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Resumen

¿Cuál es una batería de litio ternaria? En naturaleza, el litio es el metal más ligero con el Massachusetts atómico más pequeño. Su peso atómico es 6.94g/mol, y ρ=0.53g/cm3. El litio es químicamente activo y pierde fácilmente electrones y se oxida a Li+, así que el potencial de electrodo estándar es el más negativo, -3,04

¿Cuál es una batería de litio ternaria?

En naturaleza, el litio es el metal más ligero con el Massachusetts atómico más pequeño. Su peso atómico es 6.94g/mol y ρ=0.53g/cm3. El litio es químicamente activo y pierde fácilmente electrones y se oxida a Li+. Por lo tanto, el potencial de electrodo estándar es la mayoría de la negativa, -3.045V, y el equivalente electroquímico es el más pequeño, 0.26g/Ah. Estas características del litio determinan que es mismo los materiales con alta energía específica. La batería de litio ternaria refiere a una batería secundaria del litio que utilice tres óxidos metálicos de la transición de níquel, de cobalto y de manganeso como el material positivo del electrodo. Integra completamente el buen funcionamiento del ciclo del óxido del cobalto del litio, la alta capacidad específica del nickelate del litio y el alto costo del seguridad y bajo de manganato del litio. Utiliza la mezcla del nivel, el doping, la capa y métodos moleculares de la modificación de la superficie para sintetizar el níquel. Cobalto, manganeso y otros óxidos compuestos sinérgicos con varios elementos de la intercalación del litio. Es una batería recargable de ión de litio que se investiga y se aplica extensamente.

Vida ternaria de batería de litio

La supuesta vida de batería de litio se refiere que la capacidad de la batería decae hasta el 70% de la capacidad nominal (la capacidad de la batería en la temperatura ambiente 25°C, la presión atmosférica estándar, y descargado en 0.2C) después de un periodo de tiempo, que se puede considerar como finales de la vida. En la industria, la vida de ciclo es calculada por el número de ciclos de cargado completamente y descargó generalmente las baterías de litio. En curso de uso, una reacción electroquímica irreversible ocurre dentro de la batería de litio, que lleva a una disminución de la capacidad, tal como la descomposición del electrólito, la desactivación de materiales activos, el hundimiento de la estructura positiva y negativa del electrodo, y la reducción en el número de iones de litio insertadas y extraídas, etc… los experimentos ha mostrado que un índice más alto de descarga llevará a una atenuación más rápida de la capacidad. Si la corriente derivada es más baja, el voltaje de la batería estará cercano al voltaje del equilibrio y más energía puede ser lanzada.

La vida teórica de una batería de litio ternaria es cerca de 800 ciclos, que es media entre las baterías de litio recargables comerciales. El fosfato del hierro del litio es cerca de 2.000 ciclos, mientras que el titanato del litio reputa capaz de alcanzar 10.000 ciclos. Actualmente, los fabricantes de la batería de la corriente principal prometen más de 500 veces (carga y descarga bajo condiciones estándar) en las especificaciones de sus baterías ternarias. Sin embargo, después de que las baterías estén montadas en una batería, debido a los problemas de la consistencia, el voltaje principal y el interno la resistencia no pueden ser exactamente lo mismo, y su vida de ciclo es cerca de 400 veces. El fabricante recomienda que la ventana del uso del SOC es el 10%~90%. La carga profunda y la descarga no se recomienda, si no causará daño irreversible a la estructura positiva y negativa de la batería. Si es calculada por la carga baja y la descarga baja, la vida de ciclo será por lo menos 1000 veces. Además, si las baterías de litio se descargan con frecuencia bajo ambientes de la alta tasa y de temperatura alta, la vida de batería será reducida drástico a menos de 200 veces.

Ventajas y desventajas de la batería de litio ternaria

La batería de litio ternaria es relativamente equilibrada en términos de capacidad y seguridad, y es una batería con funcionamiento total excelente. Las funciones principales, las ventajas y las desventajas de los tres elementos del metal son como sigue:

Co3+: Reduzca el espacio de mezcla del catión, estabilice la estructura acodada del material, reducir el valor de la impedancia, aumentar la conductividad eléctrica, y mejore el funcionamiento del ciclo y de la tarifa.

Ni2+: puede aumentar la capacidad del material (aumente la densidad de energía de volumen del material), y debido al radio similar de Li y de Ni, demasiado Ni también hará el litio y el níquel ser mezclado debido al fenómeno de la dislocación de Li, y la concentración de iones del níquel en la capa del litio cuanto más grande es el valor, cuanto más difícil es al litio del deintercalate en la estructura acodada, dando por resultado funcionamiento electroquímico pobre.

Mn4+: No sólo puede reducir el coste de materiales, pero también puede mejorar la seguridad y la estabilidad de los materiales. Sin embargo, excesivamente - el alto contenido del manganeso formará fácilmente una fase de rubí sintético y destruirá la estructura acodada, reduciendo la capacidad y reduciendo el ciclo.

La densidad de alta energía es la ventaja más grande de las baterías de litio ternarias, y la plataforma del voltaje es un indicador importante de la densidad de energía de la batería, que determina la eficacia y el coste básicos de la batería. Cuanto más alta es la plataforma del voltaje, cuanto más grande es la capacidad específica, así que el mismo volumen, el peso, e incluso la batería del mismo amperio, la batería de litio material ternaria con una plataforma más alta del voltaje tiene una vida de batería más larga. La plataforma del voltaje de la descarga de la sola batería de litio ternaria es tan alta como 3.7V, el fosfato del hierro del litio es 3.2V, y el titanato del litio es solamente 2.3V. Por lo tanto, desde la perspectiva de densidad de energía, la batería de litio ternaria es mejor que el fosfato del hierro del litio, el manganato del litio o el titanato del litio tiene ventajas absolutas.

La seguridad pobre y la vida de ciclo corta son los defectos principales de las baterías de litio ternarias, especialmente el funcionamiento de la seguridad, que ha sido un factor principal que ha restringido sus usos integrados a juego y en grande en grande. Un gran número de pruebas reales muestran que es difícil para las baterías ternarias con una capacidad más grande de pasar pruebas de la seguridad tales como acupuntura y cargo excesivo. Ésta es también la razón por la que más elementos del manganeso se introducen generalmente en baterías de gran capacidad, o aún se mezclan con el manganato del litio. La vida de ciclo de 500 veces está en el medio de la batería de litio, así que el campo de uso principal de la batería de litio ternaria es productos electrónicos del consumidor tales como 3C digital.