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Résumé

Quelle est une batterie au lithium ternaire ? En nature, le lithium est le métal le plus léger avec plus petit Massachusetts atomique. Son poids atomique est 6.94g/mol, et ρ=0.53g/cm3. Le lithium est chimiquement en activité et perd facilement des électrons et est oxydé à Li+, ainsi la tension à l'électrode standard est la plus négative, -3,04

Quelle est une batterie au lithium ternaire ?

En nature, le lithium est le métal le plus léger avec plus petit Massachusetts atomique. Son poids atomique est 6.94g/mol et ρ=0.53g/cm3. Le lithium est chimiquement en activité et perd facilement des électrons et est oxydé à Li+. Par conséquent, la tension à l'électrode standard est la plupart de négatif, -3.045V, et l'équivalent électrochimique est le plus petit, 0.26g/Ah. Ces caractéristiques de lithium déterminent qu'il est très des matériaux avec de l'énergie spécifique élevée. La batterie au lithium ternaire se rapporte à une batterie secondaire de lithium qui emploie trois oxydes métalliques de transition de nickel, de cobalt et de manganèse comme matériel positif d'électrode. Elle intègre entièrement les bonnes performances de cycle de l'oxyde de cobalt de lithium, la capacité spécifique élevée de nickelate de lithium et de la sécurité élevée et le coût bas de manganate de lithium. Elle emploie le mélange de niveau, le dopage, le revêtement et les méthodes moléculaires de modification de surface pour synthétiser le nickel. Cobalt, manganèse et d'autres oxydes composés synergiques à plusieurs éléments d'intercalation de lithium. C'est une batterie rechargeable de lithium-ion qui est largement recherchée et appliquée.

La vie ternaire de batterie au lithium

La soi-disant vie de batterie au lithium se rapporte que la capacité de la batterie se délabre à 70% de la capacité nominale (la capacité de batterie à température ambiante 25°C, à pression atmosphérique standard, et déchargé à 0.2C) après une période, qui peut être considérée comme fin de la vie. Dans l'industrie, la vie de cycle est généralement calculée par le nombre de cycles entièrement de chargé et a déchargé des batteries au lithium. En cours d'utilisation, une réaction électrochimique irréversible se produit à l'intérieur de la batterie au lithium, qui mène à une diminution de capacité, telle que la décomposition de l'électrolyte, la désactivation des matériaux actifs, l'effondrement de la structure positive et négative d'électrode, et la réduction du nombre d'ions de lithium insérés et extraits, etc… des expériences ont prouvé qu'un niveau supérieur de décharge mènera à une atténuation plus rapide de capacité. Si le courant dérivé est inférieur, la tension de batterie sera proche de la tension d'équilibre et plus d'énergie peut être libérée.

La vie théorique d'une batterie au lithium ternaire est environ 800 cycles, qui est moyenne parmi les batteries au lithium rechargeables commerciales. Le phosphate de fer de lithium est environ 2 000 cycles, alors que le titanate de lithium serait capable atteindre 10 000 cycles. Actuellement, les fabricants de batterie de courant principal promettent plus de 500 fois (charge et décharge dans des conditions standard) dans les caractéristiques de leurs batteries ternaires. Cependant, après que les batteries soient assemblées dans un paquet de batterie, en raison des questions de cohérence, la tension principale et l'interne la résistance ne peuvent pas être exactement identique, et sa vie de cycle est environ 400 fois. Le fabricant recommande que la fenêtre d'utilisation de SOC est 10%~90%. Le remplissage profond et la décharge n'est pas recommandé, autrement elle endommagera irréversible la structure positive et négative de la batterie. Si elle est calculée par la charge peu profonde et la décharge peu profonde, la vie de cycle sera au moins 1000 fois. En outre, si des batteries au lithium sont fréquemment déchargées sous des environnements de haut débit et de haute température, la vie de batterie sera rigoureusement réduite à moins de 200 fois.

Avantages et inconvénients de batterie au lithium ternaire

La batterie au lithium ternaire est relativement équilibrée en termes de capacité et sécurité, et est une batterie avec d'excellentes performances globales. Les fonctions principales, les avantages et les inconvénients des trois éléments en métal sont comme suit :

Co3+ : Réduisez l'espace de mélange de cation, stabilisez la structure posée du matériel, réduire la valeur d'impédance, augmenter la conductivité électrique, et améliorez la représentation de cycle et de taux.

Ni2+ : peut augmenter la capacité du matériel (augmentez la densité d'énergie de volume du matériel), et en raison du rayon semblable de Li et de Ni, trop de Ni rendra également le lithium et le nickel dû mélangé au phénomène de dislocation de Li, et la concentration des ions de nickel dans la couche de lithium plus la valeur est grande, plus il est au lithium de deintercalate dans la structure posée difficile, ayant pour résultat la représentation électrochimique pauvre.

Mn4+ : Non seulement peut réduire le coût de matériaux, mais également peut améliorer la sécurité et la stabilité des matériaux. Cependant, un contenu excessivement à hauteur de manganèse formera facilement une phase à spinelle et détruira la structure posée, réduisant la capacité et réduisant le cycle.

La densité de haute énergie est le plus grand avantage des batteries au lithium ternaires, et la plate-forme de tension est un indicateur important de la densité d'énergie de batterie, qui détermine l'efficacité et le coût de base de la batterie. Plus la plate-forme de tension sont haute, plus la capacité spécifique est grande, ainsi le même volume, le poids, et même du même la batterie ampère, la batterie au lithium matérielle ternaire avec une plate-forme plus élevée de tension a une plus longue vie de batterie. La plate-forme de tension de décharge de la batterie au lithium ternaire simple est aussi haute que 3.7V, le phosphate de fer de lithium est 3.2V, et le titanate de lithium est seulement 2.3V. Par conséquent, de la perspective de densité d'énergie, la batterie au lithium ternaire est meilleure que le phosphate de fer de lithium, le manganate de lithium ou le titanate de lithium a des avantages absolus.

La sécurité pauvre et la vie de cycle courte sont les points faibles principaux des batteries au lithium ternaires, particulièrement les performances de sécurité, qui ont été un facteur important qui a limité leur assortiment à grande échelle et applications intégrées à grande échelle. Un grand nombre d'essais réels prouvent qu'il est difficile pour les batteries ternaires avec une plus grande capacité de passer des essais de sécurité tels que l'acuponcture et la surcharge. C'est également la raison pour laquelle plus d'éléments de manganèse sont généralement présentés dans des batteries de grande capacité, ou même mélangés à du manganate de lithium. La vie de cycle de 500 fois est au milieu de la batterie au lithium, ainsi le champ d'application principale de la batterie au lithium ternaire est les produits électroniques du consommateur tels que 3C numérique.