Warum ist der Wirkstoff der Batterie „Lithium“? Welchen Zweck haben unterschiedliche Zusammensetzungen von positiven Elektrodenmaterialien?

Zurzeit sind die meisten Batterien des Passagiers rein Elektrofahrzeuge haben Lithiumeisenphosphat als Kathodenmaterial aufgegeben und sind auf ternäre Lithiummaterialien umgestiegen. Der Hauptgrund dafür sind die höheren Anforderungen an die Batterieleistung, d. h. eine höhere Reichweite.

Seit der Entwicklung chemischer Batterien sind mehr als zweihundert Jahre vergangen, und Lithiumbatterien sind zum Mainstream geworden. Sie werden vielleicht überrascht sein, dass es im Periodensystem mehr als 100 Elemente gibt. Warum müssen Sie sich für „Lithium“ entscheiden?

So funktionieren Lithium-Ionen-Batterien

Das neue Energiefahrzeug Lithium-Ionen-Akku ist eine wiederaufladbare Batterie, die hauptsächlich auf der Bewegung von Lithiumionen zwischen den positiven und negativen Elektroden beruht, um Strom zu erzeugen. Es gibt viele Kathodenmaterialien für Lithium-Ionen-Batterien, und sie alle liegen in Form eingebetteter Lithiumverbindungen vor. Derzeit umfassen die Kathodenmaterialien von Fahrzeugbatterien Lithiumeisenphosphat, ternäres Lithium (unterteilt in Nickel-Kobalt-Mangan-System und Nickel-Kobalt-Aluminium-System) usw. Das derzeit gängigste Anodenmaterial ist Graphit.

Beim Entladen werden Lithiumionen an der positiven Elektrode interkaliert und beim Laden von der positiven Elektrode deinterkaliert. Lithium-Ionen bewegen sich beim Laden und Entladen durch den Elektrolyten und den Separator zwischen der positiven und der negativen Elektrode.

Das ist wie bei den Logistikfahrzeugen, die in der Stadt zwischen den Punkten A und B hin- und herfahren. Ihr Nonstop-Shuttle bringt „Strom“ in die Stadt, und das Lithiumelement ist das effizienteste und leistungsfähigste, um Güter zu transportieren. Der Logistik-LKW.

Warum wird Lithium zum Werkstoff für wiederaufladbare Batterien?

Vor der Anwendung von Lithium suchte der Mensch nach geeigneten Batterie Materialien als Gerät zur Speicherung elektrischer Energie. Die Menschen haben eine Vielzahl von Batteriematerialien wie Kupfer, Eisen, Zink, Blei, Quecksilber, Magnesium usw. ausprobiert. Die Verbesserungsrichtung von Batterien besteht hauptsächlich darin, die Kapazität zu erhöhen, und die Entladeleistung und andere Indikatoren sind die Hauptindikatoren, und schließlich wird Lithium als Material der neuesten Generation von ausgewählt wiederaufladbar Batterien.

Warum ist der Wirkstoff der Batterie „Lithium“ statt Gold, Silber, Kupfer, Eisen und Zinn?

Aus dem Periodensystem geht klar hervor, dass Lithium ist das dritte Element und das fortschrittlichste Metallelement.

Lithium selbst besteht aus 6 Atommasseneinheiten und jedes Lithium trägt 1 Ladung;

Im Vergleich zu Zink, das in frühen Batterien weit verbreitet ist, beträgt seine Atommasse 66, und jedes Zink trägt 2 Ladungen. Offensichtlich mit Lithium als Batteriematerial kann eine deutlich höhere Energiedichte bringen. Das heißt, Lithium verfügt als Batteriematerial über eine höhere spezifische Kapazität.

Zusätzlich, Lithium-Ionen-Batterien haben die Vorteile, dass kein Memory-Effekt, hohe Lade- und Entladerate, geringe Selbstentladungsrate und hohe Energieumwandlungsrate vorliegen.

Um Versorgungsgüter von der Erde zur Raumstation zu transportieren, muss die leichte Rakete zwar weniger belastet werden, dafür kann sie aber mehrmals gestartet werden und die Kosten sind geringer als bei einer schweren Rakete. Lithium ist so eine effizientere Leichtrakete.

Warum ternär Lithiumbatterien Lithiumeisenphosphat als Mainstream ersetzen?

Derzeit sind die meisten Batterien von reinen Elektrofahrzeugen für Personenkraftwagen aufgegeben Lithiumeisenphosphat, ein Kathodenmaterial, und wechselte zu ternären Lithiummaterialien. Der Hauptgrund dafür sind höhere Anforderungen an die Batterieleistung, d. h. eine höhere Reichweite. Erfordernis.

Beispielsweise kann ein Motorrad bei gleichem Preis viel schneller fahren als ein Auto, aber die Sicherheit des mit Fleisch umwickelten Eisens auf den beiden Rädern ist geringer, was dem Charakterunterschied zwischen Lithiumeisenphosphat und ternärem sehr ähnlich ist Lithiumbatterien.

Die Vor- und Nachteile von Lithiumeisenphosphat und ternärem Lithium liegen auf der Hand. Der Nachteil von Lithiumeisenphosphat ist, dass die Kapazitätsdichte gering ist, die Sicherheit jedoch besser ist. Die Energiedichte der ternären Lithiumbatterie ist offensichtlich hoch, die Sicherheit ist jedoch relativ allgemein. Um eine höhere Ausdauerleistung zu erzielen, ist ternäres Lithium derzeit zum Mainstream geworden.

Gerade wegen der Energiedichte, die Lithiumeisenphosphat wird aus folgenden Gründen nach und nach durch „ternäre Lithium“-Batterien ersetzt:

Die Energiedichte der ternären Lithiumbatterie ist offensichtlich hoch und der unmittelbarste Vorteil besteht darin, dass sie die Reichweite erhöhen kann.

Die Energiedichte der neuen Kathodenmaterialformel für ternäre Lithiumbatterien hat ein größeres Potenzial, beispielsweise NCM811 (das Nickel-Kobalt-Mangan-Verhältnis beträgt 8:1:1).

Warum heißt es „ternär Lithiumbatterie„? Was ist der Zweck unterschiedlicher Formulierungen von Kathodenmaterialien?

Der Name „ternäre Lithiumbatterie“ hat eigentlich eine sehr einfache Quelle

Lithium-Ionen-Batterien verwenden eine interkalierte Lithiumverbindung als positives Elektrodenmaterial. Um die Batterieleistung zu verbessern, versuchen die Menschen, verschiedene Materialkombinationen zu verwenden, um die Batterieleistung zu verbessern. Derzeit gibt es „Nickel-Kobalt-Mangan (NCM)“ und „Nickel-Kobalt-Aluminium (NCA)“. Die Leistung der Kathodenmaterialien der beiden Systeme ist besser, da die beiden Arten von Kathodenmaterialien drei aktive Inhaltsstoffe haben, daher werden sie „ternäre Lithiumbatterien.

Einige Modelle von Tesla und anderen Marken verwenden ein Nickel-Kobalt-Aluminium-System (NCA), und die meisten anderen reinen Elektromodelle verwenden ein Nickel-Kobalt-Mangan-System (NCM). Batterien, die in NCM523, NCM111, NCM811 usw. unterteilt sind, ist das Verhältnis zwischen den drei Elementen.

Die Menge oder Menge jedes Elements wirkt sich direkt auf die Batterieleistung aus. Derzeit liegt die Hauptenergie der Forschung und Entwicklung des Unternehmens auf der Formel. Beispielsweise ist die Würze jedes Eintopfs ähnlich, aber der Geschmack ist unterschiedlich. Das Batterie Die Leistung derselben Formel wird bei verschiedenen Unternehmen auch unterschiedlich sein. Unterschied.