Έρευνα για την απόδοση των μπαταριών ιόντων λιθίου εύκαμπτης συσκευασίας;

Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου είναι ένας νέος τύπος επαναφορτιζόμενης μπαταρίας που αναπτύχθηκε την τελευταία δεκαετία. Έχουν υψηλή ειδική ενέργεια, δεν έχουν αποτέλεσμα μνήμης, είναι πράσινα και φιλικά προς το περιβάλλον και έχουν τάση εκφόρτισης τριπλάσια από εκείνη των μπαταριών νικελίου καδμίου και νικελίου υδρογόνου. Ως εκ τούτου, έχουν λάβει ευρεία προσοχή από την έναρξή τους και έχουν αναπτυχθεί γρήγορα.

Επί του παρόντος, μόνο λίγες χώρες έχουν επιτύχει εκβιομηχάνιση, μεταξύ των οποίων η Ιαπωνία έχει κάνει το καλύτερο έργο εκβιομηχάνισης. Η Κίνα είναι η πρώτη αναπτυσσόμενη χώρα στην εκβιομηχάνιση της ανάπτυξης μπαταριών ιόντων λιθίου. Μετά από χρόνια ανάπτυξης, ειδικά υπό την ενεργό προώθηση των σχετικών εθνικών πολιτικών, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου στην Κίνα έχουν σημειώσει ταχεία πρόοδο και διάφορες επιδόσεις προϊόντων έχουν σημειώσει σημαντική πρόοδο. Η αλυσίδα παραγωγής μπαταριών ιόντων λιθίου γίνεται ολοένα και πιο τέλεια και ο βαθμός εκβιομηχάνισης αυξάνεται, διαμορφώνοντας μια ανταγωνιστική κατάσταση με τις ανεπτυγμένες χώρες στον κόσμο. Με άφθονους φυσικούς πόρους και χαμηλότερο κόστος εργασίας, η κινεζική βιομηχανία μπαταριών ιόντων λιθίου έχει προφανή πλεονεκτήματα στον διεθνή ανταγωνισμό.

 

Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου είναι αναμφίβολα μια νέα γενιά μπαταριών με υψηλό τεχνολογικό περιεχόμενο και ευρείες εφαρμογές. Έχουν υψηλή αναλογία όγκου προς ενέργεια και αναλογία μάζας προς ενέργεια, είναι επαναφορτιζόμενα και χωρίς ρύπανση και έχουν τρία σημαντικά πλεονεκτήματα στην τρέχουσα ανάπτυξη της βιομηχανίας μπαταριών. Είναι γνωστά ως η «πιο πολλά υποσχόμενη πηγή χημικής ενέργειας». Επί του παρόντος, υπάρχουν δύο συνήθεις τύποι τεχνολογιών μπαταριών ιόντων λιθίου: μπαταρίες υγρού ιόντων λιθίου με μεταλλικό κέλυφος και μπαταρίες ιόντων λιθίου πολυμερούς. Το κέλυφος των υγρών μπαταριών ιόντων λιθίου είναι γενικά κελύφη από χάλυβα ή αλουμίνιο και η πλαστικότητά του δεν είναι τόσο καλή όσο οι μπαταρίες ιόντων λιθίου πολυμερούς. Ωστόσο, η διαδικασία κατασκευής των μπαταριών πολυμερών ιόντων λιθίου είναι πολύπλοκη, ειδικά ο χαμηλός ρυθμός απόδοσης, ο οποίος περιορίζει σημαντικά τη βιομηχανοποίηση αυτής της μπαταρίας. Ο συγγραφέας προωθεί πρώτα τις μαλακές συσκευασμένες μπαταρίες ιόντων λιθίου, οι οποίες χαρακτηρίζονται από ολοκληρωμένες μπαταρίες ιόντων λιθίου υγρού. Η βασική ηλεκτροχημική απόδοση και τα μοναδικά πλεονεκτήματα των μπαταριών ιόντων λιθίου πολυμερούς όσον αφορά την εξωτερική συσκευασία, καθώς και η χρήση υγρών ηλεκτρολυτών παρόμοιων με τις μπαταρίες υγρών ιόντων λιθίου ως μέσο για τη μετάδοση ιόντων λιθίου μεταξύ θετικών και αρνητικών ηλεκτροδίων και η χρήση πολυστρωματικών πλαστικών σύνθετων μεμβρανών σε εξωτερική συσκευασία. Τα εξαιρετικά πλεονεκτήματα των μπαταριών ιόντων λιθίου ευέλικτης συσκευασίας είναι η απλή διαδικασία παραγωγής, το χαμηλό κόστος και η υψηλή απόδοση. Στόχος της είναι να αντικαταστήσει την αγορά μπαταριών ιόντων λιθίου πολυμερούς και να ανταγωνιστεί τις μπαταρίες ιόντων λιθίου από ανοξείδωτο χάλυβα.

Για το ίδιο μέγεθος μπαταρίας, η ικανότητα εκφόρτισης των μπαταριών ιόντων λιθίου εύκαμπτης συσκευασίας είναι περίπου 10% υψηλότερη από αυτή των μπαταριών ιόντων λιθίου από κέλυφος από ανοξείδωτο χάλυβα. Αυτό οφείλεται στις διαφορετικές εσωτερικές δομές των δύο τύπων μπαταριών. Οι λόγοι είναι οι εξής: το εξωτερικό στρώμα των στοιχείων μετά την εσωτερική περιέλιξη σε εύκαμπτες συσκευασίες μπαταριών ιόντων λιθίου είναι η πλάκα θετικού ηλεκτροδίου, ενώ το εξωτερικό στρώμα των στοιχείων μετά την εσωτερική περιέλιξη σε μπαταρίες κελύφους από ανοξείδωτο χάλυβα είναι η πλάκα αρνητικού ηλεκτροδίου. Δομικά, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου εύκαμπτης συσκευασίας έχουν περισσότερη επένδυση υλικού θετικού ηλεκτροδίου και η ικανότητα εκφόρτισης των μπαταριών ιόντων λιθίου καθορίζεται από το θετικό ηλεκτρόδιο, επομένως η χωρητικότητα των μπαταριών εύκαμπτης συσκευασίας είναι σχετικά υψηλότερη από αυτή των μπαταριών από ανοξείδωτο χάλυβα. Οι εσωτερικές κυψέλες της μπαταρίας υιοθετούν διαφορετικές δομές, οι οποίες σχετίζονται με το υλικό που χρησιμοποιείται στο κέλυφος. Το κέλυφος των εύκαμπτων συσκευασιών μπαταριών ιόντων λιθίου χρησιμοποιεί ένα μεσαίο υλικό. Η μεμβράνη συσκευασίας από αλουμίνιο-πλαστικό με στρώμα απομόνωσης φύλλου Al μπορεί να προκαλέσει διάλυση του στρώματος απομόνωσης φύλλου Al μαλακής συσκευασίας σε εξαιρετικά χαμηλό δυναμικό (περίπου 0,05 mVVS. Li όταν είναι πλήρως φορτισμένο) εάν έρθει σε επαφή με εσωτερικά τυλιγμένο στοιχείο μπαταρίας με την πιο εξωτερική πλάκα αρνητικού ηλεκτροδίου, με αποτέλεσμα την αστοχία της μπαταρίας. Εάν μια μπαταρία κελύφους από ανοξείδωτο χάλυβα χρησιμοποιεί μια εσωτερική τυλιγμένη κυψέλη μπαταρίας με την πιο εξωτερική πλάκα θετικού ηλεκτροδίου, υπάρχει πρόβλημα συγκόλλησης μεταξύ του αυτιού στην πλάκα θετικού ηλεκτροδίου (συνήθως κατασκευασμένη από λωρίδα Al) και του κελύφους από ανοξείδωτο χάλυβα, επομένως μια μπαταρία εσωτερικά τυλιγμένη συνήθως χρησιμοποιείται κύτταρο με την πιο εξωτερική πλάκα αρνητικού ηλεκτροδίου. Δομικά, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου εύκαμπτης συσκευασίας έχουν ανταγωνιστικό πλεονέκτημα σε χωρητικότητα σε σύγκριση με τις μπαταρίες ιόντων λιθίου από κέλυφος από ανοξείδωτο χάλυβα.

Η ικανότητα εκφόρτισης των εύκαμπτων συσκευασιών μπαταριών ιόντων λιθίου σε υψηλή θερμοκρασία 45cc και χαμηλή θερμοκρασία -10 βαθμού φτάνει το 102,8% και το 87,8% της χωρητικότητας σε θερμοκρασία δωματίου 25 βαθμούς , υποδηλώνοντας καλή απόδοση σε υψηλή και χαμηλή θερμοκρασία. Ωστόσο, η ικανότητα εκφόρτισης των μπαταριών ιόντων λιθίου από κέλυφος ανοξείδωτου χάλυβα σε υψηλή θερμοκρασία 45 μοίρες και χαμηλή θερμοκρασία -10 μοίρες φτάνει το 103,2% και το 93,4% της χωρητικότητας σε θερμοκρασία δωματίου 25 μοίρες . Όπως φαίνεται στο σχήμα, ο ρυθμός διατήρησης ικανότητας εκφόρτισης των μπαταριών ιόντων λιθίου εύκαμπτης συσκευασίας σε χαμηλή θερμοκρασία είναι κοντά σε αυτόν των μπαταριών ιόντων λιθίου από ανοξείδωτο χάλυβα σε χαμηλή θερμοκρασία.

Η μπαταρία ιόντων λιθίου που κατασκευάζεται με την αντικατάσταση του συμβατικού μεταλλικού κελύφους με ένα κέλυφος συσκευασίας σύνθετης μεμβράνης αλουμινίου-πλαστικού έχει καλή απόδοση σταθερότητας στον κύκλο. Η δομή, το υλικό και η απόδοση της σύνθετης μεμβράνης αλουμινίου-πλαστικού και του στεγανοποιητικού αυτιού πόλου μπορούν να απομονώσουν πλήρως τις εσωτερικές και εξωτερικές αντιδράσεις της μπαταρίας. Η σύνθετη μεμβράνη αλουμινίου-πλαστικού μπορεί να επιτύχει καλή λειτουργία σφράγισης παρόμοια με αυτή ενός μεταλλικού κελύφους.
Ολοκληρώθηκε η δοκιμή άλλων δεικτών απόδοσης, όπως η απόδοση αποθήκευσης, η απόδοση αυτοεκφόρτισης και οι διάφορες επιδόσεις ασφάλειας των μπαταριών ιόντων λιθίου εύκαμπτης συσκευασίας και τα προϊόντα πληρούν βασικά τις απαιτήσεις του εθνικού προτύπου "Γενικές προδιαγραφές για μπαταρίες ιόντων λιθίου για Δοκιμή κινητών τηλεφώνων GB/T18287-2000". Τα προϊόντα ιόντων λιθίου ευέλικτης συσκευασίας υποβάλλονται επί του παρόντος σε δοκιμές αγοράς, που χρησιμοποιούνται κυρίως σε MP3, ασύρματα ακουστικά, DVD αυτοκινήτου και άλλες εφαρμογές.

Έρευνα σχετικά με την ηλεκτροχημική απόδοση των μπαταριών ιόντων λιθίου εύκαμπτης συσκευασίας, όπως η χωρητικότητα εκφόρτισης ταχύτητας, η ικανότητα εκφόρτισης σε υψηλή και χαμηλή θερμοκρασία και η σταθερότητα του κύκλου της μπαταρίας, έδειξε ότι οι μπαταρίες ιόντων λιθίου εύκαμπτης συσκευασίας έχουν πολύ υψηλή αξία εφαρμογής. Διαφέρει από τις γενικές μπαταρίες ιόντων λιθίου από μεταλλικό κέλυφος και τις μπαταρίες ιόντων λιθίου πολυμερούς. Είναι ένας νέος τύπος μπαταρίας ιόντων λιθίου, που έχει πλεονεκτήματα όπως υψηλή αναλογία βάρους προς ενέργεια, καλή πλαστικότητα σχήματος και απλή διαδικασία παραγωγής και αναμένεται να παραχθεί σε μεγάλη κλίμακα.