Estructura y desarrollo de la batería de titanato de litio.

La batería de litio ácido de titanio está formada por la placa positiva y negativa (el material activo positivo para el litio ternario, titanato de litio extremadamente negativo), membrana, electrolito, oreja, acero inoxidable, carcasa de aleación de aluminio, etc. La placa positiva y negativa es el área de reacción electroquímica, diafragma, electrolito con canal de transporte de Li +. Las orejas de los electrodos tienen el efecto de la corriente continua.

La batería, Li + migración de los materiales ternarios de litio a la superficie de un cristal, emerge del material de la placa positiva, bajo la acción de la fuerza del campo eléctrico, al electrolito, a través del diafragma, luego a través del electrolito para migrar a la superficie de el ánodo para el cristal de titanato de litio, luego el material de ánodo incrustado en la estructura de espinela de titanato de litio. Al mismo tiempo, el electrón fluye a través de la lámina de aluminio del ánodo, la oreja, las columnas del polo de la batería, la carga de la columna, el polo negativo, las orejas del cátodo fluyen hacia los electrodos de la lámina del cátodo, luego a través del cuerpo conductor fluye hacia el ánodo y el titanato de litio. cargo para hacer el saldo.

Descarga de la batería, Li + de materiales de estructura de espinela de titanato de litio, incrustado en el electrolito, a través del diafragma, luego a través del electrolito a la superficie del cristal de litio ternario, y luego incrustado en los materiales de litio ternario nuevamente. Al mismo tiempo, el flujo electrónico por el conductor al electrodo de lámina de cátodo, la oreja, la columna polar del cátodo de la batería, la carga de la columna, el polo positivo, los electrodos de lámina de aluminio del ánodo de la batería del flujo del oído del polo positivo, y luego por el conductor al litio ternario ánodo, el equilibrio de carga a.

La batería de titanato de litio, por lo tanto, el principio básico, está en el proceso de carga y descarga, el correspondiente ida y vuelta entre los iones de litio a través de los electrodos integrados, completa la carga y descarga de la batería y suministra energía a la carga. Diagrama de carga y descarga de la batería de titanato de litio como se muestra.

Cuando la batería, el electrón positivo, la emergencia de iones de litio, incrustado en el cátodo; El cátodo incluyó iones de litio y electrones como estado de litio rico. El proceso descarga lo contrario. En Li + incrustado o incrustado en el proceso de reacción, el titanato de litio (Li4TI5O12) es un tipo de material de electrodo de tipo incrustado ideal, Li + insertado e incrustado o no no tiene ningún efecto en la estructura del material, los llamados materiales de "tensión cero" , asegurando así el buen funcionamiento del ciclo.

El titanato de litio es la estructura molecular de las dos fases diferentes Li7TI5O12 y Li4TI5O12. Produce la estructura cristalina y la estructura cristalina de Li4Ti5O12 Li7TI5O12 son estructura de espinela, y el cambio constante de la red es muy pequeño, también pequeño cambio de volumen. Para evitar el ciclo de carga y descarga de materiales de electrodo de daño estructural causado por escalado hacia adelante y hacia atrás, para mejorar el rendimiento del ciclo y la vida útil del electrodo, reducido junto con el aumento de los tiempos de ciclo, atenuación de la capacidad, hace que el titanato de litio tenga un excelente rendimiento del ciclo.

Ecuación de la reacción electroquímica de la batería de titanato de litio:

La ecuación de reacción química total es:

La arquitectura de la batería de titanato de litio

Los positivos: fosfato de hierro y litio, ácido de litio y manganeso, o material ternario, níquel y litio ácido de manganeso.

Negativo: material de titanato de litio.

Diafragma: con carbono como ánodo de diafragma de batería de litio.

Electrolito con carbono como ánodo del electrolito de batería de litio.

Carcasa de la batería: la carcasa de la batería de litio de carbono es negativa.

Se introducen los componentes y la estructura de la batería de titanato de litio

Ventajas de la batería de titanato de litio

La batería de titanato de litio tiene un volumen pequeño, peso ligero, alta densidad de energía, buen rendimiento de sellado, sin fugas, sin efecto de memoria, baja tasa de autodescarga, carga y descarga rápidas, ciclo de vida largo, amplio rango de temperatura de trabajo, seguridad y estabilidad de verde protección del medio ambiente y otras características, por lo que tiene una perspectiva de aplicación muy amplia en el campo de la fuente de alimentación de comunicación.

El titanato de litio como plataforma potencial del material del cátodo es tan alto como 1,55 V, cuando más de 1 V es más alto que el de los materiales de ánodo de grafito tradicionales, aunque perdió algo de densidad de energía, pero también significa que la batería es más segura. El experto técnico Lou blu-ray ha dicho que la batería se carga rápidamente cuando la demanda de voltaje del cátodo es menor, pero si es demasiado baja, la batería de litio es fácil de precipitar litio metálico muy reactivo, este tipo de ion de litio conductor no solo, también puede reaccionar con el electrolito y luego liberar una cantidad de calor, gas combustible, fuego. Y más alto que el del titanato de litio en cuanto a voltaje de 1 a 0 v para evitar el voltaje negativo, también indirectamente para evitar la precipitación de iones de litio, a fin de garantizar la seguridad de la batería.

Debido a que la batería de titanato de litio se puede lograr en entornos de alta temperatura y baja temperatura de uso seguro, también refleja su gran ventaja resistente a la temperatura (especialmente resistente a baja temperatura). En la actualidad, la seguridad del trabajo plateado de la región de temperatura de la batería de titanato de litio entre - 50 a 65 grados, y la energía de la batería de cátodo de grafito común durante la temperatura por debajo de 20 grados - comienza a decaer, a 30 grados la capacidad de carga es solo el 14% de la capacidad total , no puede funcionar normalmente bajo el clima frío. Además, porque incluso si se sobrecarga la batería de titanato de litio, también solo cambia el 1% del volumen, lo que se conoce como material de deformación cero, lo que lo convierte en una vida útil muy larga. El presidente plateado de Wei Yincang ha dicho que la vida útil de la batería de titanato de litio plateado puede ser de hasta 30 años, y la vida útil del automóvil y la vida útil de la batería de los materiales de ánodo de grafito ordinarios, pero de tres a cuatro años. Mire desde el ciclo de vida completo, la batería de titanato de litio cuesta menos.

La última ventaja del titanato de litio es la carga rápida y la capacidad de descarga es fuerte, la relación de carga es alta. La relación de carga de la batería de titanato de litio largo plateado de 10 c, 20 c, la relación de carga de la batería uniforme y común de los materiales del ánodo de grafito es de solo 2 c - 4 c. Con base en las características de la batería de titanato de litio, el personaje dentro del curso de estudio cree que se ajusta a la demanda de nuevos autobuses de energía, grandes equipos de almacenamiento de energía.

Defecto de la batería de titanato de litio

El excelente rendimiento de seguridad hace que las baterías de iones de litio de titanato se conviertan en el punto de acceso de estudio, pero la baja conductividad electrónica de las muestras Li4Ti5O12 (10 a 13 S / cm) y el coeficiente de difusión de iones de litio (10-10 ~ 10-13 cm2 / S) limita en gran medida la abajo se llena en la amplia gama de aplicaciones. Algunos estudios académicos mostraron que el tamaño de partícula de Li4Ti5O12 de nanómetro más tarde puede expandir el área de reacción efectiva y disminuir la distancia de difusión, mejorando así significativamente la relación de rendimiento del material. Pero cabe señalar que, el proceso de nanopartículas de material tiende a ser más difícil, necesita un alto costo, difícil de lograr la producción industrial a gran escala en la actualidad.

La batería de titanato de litio se producirá en el gas de reciclaje de forma continua y hará que el paquete de baterías se abulte, especialmente a altas temperaturas, el impacto es un contacto negativo, aumenta la impedancia de la batería, lo que influye en el rendimiento completo de la batería. También es límite el material del cátodo de titanato de litio se aplica ampliamente a uno de los principales obstáculos en la batería.

Desarrollo de la tecnología de baterías de titanato de litio y su dirección de desarrollo

1. El desarrollo de la tecnología de baterías de titanato de litio en China

La tecnología de la batería de titanato de litio en nuestro país debe poseer la ventaja de la batería de almacenamiento de energía de la competencia, las condiciones geográficas y humanas. Ligera en términos de vida útil, y la vida útil prolongada de la batería de titanato de litio es mucho mejor que los diversos tipos de baterías de plomo-ácido; Su eficiencia, costo y rendimiento electroquímico es mejor que el sistema de batería de vanadio de flujo y azufre de sodio.

Los productos de baterías de iones de litio en los principales mercados son aparatos portátiles como teléfonos móviles y computadoras portátiles. La cantidad de teléfonos móviles y portátiles de China es grande, pero la mayoría no pertenecen a marcas nacionales. La electricidad de litio nacional se encuentra en productos electrónicos portátiles debido a la capacidad de venta de electricidad de litio para perder en productos de Japón y Corea del Sur.

Sin embargo, la aplicación de la tecnología de titanato de litio es un mercado de vehículos eléctricos híbridos, aplicaciones industriales especiales y aplicaciones de almacenamiento de energía como FM y soporte de voltaje de red, etc. Estos mercados en el mundo aún se encuentran en sus inicios, que se desconocían a la perfección. Se espera que la tecnología de titanato de litio sea un actor importante en estos mercados.

La población de China representa aproximadamente una quinta parte de todo el mundo. Debido a la gran población, el mercado de vehículos eléctricos, almacenamiento de energía y aplicaciones industriales de China es un mercado enorme que las empresas multinacionales de muchos países codician. En los últimos años, el gobierno chino concede gran importancia al desarrollo de la industria de almacenamiento de energía y vehículos eléctricos, todo tipo de estado fomenta la introducción de la política. El sistema chino de baterías de titanato de litio en Chongqing y el autobús eléctrico híbrido europeo, la estación de baoqing de demostración de almacenamiento de escenarios de Zhang Bei y la estación de energía de almacenamiento de energía de Shenzhen han estado en la aplicación comercial de datos acumulados durante años.

Además, la cadena de la industria de la electricidad de litio hacia arriba y hacia abajo ya es pequeña, además del suministro completo de materiales de batería y capacidad de fabricación de equipos, la capacidad de producción de la batería de litio y Japón y Corea de tres puntos. de la transición de la producción de electricidad de litio tradicional a la producción de baterías de titanato de litio tiene las condiciones congénitas.

En la producción de material de titanato de litio en China ya se ha tenido una lata como Sichuan Xing, pulmón de plata de Zhuhai, micro macro de Huzhou, etc. Hay tanto solidez como experiencia en la empresa. Con respecto a la producción de baterías de titanato de litio se destacan en nombre de la empresa micro macro macro Huzhou, Zhuhai, Shenzhen Bo Lei Da, puerta de enlace de Tianjin, etc.

Estas empresas han estado en el país y en el extranjero, el almacenamiento de energía y vehículos eléctricos estableció previamente sus propios canales de venta en el mercado. Especialmente vale la pena señalar que Shenzhen Bo Lei ha producido desde la producción de materiales hasta la batería y la integración del sistema de una serie de tecnología patentada y derechos de propiedad intelectual, es una rara industria china de electricidad de litio con derechos de propiedad intelectual independientes del fabricante.

2. Materiales de titanato de litio, baterías y cuellos de botella en la producción de baterías

Ahora que la tecnología tiene muchas otras baterías de litio titanato de litio superioridad incomparable, ¿por qué hasta ahora algunas aplicaciones en el campo de la industria energética de China e incluso la energía mundial? La razón tiene los siguientes tres aspectos:

1) Material de titanato de litio en la producción de materiales de titanato de litio La producción en principio no es complicada. Pero para los materiales de ánodo para baterías de iones de litio, no solo es necesario prestar atención a que el material tenga un área de superficie específica adecuada, tamaño de partícula, densidad y propiedades electroquímicas, etc., también debe poder adaptarse a la tecnología de producción en masa de la batería de litio. El material de titanato de litio en muchas líneas de producción de baterías de iones de litio tradicionales no puede producir una producción normal es una de las razones del valor de pH del material para 11 o 12, una fuerte absorción de humedad.

(2) producción de baterías de titanato de litio de hecho, la línea de producción de baterías de iones de litio convencional que se utiliza directamente para producir productos de baterías de litio con ácido de titanio no es como reemplazar el grafito con material de titanato de litio. El requerimiento de material de titanato de litio para la humedad es mucho mayor que la producción de baterías de iones de litio convencionales. Para controlar la humedad, es necesario realizar algunos preparativos para adaptarse a los requisitos especiales de la producción de baterías de titanato de litio. Además, algunos equipos de producción también deben realizar una mejora correspondiente. Si es una palabra condicional, lo mejor puede especialmente diseñado para productos de baterías de titanato de litio a una estructura compacta, pequeño volumen, completamente cerrada la automatización de la línea de producción.

(3) Paquete de baterías de titanato de litio a diferencia de las baterías de iones de litio convencionales, la producción de baterías de titanato de litio en el hogar y en el extranjero se aplica en grupo después de un período de tiempo, a menudo se ven paquetes blandos de batería de monómero con gases traza. Estos gases y humos, las baterías nuevas son diferentes. El primero puede a través del proceso de producción para quitar la batería. Pero este último está en el proceso de nuestra batería, o bajo la condición del proceso actual es difícil de evitar.

El autor piensa que estudiar el mecanismo de reacción química del ciclo que produce el gas debería ser un buen tema de investigación. Además, debido a la tecnología de la batería de titanato de litio es una de las ventajas de su alto rendimiento de potencia. Aunque la batería en sí puede soportar una gran carga y descarga de corriente, el grosor de la batería de monómero aún no es adecuado para aplicaciones de alta potencia porque la batería es demasiado gruesa y hará que la gran corriente generada sea difícil de calentar. Por lo tanto, para baterías de titanato de litio de alta potencia, la estructura de celda de paquete grande, delgado y suave sigue siendo una opción razonable.

3. La dirección de desarrollo futuro de la tecnología de titanato de litio

Finalmente, el material de titanato de litio completo y necesario resume como las ventajas y desventajas del cátodo de la batería de iones de litio, ventaja: alta seguridad, larga vida útil, rango de trabajo de alta y baja temperatura amplia, alta potencia, bajo costo y protección ambiental verde. Desventaja: baja densidad de energía del material de titanato de litio, la imbibición de agua es fuerte, la batería es producida por altos requisitos ambientales, el proceso de producción para hacer la actualización correspondiente, el nuevo proceso necesita invertir el equipo necesario y un mayor requisito de control de humedad, así como la aplicación del mercado de baterías de titanato de litio no se ha abierto del todo.

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