguiente. Solo se puede contar como un ciclo, no como dos. Por lo tanto, obviamente no es recomendable que algunas personas se queden sin electricidad, y algunas baterías de alta calidad conservarán el 80% de su capacidad original después de varios ciclos de carga.

La batería de iones de litio actual es solo una aplicación técnica para mejorar la vida útil de los teléfonos móviles. Se cree que en un futuro próximo habrá tecnología más avanzada para reemplazar las baterías de iones de litio, quizás líquidas o gaseosas, pero desde la perspectiva de toda la industria, se trata de una batería. La carga ultrarrápida parece ser una tecnología más fácil de implementar.

Además, en el pasado, muchos fabricantes han ideado soluciones para la vida útil de los teléfonos móviles, como la carga solar, el suministro de combustible y otras tecnologías de LG, su principio de funcionamiento, como su nombre indica, la energía solar es utilizar energía de la luz para lograr la carga, mientras que la energía del combustible es la reacción del hidrógeno y el oxígeno extraídos del combustible normal para convertir la energía química en energía eléctrica, mientras se descarga agua no contaminada. Las pilas de combustible del mismo peso pueden proporcionar hasta 10 veces la potencia de las baterías de iones de litio.

Dado que había una solución fuera de la batería de iones de litio, ¿por qué no se solucionó la duración de la batería del teléfono móvil? Esto se debe a que la eficiencia de conversión de energía solar es baja y no existe una condición de competencia en el mercado, y la razón más directa para la celda de combustible es el alto costo, por lo que a partir de ahora, la batería de iones de litio no se puede reemplazar.

Mirando hacia el futuro, la dirección de investigación y desarrollo de la tecnología de baterías de teléfonos móviles debe desarrollarse para un tamaño pequeño y una duración de batería alta. Solo controlando el volumen de la batería del teléfono móvil se puede utilizar mejor el teléfono móvil, pero ¿debería resolver el problema de la duración de la batería o resolver primero el problema del volumen? No sé lo que piensan los consumidores, Xiaobian dijo su propio punto de vista, mire el grosor del teléfono móvil actual, no el más delgado y solo más delgado, por lo que creo que la prioridad es resolver el problema de la duración de la batería, es el máxima prioridad del fabricante.

Comentarios: Lo anterior es una revisión de la historia y el desarrollo futuro de las baterías de litio para teléfonos móviles. De hecho, hoy en día, además del uso generalizado de baterías de litio en teléfonos móviles y fuentes de alimentación móviles, las baterías de litio en vehículos eléctricos también tienen una gama muy amplia de aplicaciones. A diferencia de las aplicaciones de teléfonos móviles, las baterías de litio también han llevado a una batalla por los materiales de las baterías en las aplicaciones de vehículos de nueva energía.

Los materiales del cátodo utilizados en las baterías de litio para vehículos de nueva energía son principalmente fosfato de hierro y litio, materiales ternarios, óxido de cobalto de litio y manganato de litio. El fosfato de litio y hierro tiene una densidad de energía baja de aproximadamente 120 Wh por kilogramo, pero tiene la mejor estabilidad térmica, alta seguridad y no es fácil de deflagrar. El fabricante de automóviles representativo nacional adopta BYD. La densidad de energía del material ternario puede ser de 150 Wh o incluso 200 Wh por kilogramo. El vehículo eléctrico que lo adopta es más liviano y tiene un rango de crucero más largo, pero se cuestiona la seguridad. La empresa automovilística representativa es Tesla y las empresas automovilísticas extranjeras como Nissan Leaf. .

La batalla por los materiales ternarios y el fosfato de hierro y litio tiene una larga historia. Desde su introducción en China en 2004, el fosfato de hierro y litio ha sido la ruta principal para las baterías eléctricas chinas, y solo hay un puñado de usuarios de manganato de litio y materiales ternarios. Pero las ganancias de Tesla en el primer trimestre de 2013 magnificaron instantáneamente las ventajas de los materiales ternarios. Según el informe de BOC International, “ La razón por la que Tesla no es el viento para permitir que el mercado popularice los materiales ternarios es que tiene una gran relación con la adopción de la adquisición de la cadena de suministro global, que puede impulsar el desarrollo de toda la industria. . Al mismo tiempo, Tesla es realmente muy bueno. Márketing."

Por un lado, el éxito de Tesla ha disipado las preocupaciones de muchas empresas de automóviles. Por otra parte, el 16 de octubre de 2012, el Ministerio de Hacienda, el Ministerio de Industria y Tecnología de la Información y el Ministerio de Ciencia y Tecnología y otros tres ministerios y comisiones anunciaron el "Aviso sobre la organización de la solicitud de la Nueva Energía 2012 Proyecto de Innovación Tecnológica de la Industria del Vehículo ". El objetivo de innovación técnica dado por el aviso es que la densidad de energía de las celdas de la batería en 2015 sea de más de 180Wh por kilogramo (la densidad de energía modular es superior a 150Wh por kilogramo). Liu Lian, director de inversiones de DT Capital, dijo a los periodistas que los requisitos de densidad mencionados por los tres ministerios no implicarían necesariamente el uso de ese material, pero solo se puede lograr un material ternario mediante la "densidad de energía".

El aviso anterior no es obligatorio, pero los requisitos de densidad de energía se imponen a las empresas de automóviles. Además del efecto Tesla, las compañías automotrices nacionales han anunciado su turno. En el Salón del Automóvil de Beijing 2014, Jianghuai, Chery, Beiqi, Zotye y otros fabricantes dijeron que se utilizarán materiales ternarios en los últimos modelos. Esta situación también ha causado preocupación entre muchos iniciados. Una batería de litio de alto nivel dijo que la fortaleza de Tesla radica en el uso de baterías proporcionadas por Panasonic, pero el paquete original y el sistema de administración de baterías. Muchos fabricantes nacionales de automóviles y fábricas de baterías van a subvencionar, pero ahora es dudoso que los fabricantes nacionales de baterías puedan proporcionar baterías, embalajes y sistemas de gestión de baterías consistentes, y es difícil evaluar la seguridad.

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