Pourquoi le principe actif de la batterie est-il « lithium » ? Quel est le but des différentes formulations de matériaux d’électrode positive ?

À l’heure actuelle, la plupart des piles de passager pur véhicules électriques ont abandonné le phosphate de fer et de lithium, un matériau de cathode, et sont passés à des matériaux ternaires au lithium. La principale raison est due aux exigences plus élevées en matière de performances des batteries, c'est-à-dire une autonomie de croisière plus élevée. Exigence.

Cela fait plus de deux cents ans que les batteries chimiques ont été développées, et piles au lithium sont devenus la norme. Vous serez peut-être surpris d’apprendre qu’il y a plus de 100 éléments dans le tableau périodique, mais pourquoi devez-vous choisir le « lithium » ?

Comment fonctionnent les batteries lithium-ion

Le nouveau véhicule énergétique batterie lithium-ion est une batterie rechargeable, qui repose principalement sur le mouvement des ions lithium entre les électrodes positives et négatives pour générer du courant. Il existe de nombreux matériaux de cathode pour batteries lithium-ion, et ils existent tous sous forme de composés de lithium intégrés. À l'heure actuelle, les matériaux cathodiques des batteries d'alimentation des véhicules comprennent du phosphate de fer et de lithium, lithium ternaire (divisé en système nickel-cobalt-manganèse et système nickel-cobalt-aluminium), etc. Le matériau d'anode principal actuel est le graphite.

Les ions lithium s'intercalent à l'électrode positive lors de la décharge et se désintercalent à l'électrode positive lors de la charge. Ions lithium se déplacent entre les électrodes positives et négatives à travers l'électrolyte et le séparateur pendant la charge et la décharge.

C'est comme les véhicules logistiques qui circulent aux points A et B de la ville. Leur navette non-stop apporte du « courant » à la ville, et l'élément lithium est le plus efficace et le plus capable de transporter des marchandises. Le camion logistique.

Pourquoi le lithium devient-il un matériau pour piles rechargeables?

Avant l’application du lithium, les êtres humains ont cherché des solutions adaptées batterie matériaux comme dispositif de stockage d'énergie électrique. Les gens ont essayé une variété de matériaux de batterie tels que le cuivre, le fer, le zinc, le plomb, le mercure, le magnésium, etc. La direction d'amélioration des batteries est principalement d'augmenter la capacité et les performances de décharge et d'autres indicateurs sont les principaux indicateurs, et enfin le lithium est sélectionné comme matériau de la dernière génération de rechargeable piles.

Pourquoi le principe actif du batterie « lithium » au lieu d’or, d’argent, de cuivre, de fer et d’étain ?

Il ressort clairement du tableau périodique que lithium est le troisième élément et l'élément métallique le plus avancé.

Le lithium lui-même représente 6 unités de masse atomique, et chaque lithium porte 1 charge ;

Comparé au zinc, largement utilisé dans les premières piles, sa masse atomique est de 66 et chaque zinc porte 2 charges. Évidemment, en utilisant lithium en tant que matériau de batterie, il peut apporter une densité énergétique nettement plus élevée. C'est-à-dire, lithium a une capacité spécifique plus élevée en tant que matériau de batterie.

En outre, batteries lithium-ion présentent les avantages d'aucun effet mémoire, d'un taux de charge et de décharge élevé, d'un faible taux d'autodécharge et d'un taux de conversion d'énergie élevé.

Pour transporter des fournitures de la Terre à la station spatiale, bien que la fusée légère soit moins chargée, elle est lancée plusieurs fois et son coût est inférieur à celui de la fusée lourde. Lithium c'est comme cette fusée légère plus efficace.

Pourquoi a-t-il ternaire piles au lithium remplacer le phosphate de fer et de lithium comme produit courant ?

À l’heure actuelle, la plupart des batteries des véhicules électriques de tourisme ont été abandonnées. phosphate de fer et de lithium, un matériau de cathode, et est passé à des matériaux au lithium ternaire. La principale raison est due aux exigences plus élevées en matière de performances des batteries, c'est-à-dire une autonomie de croisière plus élevée. Exiger.

Par exemple, pour le même coût, une moto peut rouler beaucoup plus vite qu'une voiture, mais la sécurité du fer enveloppé de viande sur les deux roues sera moindre, ce qui est très similaire à la différence de caractère entre le phosphate de fer lithium et le phosphate ternaire piles au lithium.

Les avantages et les inconvénients entre le lithium fer phosphate et le lithium ternaire sont évidents. L'inconvénient du lithium fer phosphate est que la densité de capacité est faible mais la sécurité est meilleure. La densité énergétique de la batterie au lithium ternaire est évidemment élevée mais la sécurité est relativement générale. Afin d'obtenir des performances d'endurance plus élevées, le lithium ternaire est devenu le courant dominant actuel.

C'est précisément à cause de la densité énergétique que phosphate de fer et de lithium est progressivement remplacée par des batteries « lithium ternaire » pour les raisons suivantes :

La densité énergétique de la batterie au lithium ternaire est évidemment élevée, et l’avantage le plus direct est qu’elle peut augmenter l’autonomie de croisière ;

La densité énergétique de la nouvelle formule de matériau de cathode pour les batteries ternaires au lithium présente un plus grand potentiel, comme le NCM811 (le rapport nickel-cobalt-manganèse est de 8:1:1).

Pourquoi l'appelle-t-on « ternaire » batterie au lithium« Quel est le but des différentes formulations de matériaux de cathode ?

Le nom « batterie au lithium ternaire » vient en fait d’une source très simple

Batteries lithium-ion utiliser un composé de lithium intercalé comme matériau d'électrode positive. Afin d'améliorer les performances de la batterie, les gens essaient d'utiliser différentes combinaisons de matériaux pour améliorer les performances de la batterie. Actuellement, on trouve le « nickel-cobalt-manganèse (NCM) » et le « nickel-cobalt-aluminium (NCA) ». Les performances des matériaux de cathode des deux systèmes sont meilleures, car les deux types de matériaux de cathode ont trois ingrédients actifs, ils sont donc appelés «batteries « lithium ternaire ».

Certains modèles de Tesla et d'autres marques utilisent le système nickel-cobalt-aluminium (NCA), et la plupart des autres modèles purement électriques utilisent le système nickel-cobalt-manganèse (NCM) piles, qui sont divisés en NCM523, NCM111, NCM811, etc. est le rapport entre les trois éléments.

La quantité ou la quantité de chaque élément affectera directement les performances de la batterie. À l'heure actuelle, l'énergie principale de la recherche et du développement de l'entreprise porte sur la formule. Par exemple, l'assaisonnement de chaque ragoût est similaire mais le goût est différent. batterie les performances de la même formule de différentes entreprises seront également différentes. différence.