El ciclo de vida y los pros y los contras de la batería ternaria de iones de litio

¿Qué es la batería ternaria de iones de litio?

En la naturaleza, el Li es el elemento más ligero, el metal de menor masa atómica. Su masa atómica es 6,94 g / mol ， ρ = 0,53 g / cm3. Debido a la propiedad química activa, puede perder e- fácilmente y oxidarse a Li +. Por lo tanto, su potencial de electrodo es el número negativo máximo (-3.045V), el equivalente electroquímico también es el mínimo (0.26g / Ah). Estas características deciden que se trata de un material con alta energía específica. La batería ternaria de iones de litio es una batería secundaria de iones de litio que utiliza níquel, cobalto, manganeso y tres óxidos de metales de transición como material de ánodo. Tiene las características de combinación de un buen rendimiento de ciclo de óxidos de cobalto de litio, alta capacidad específica de niquelato de litio, buen rendimiento de seguridad de manganita de litio, bajo costo, etc., utilizando el método de mezcla horizontal de moléculas, dopaje, revestimiento y decoración para componer compuestos. óxido de litio con níquel, cobalto, elemento manganeso. La batería de iones de litio ternaria es una batería de iones de litio recargable que se ha investigado y aplicado ampliamente en la actualidad.

La vida útil de la batería ternaria de iones de litio

La vida útil de la batería de iones de litio significa un 70% de la capacidad nominal que se deteriora después de usarla durante algún tiempo. En este momento, la batería está agotada. La industria de las baterías tiende a describir el ciclo de vida mediante los tiempos de carga y descarga de la batería de iones de litio. Durante la aplicación, la reacción electroquímica irreversible dentro de la batería disminuirá la capacidad. Por ejemplo, la descomposición del electrolito, la inactivación del material activo, el colapso de la estructura del ánodo y del cátodo disminuye la inserción y desintercalación del ion Li. El examen muestra que una descarga de mayor velocidad conducirá a una descomposición más rápida. Si la corriente de descarga es baja, el voltaje se cerrará a voltajes equilibrados y la batería puede descargar más energía.

El ciclo de vida nominal de la batería ternaria de iones de litio es de alrededor de 800 veces, perteneciendo al nivel medio en el mercado de baterías de iones de litio recargables. El fosfato de hierro y litio es 2000 veces mayor, mientras que el titanato de litio puede alcanzar las 10.000 veces. Hoy en día, los principales fabricantes de baterías prometen más de 500 veces su especificación de celda ternaria (carga y descarga en situación estándar). Sin embargo, después de que la celda se convierte en un paquete de baterías, el ciclo de vida es aproximadamente 400 veces, porque el voltaje no puede ser el mismo que la resistencia interna debido al problema de consistencia. El SOC recomendado por el fabricante es del 10% al 90%. Es mejor que no se descargue profundamente, o puede dañar la estructura del ánodo y del cátodo de manera irreversible. Si se calcula mediante una pequeña carga y descarga de corriente, el ciclo de vida tendrá al menos 1000 veces. Además, el ciclo de vida disminuirá rápidamente a no más de 200 veces después de descargas frecuentes en entornos de alta temperatura y clasificación.

Los pros y los contras de la batería ternaria de iones de litio

La batería ternaria de iones de litio es una batería con altas propiedades por su capacidad estable y desempeño de seguridad. Las ventajas y desventajas de tres tipos de elementos metálicos son las siguientes:

Co3 +: disminuye la ocupación del sitio de iones positivos, estabiliza la estructura estratificada del material, disminuye el valor de resistencia, aumenta la conductividad, mejora el rendimiento del ciclo y la tasa.

Ni2 +: puede aumentar la capacidad del material (aumentar la densidad de energía del volumen del material). Un exceso de Ni puede provocar fenómenos de dislocación de Li y Ni debido a su radio similar. Cuanto mayor sea la concentración de iones de litio, más difícil de desenterrar para el Li con estructura estratificada, lo que afecta el rendimiento electroquímico.

Mn4 +: no solo puede disminuir el costo del material, sino que también puede mejorar la seguridad y estabilidad del material. Sin embargo, un contenido excesivo de Mn fácilmente producirá espinela para dañar la estructura estratificada y disminuir la capacidad y los tiempos de ciclo.

La alta densidad de energía es una de las ventajas de la batería ternaria de iones de litio, cuya plataforma de voltaje es uno de sus indicadores clave, decidiendo el rendimiento básico y el costo. La plataforma de mayor voltaje, la capacidad específica mayor es. Entonces, en comparación con las baterías con el mismo volumen, peso e incluso AH, la batería ternaria de iones de litio con una plataforma de mayor voltaje tendrá una vida útil más larga. El voltaje de la batería ternaria de iones de litio alcanza los 3,7 V, el fosfato de hierro y litio es de 3,2 V, mientras que el titanato de litio es de solo 2,3 V. En términos de densidad de energía, la batería ternaria de iones de litio es aparentemente mejor que el fosfato de hierro y litio, la manganita de litio o el titanato de litio.

El rendimiento de seguridad y el ciclo de vida deficientes son las principales deficiencias, especialmente el rendimiento de seguridad, que siempre limita el montaje a gran escala y también es uno de los principales factores de la aplicación integrada a gran escala. Los experimentos muestran que la batería ternaria de iones de litio con mayor capacidad es difícil de pasar la prueba de seguridad de acupuntura y sobrecarga. Esta es la razón por la que la batería de gran capacidad necesita llevar muchos Mn, e incluso aplicarse junto con manganita de litio. El ciclo de vida de 500 veces está por debajo del nivel medio en el campo de la batería de iones de litio. Por lo tanto, la batería ternaria de iones de litio tiende a aplicarse en la electrónica de consumo, como 3c digital.