Mit der Entwicklung der globalen Diversifizierung verändert sich unser Leben ständig, auch die verschiedenen elektronischen Produkte, mit denen wir in Berührung kommen. Einige der Komponenten dieser Produkte, wie z. B. Hochspannungs-Lithiumbatterien, sind Ihnen sicher nicht bekannt.
Da die Kapazitätsanforderungen an Lithium-Ionen-Batterien für Elektrogeräte immer weiter steigen, haben die Menschen immer höhere Erwartungen an Energiedichte von Lithium-Batterien. Insbesondere verschiedene tragbare Geräte wie Smartphones, Tablets und Laptops haben die Anforderungen an Lithium-Ionen-Batterien erhöht, die klein sind und eine lange Standby-Zeit haben.
Auch bei anderen elektrischen Geräten, wie z. B. Energiespeichern, Elektrowerkzeugen, Elektrofahrzeugen usw., werden ständig Lithium-Ionen-Batterien mit geringerem Gewicht, kleinerer Größe, höherer Ausgangsspannung und Leistungsdichte entwickelt. Deshalb, Hochspannungs-Lithium-Batterie sind auch zu einer wichtigen Forschungs- und Entwicklungsrichtung in den meisten Top-Bess-Lieferanten.
Was ist eine Hochspannungs-Lithium-Batterie?
Als Hochspannungsbatterie wird eine Batterie bezeichnet, deren Spannung im Vergleich zu normalen Batterien relativ hoch ist. Sie können in zwei Typen unterteilt werden, und zwar in Batteriezellen und Batteriepacks. Hochvoltbatterien werden anhand der Spannung der Batteriezellen definiert. Dieser Aspekt gilt hauptsächlich für Lithiumbatterien. Derzeit sind die wichtigsten Arten von Lithium-Batteriezellen Hochspannungs-Lithium-Batteriezellen und Niederspannungs-Lithium-Batteriezellen.
Derzeit wird Lithium-Kobalt-Oxid in großem Umfang erforscht und als Hochspannungsanodenmaterial eingesetzt. Diese Struktur ist nicht vom Typ Nafeo2 und eignet sich besser für das Einbringen und Ausstoßen von Lithium-Ionen. Die theoretische Energiedichte von Lithium-Kobalt-Oxid beträgt 274 mAh/g, das Herstellungsverfahren ist einfach, die elektrochemische Leistung ist stabil und der Marktanteil ist hoch.
In praktischen Anwendungen können nur einige Lithium-Ionen reversibel eingebettet und ausgestoßen werden, und die tatsächliche Energiedichte beträgt etwa 167 mAh/g (Arbeitsspannung 4,35 V). Eine Erhöhung der Betriebsspannung kann die Energiedichte erheblich steigern. So kann beispielsweise eine Erhöhung der Betriebsspannung von 4,2 V auf 4,35 V die Energiedichte um etwa 16% erhöhen.
Hintergrund der Entwicklung von Hochspannungs-Lithiumbatterien
Um Lithium-Ionen-Batterien mit hoher Energiedichte zu entwickeln, werden neben der kontinuierlichen Optimierung der Raumausnutzung, der Erhöhung der Verdichtungsdichte und der Gramm-Kapazität der positiven und negativen Elektrodenmaterialien der Batterie auch hochleitfähige Kohlenstoff-Nanometer und Polymerbindemittel zur Verbesserung der positiven und negativen Elektroden eingesetzt. Neben dem Gehalt an aktivem Material ist auch die Erhöhung der Betriebsspannung von Lithium-Ionen-Batterien eine der wichtigsten Möglichkeiten zur Steigerung der Energiedichte.
Die Abschaltspannung von Lithium-Ionen-Batterien geht allmählich von ursprünglich 4,2 V auf 4,35 V, 4,4 V, 4,45 V, 4,5 V und 5 V über. 5V-Nickel-Mangan-Lithium-Ionen-Batterien haben hervorragende Eigenschaften wie hohe Energiedichte und hohe Leistung und werden eine der wichtigsten Richtungen für die zukünftige Entwicklung von Fahrzeugen mit neuer Energie und Energiespeicherung sein. Mit der kontinuierlichen Entwicklung der Stromversorgungs-F&E-Technologie werden Lithium-Ionen-Batterien mit höherer Spannung und höherer Energiedichte allmählich aus dem Labor kommen und in Zukunft den Verbrauchern dienen.
Merkmale der Hochspannungs-Lithiumbatterie
Hochspannungs-Lithiumbatteriezellen haben eine höhere Energiedichte und eine geringere Sicherheitsleistung als Niederspannungsbatterien, aber ihre Entladeplattform ist relativ hoch. Zur gleichen Zeit BatteriekapazitätHochvoltbatterien sind in Bezug auf Volumen und Gewicht leichter als Niedervoltbatterien.
Mit zunehmender Spannung der Hochspannungs-Lithiumbatterie verringern sich einige Sicherheitseigenschaften während des Gebrauchs, so dass sie nicht in großem Umfang in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden. Derzeit werden in Kraftfahrzeugen hauptsächlich ternäre Materialien und Lithiumeisenphosphat als Batteriekathoden verwendet. Um die Energiedichte zu erhöhen und die Nachfrage zu befriedigen, werden in der Regel hochnickelhaltige Kathodenmaterialien wie 811NCM und NCA, Silizium-Kohlenstoff-Anoden mit hoher Kapazität oder eine bessere Ausnutzung des Batterieraums gewählt, um die Energiedichte zu verbessern. Lebensdauer der Batterie.
Lithium-Kobalt-Oxid-Materialien für Strom und Hochspannung werden in Batterien mit hoher Energiedichte verwendet, z. B. von Herstellern von High-End-Mobiltelefonbatterien. Die steigenden Anforderungen an die Batterieleistung spiegeln sich vor allem in der Notwendigkeit einer höheren Energiedichte wider, z. B. in den Kohlenstoffanforderungen für 4,35-V-Batteriekathoden. Die Energiedichte liegt bei etwa 660 Wh/L, und die 4,4-V-Batterie hat etwa 740 Wh/L erreicht.
Dies setzt voraus, dass das Anodenmaterial eine höhere Verdichtungsdichte und ein größeres Porenvolumen aufweist und dass die Struktur des Materials unter hohem Druck stabiler ist. Das Lithium-Kobalt-Oxid-Elektrodenmaterial hat jedoch Mängel wie fehlende Kobaltressourcen, einen hohen Preis und eine gewisse Toxizität der Kobaltionen, was seine breite Anwendung in Lithiumbatterien einschränkt.
Was die Entladungsrate zwischen Hochspannungsbatterien und Niederspannungsbatterien angeht, so hat die Hochspannungs-Lithiumbatterie eine höhere Entladungsrate und eine höhere Leistung als die Niederspannungs-Lithiumbatterie. Daher sollten Hochspannungsbatteriezellen theoretisch besser für den Einsatz in Produkten und Geräten geeignet sein, die eine hohe Entladungsrate erfordern.
Vorsichtsmaßnahmen bei der Verwendung von Hochspannungs-Lithiumbatterien
Die Spannung von Lithiumbatterien liegt im Allgemeinen zwischen 3,7 V und 3,8 V. Lithiumbatterien können je nach Spannung in Niedervolt-Lithiumbatterien und Hochvolt-Lithiumbatterien unterteilt werden. Die Nennspannung von Niederspannungs-Lithiumbatterien liegt in der Regel unter 3,6 V, und die Nennspannung von Hochspannungs-Lithiumbatterien liegt in der Regel über 3,6 V.
Nach der Lithium-Batterie-Meter-Test, der Spannungsbereich der Low-Voltage-Lithium-Batterien ist 2,5 ~ 4,2 V, und der Spannungsbereich der High-Voltage-Lithium-Batterien ist 2,5 ~ 4,35 V. Die Höhe der Spannung ist auch eines der wichtigsten Zeichen, um die beiden zu unterscheiden.
Hochspannungs-Lithiumbatterien eignen sich für Anwendungen, die eine hohe Batteriekapazität, ein hohes Volumen und ein hohes Gewicht erfordern, wie z. B. Smartphones, Tablets und Laptops; Niederspannungs-Lithiumbatterien sind für Anwendungen geeignet, die kein hohes Volumen und Gewicht erfordern, wie z. B. Elektrowerkzeuge.
Gleichzeitig müssen Sie bei der Verwendung von Hochspannungs-Lithiumbatterien auf folgende Dinge achten:
1. Während des Gebrauchs sollte ein spezielles Batterieladegerät verwendet werden, und es sollte darauf geachtet werden, dass Batterieaufladung Spannungs- und Stromparameter;
2. Schließen Sie die Lithiumbatterie nicht gewaltsam kurz, um eine Beschädigung der Batterie und Sicherheitsprobleme zu vermeiden;
3. Wählen Sie nicht wahllos Batterien für eine gemischte Verwendung aus. Für die kombinierte Verwendung sollten Batterien mit denselben Parametern ausgewählt werden;
4. Wenn die Lithiumbatterien nicht verwendet werden, sollten sie an einem kühlen und trockenen Ort gelagert werden.
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