Kurşun asitli piller, Ni-Cd piller, Ni-MH piller ve şarj edilebilir alkalin piller gibi ikincil pillerle karşılaştırıldığında, lityum polimer pilin avantajları nelerdir?
Lityum Polimer Pilin Çalışma Prensibi
Bir lityum polimer pil, aslında bir lityum iyon konsantrasyon farkı pilidir. Pozitif ve negatif elektrotlar, tersinir şekilde gömülebilen ve lityum iyonlarını serbest bırakabilen iki farklı maddeden oluşan ikincil bir pil sistemidir. Pilin şarj ve deşarjı, pozitif ve negatif elektrotlar arasında lityum iyonlarının aktarılmasıyla tamamlanır.
Şarj işleminde, Li+ pozitif bileşikten ayrılır ve bir elektrolit ile negatif elektrotun kafesine gömülür. Pozitif elektrot, yüksek potansiyelli lityum açısından zayıf durumda ve negatif elektrot, düşük potansiyelli lityum açısından zengin durumda. Aynı zamanda, negatif elektrotun şarj dengesini sağlamak için elektronun dengeleyici yükü harici devreden negatif elektrota beslenir. Aksine, deşarj olurken, Li+ negatif elektrottan çıkar, elektrolitten geçer ve pozitif elektrota gömülür ve pozitif elektrot lityumdan zengin durumdadır.
“Lityum-iyon pil” olarak adlandırılmadan önce, bazı insanlar pili “sallanan sandalye pili” olarak adlandırdı, çünkü lityum iyonlar şarj ve deşarj sırasında pozitif ve negatif elektrotlar arasında ileri geri hareket etti. Bir lityum polimer pilin çalışma voltajı, elektrotu oluşturan lityum iyon gömülü bileşik ve lityum iyon konsantrasyonu ile ilgilidir.
Normal şarj ve deşarj koşullarında, lityum iyonları katmanlı karbon malzeme ile katmanlı oksit yapı arasına gömülür ve pul pul dökülür, genellikle sadece katman aralığının değişmesine neden olur ve kristal yapıya zarar vermez. Ve şarj ve deşarj sürecinde anot malzemesinin kimyasal yapısı temelde değişmez. Bu nedenle, lityum polimer pil reaksiyonu, şarj ve deşarj reaksiyonunun tersine çevrilebilirliğinden ideal bir tersinir reaksiyondur. Lityum polimer pilin şarj ve deşarj prensibi (örnek olarak negatif elektrot olarak grafit, pozitif elektrot olarak LiCoO2 ve elektrolit olarak 1 mol/L LiPF6 ile EC/DEC solüsyonu alınır)
Lityum İyon Pillerin Sınıflandırılması
Lityum iyon pillerin birçok türü vardır. Sıcaklığa göre, yüksek sıcaklıklı bir lityum iyon pile ve normal sıcaklıktaki bir lityum iyon pile ayrılabilir.
Kullanılan elektrolitin durumuna göre, sıvı lityum-iyon pil (yaygın olarak lityum-iyon pil olarak bilinir), polimer elektrolit lityum-iyon pil ve tüm katı lityum-iyon pil olarak ayrılabilir; şekle göre, düğme lityum-iyon pil, kare lityum-iyon pil, silindirik lityum-iyon pil, vb. ayrılabilir.
Akademik dünyada, farklı anot malzemelerine göre de sınıflandırılabilir. Kullanılan anot malzemeleri arasında lityum kobalt oksit, lityum manganez oksit ve lityum demirli fosfat vb. bulunur.
Özellikleri Nedir?
Çeşitli lityum iyon pillerin şeklini ve bileşenlerini gösteren şematik çizim. a: silindir, b: madeni para, c: dikdörtgen, d: düzlemsel (lityum polimer piller)
Kurşun asitli piller, Ni-Cd piller, Ni-MH piller ve şarj edilebilir alkalin piller gibi ikincil pillerle karşılaştırıldığında, lityum polimer pil aşağıdaki avantajlara sahiptir:
Yüksek OCV
Şu anda ticarileştirilmiş tek lityum polimer pilin voltaj platformu 3.6-3.7V'a kadar, Ni-Cd veya Ni-MH pilin (1.2 V) voltajının 3 katına eşdeğerdir. Yüksek voltaj gerektiğinde, lityum iyon piller yalnızca küçük seri numarasına ve yüksek alan kullanımına sahip olmakla kalmaz, aynı zamanda piller arasında küçük karşılıklı etkiye sahiptir.
Yüksek Enerji Yoğunluğu
Şu anda, lityum polimer pillerin gerçek özgül enerjisi, 300Wh/L civarında hacimsel özgül enerji olan 140 Wh/kg'a ulaştı. Ancak yaygın olarak kullanılan Ni-Cd pilin özgül enerjisi ve hacimsel özgül enerjisi 40 Wh/kg ve 125 Wh/L'dir; Ni-MH pilin özgül enerjisi ve hacimsel özgül enerjisi 60Wh/kg ve 165 Wh/L'dir. Şekil 1-1, çeşitli pillerin enerji yoğunluğu karşılaştırmasını göstermektedir.
Büyük ölçüde geliştirilmiş güvenlik performansı ve uzun çevrim ömrü vardır.
Lityum polimer pil, deşarj sırasında lityum dendritlerin oluşumunu önlemek için negatif elektrot olarak karbon malzeme kullanır ve pil güvenlik performansı açıkça iyileştirilir.
Kendi kendine deşarj oranı küçüktür ve hafıza etkisi yoktur.
Lityum polimer pilin aylık kendi kendine deşarj oranı, Ni-Cd ve Ni-MH pillerin yarısından daha az, yalnızca %6-8'dir.
Çevre Dostu
Toksik ağır metaller içeren VRLA ve Ni-Cd pil gibi geleneksel pillerle karşılaştırıldığında, lityum polimer piller temelde kirlilik içermez ve temiz enerjiye aittir.
Hızlı Şarj ve Deşarj
0,2 C deşarj kapasitesinin %80'ine kadar 1 C şarj ve deşarj kapasitesi;
Yüksek verimli şarj ve deşarj edişi.
İlk döngüden sonra, Coulomb verimliliği esasen %100'de kaldı;
Geniş Çalışma Sıcaklığı Aralığı
Çalışma sıcaklığı yaklaşık -25 ℃~+45 ℃, elektrolit ve katot malzemesinin iyileştirilmesi ile -40 ℃~+70 ℃'ye genişlemesi bekleniyor.