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Sumário

Que é uma bateria de lítio ternária? Na natureza, o lítio é o metal o mais claro com a massa atômica a menor. Seu peso atômico é 6.94g/mol, e ρ=0.53g/cm3. O lítio é quimicamente ativo e perde facilmente elétrons e é oxidado a Li+, assim que o potencial de elétrodo padrão é os mais negativos, -3,04

Que é uma bateria de lítio ternária?

Na natureza, o lítio é o metal o mais claro com a massa atômica a menor. Seu peso atômico é 6.94g/mol e ρ=0.53g/cm3. O lítio é quimicamente ativo e perde facilmente elétrons e é oxidado a Li+. Consequentemente, o potencial de elétrodo padrão é a maioria de negativo, -3.045V, e o equivalente eletroquímico é o menor, 0.26g/Ah. Estas características do lítio determinam que é muito materiais com energia específica alta. A bateria de lítio ternária refere uma bateria secundária do lítio que use três óxidos de metal da transição do níquel, do cobalto e do manganês como o material positivo do elétrodo. Integra inteiramente o bom desempenho do ciclo do óxido do cobalto do lítio, a capacidade específica alta de nickelate do lítio e o custo alto do segurança e o baixo do manganato do lítio. Usa a mistura do nível, a lubrificação, o revestimento e métodos moleculars da alteração da superfície para sintetizar o níquel. Cobalto, manganês e outros óxidos compostos sinérgicos da intercalação do lítio do multi-elemento. É uma bateria recarregável do lítio-íon que extensamente seja pesquisada e aplicada.

Vida da bateria ternária do lítio

A vida da bateria assim chamada do lítio refere aquela que a capacidade da bateria deteriora a 70% da capacidade nominal (a capacidade da bateria na temperatura ambiente 25°C, na pressão atmosférica padrão, e descarregado em 0.2C) após um período de tempo, que possa ser considerado como o fim da vida. Na indústria, a vida de ciclo geralmente é calculada pelo número de ciclos do carregado inteiramente e descarregou baterias de lítio. Em processo do uso, uma reação eletroquímica irreversível ocorre dentro da bateria de lítio, que conduz a uma diminuição na capacidade, tal como a decomposição do eletrólito, a desativação de materiais ativos, o colapso da estrutura positiva e negativa do elétrodo, e a redução no número de íons do lítio introduzidos e extraídos, etc… experiências mostrou que uma taxa mais alta de descarga conduzirá a uma atenuação mais rápida da capacidade. Se a corrente de descarga é mais baixa, a tensão da bateria será próxima à tensão do equilíbrio e mais energia pode ser liberada.

A vida teórica de uma bateria de lítio ternária é aproximadamente 800 ciclos, que seja média entre baterias de lítio recarregáveis comerciais. O fosfato do ferro do lítio é aproximadamente 2.000 ciclos, quando o titanate do lítio seriam capaz de alcançar 10.000 ciclos. Presentemente, os fabricantes da bateria do grosso da população prometem mais de 500 vezes (carga e descarga sob circunstâncias padrão) nas especificações de suas baterias ternárias. Contudo, depois que as baterias são montadas em um bloco da bateria, devido às edições da consistência, a tensão principal e o interno a resistência não podem ser exatamente a mesma, e sua vida de ciclo é aproximadamente 400 vezes. O fabricante recomenda que a janela do uso do SOC é 10%~90%. O carregamento profundo e descarregar-se não são recomendados, se não causará dano irreversível à estrutura positiva e negativa da bateria. Se é calculado pela carga rasa e pela descarga rasa, a vida de ciclo será pelo menos 1000 vezes. Além, se as baterias de lítio são descarregadas frequentemente sob ambientes da alto-taxa e de alta temperatura, a vida da bateria será reduzida drasticamente a menos de 200 vezes.

Vantagens e desvantagens da bateria de lítio ternária

A bateria de lítio ternária é relativamente equilibrada em termos da capacidade e da segurança, e é uma bateria com desempenho total excelente. As funções principais, as vantagens e as desvantagens dos três elementos do metal são como segue:

Co3+: Reduza o espaço de mistura do cation, estabilize a estrutura mergulhada do material, para reduzir o valor da impedância, para aumentar a condutibilidade elétrica, e melhore o desempenho do ciclo e da taxa.

Ni2+: pode aumentar a capacidade do material (aumente a densidade de energia do volume do material), e devido ao raio similar de Li e de Ni, demasiado Ni igualmente fará com que o lítio e o níquel sejam misturado devido ao fenômeno da deslocação de Li, e a concentração de íons do níquel na camada do lítio maior o valor, mais difícil é ao lítio do deintercalate na estrutura mergulhada, tendo por resultado o desempenho eletroquímico pobre.

Mn4+: Não somente pode reduzir o custo dos materiais, mas igualmente pode melhorar a segurança e a estabilidade dos materiais. Contudo, excessivamente - o índice alto do manganês formará facilmente uma fase spinel e destruirá a estrutura mergulhada, reduzindo a capacidade e reduzindo o ciclo.

A densidade de alta energia é a vantagem a mais grande de baterias de lítio ternárias, e a plataforma da tensão é um indicador importante da densidade de energia da bateria, que determina a eficiência e o custo básicos da bateria. Mais alta a plataforma da tensão, maior a capacidade específica, assim que o mesmo volume, o peso, e mesmo a bateria do mesmo ampère, a bateria de lítio material ternária com uma plataforma mais alta da tensão têm uma vida da bateria mais longa. A plataforma da tensão da descarga da única bateria de lítio ternária é tão alta quanto 3.7V, o fosfato do ferro do lítio é 3.2V, e o titanate do lítio é somente 2.3V. Consequentemente, da perspectiva da densidade de energia, a bateria de lítio ternária é melhor do que o fosfato do ferro do lítio, o manganato do lítio ou o titanate do lítio têm vantagens absolutas.

A segurança pobre e a vida de ciclo curto são os defeitos principais de baterias de lítio ternárias, especialmente o desempenho da segurança, que foi um fatora principal que restringisse suas harmonização em grande escala e aplicações integradas em grande escala. Um grande número testes reais mostram que é difícil para baterias ternárias com capacidade maior passar testes da segurança tais como a acupuntura e a sobrecarga. Esta é igualmente a razão pela qual mais elementos do manganês são introduzidos geralmente em baterias da grande-capacidade, ou mesmo misturados com o manganato do lítio. A vida de ciclo de 500 vezes é no meio da bateria de lítio, assim que o campo de aplicação principal da bateria de lítio ternária é produtos eletrônicos do consumidor tais como 3C digital.