1. מהו אסוללת ליתיום גלילית?
1).הגדרה של סוללה גלילית
סוללות ליתיום גליליות מחולקות למערכות שונות של ליתיום ברזל פוספט, תחמוצת ליתיום קובלט, ליתיום מנגן, קובלט-מנגן היברידי וחומרים טרינריים.המעטפת החיצונית מחולקת לשני סוגים: מעטפת פלדה ופולימר.למערכות חומרים שונות יש יתרונות שונים.כיום, הצילינדרים הם בעיקר סוללות ליתיום ברזל פוספט גליליות עם מעטפת פלדה, המתאפיינות בקיבולת גבוהה, מתח פלט גבוה, ביצועי מחזור טעינה ופריקה טובים, מתח פלט יציב, פריקת זרם גדולה, ביצועים אלקטרוכימיים יציבים, ושימוש בטוח, טווח טמפרטורות הפעלה רחב, וידידותי לסביבה, הוא נמצא בשימוש נרחב במנורות סולאריות, מנורות דשא, אנרגיית גיבוי, כלי עבודה חשמליים, דגמי צעצועים.
2).מבנה סוללה גלילי
המבנה של סוללה גלילית טיפוסית כולל: מעטפת, פקק, אלקטרודה חיובית, אלקטרודה שלילית, מפריד, אלקטרוליט, אלמנט PTC, אטם, שסתום בטיחות וכו'. באופן כללי, מארז הסוללה הוא האלקטרודה השלילית של הסוללה, המכסה הוא הסוללה. אלקטרודה חיובית של הסוללה, ומארז הסוללה עשוי לוח פלדה מצופה ניקל.
3).היתרונות של סוללות ליתיום גליליות
בהשוואה לאריזות רכות וסוללות ליתיום מרובעות, לסוללות ליתיום גליליות יש את זמן הפיתוח הארוך ביותר, סטנדרטיזציה גבוהה יותר, טכנולוגיה בוגרת יותר, תשואה גבוהה ועלות נמוכה.
· טכנולוגיית ייצור בוגרת, עלות PACK נמוכה, תפוקת מוצר סוללה גבוהה וביצועי פיזור חום טובים
· סוללות גליליות יצרו סדרה של מפרטים ודגמים סטנדרטיים מאוחדים בינלאומיים עם טכנולוגיה בוגרת ומתאימה לייצור המוני רציף.
· לצילינדר יש שטח פנים ספציפי גדול ואפקט פיזור חום טוב.
· סוללות גליליות הן בדרך כלל סוללות אטומות, ואין בעיות תחזוקה במהלך השימוש.
· למעטפת הסוללה יש מתח עמידה גבוה, ולא יהיו תופעות כמו הרחבת סוללת אריזה מרובעת וגמישה במהלך השימוש.
4).חומר קתודית סוללה גלילית
כיום, חומרי הקתודה הגליליים המסחריים המסחריים כוללים בעיקר ליתיום קובלט אוקסיד (LiCoO2), תחמוצת ליתיום מנגן (LiMn2O4), טריני (NMC), ליתיום ברזל פוספט (LiFePO4), וכו '. לסוללות עם מערכות חומרים שונות יש מאפיינים שונים. הם כדלקמן:
| טווח | LCO(LiCoO2) | NMC(LiNiCoMnO2) | LMO(LiMn2O4) | LFP(LiFePO4) |
| צפיפות ברז (g/cm3） | 2.8 ~ 3.0 | 2.0 ~ 2.3 | 2.2 ~ 2.4 | 1.0 ~ 1.4 |
| שטח פנים ספציפי (m2/g） | 0.4 ~ 0.6 | 0.2 ~ 0.4 | 0.4 ~ 0.8 | 12 ~ 20 |
| קיבולת גרם(mAh/g) | 135 ~ 140 | 140 ~ 180 | 90 ~ 100 | 130 ~ 140 |
| פלטפורמת מתח(V) | 3.7 | 3.5 | 3.8 | 3.2 |
| ביצועי מחזור | 500 | 500 | 300 | 2000 |
| מתכת מעבר | נָטוּל | נָטוּל | עָשִׁיר | עשיר מאוד |
| עלויות חומר גלם | גבוה מאוד | גָבוֹהַ | נָמוּך | נָמוּך |
| שמירה על איכות סביבה | Co | Co, Ni | אקולוגי | אקולוגי |
| ביצועי בטיחות | רַע | טוֹב | טוב מאוד | מְעוּלֶה |
| יישום | סוללה קטנה ובינונית | סוללה קטנה/סוללה קטנה | סוללת חשמל, סוללה בעלות נמוכה | סוללת כוח/ספק כוח בעל קיבולת גדולה |
| יתרון | טעינה ופריקה יציבים, תהליך ייצור פשוט | ביצועים אלקטרוכימיים יציבים וביצועי מחזור טובים | משאבי מנגן עשירים, מחיר נמוך, ביצועי בטיחות טובים | בטיחות גבוהה, הגנה על הסביבה, חיים ארוכים |
| חִסָרוֹן | קובלט יקר ובעל חיי מחזור נמוכים | קובלט זה יקר | צפיפות אנרגיה נמוכה, תאימות אלקטרוליטים לקויה | ביצועים גרועים בטמפרטורה נמוכה, מתח פריקה נמוך |
5）.חומר אנודה לסוללה גלילית
חומרי אנודה גליליים של סוללה מחולקים באופן גס לשישה סוגים: חומרי אנודה מפחמן, חומרי אנודה מסגסוגת, חומרי אנודה על בסיס פח, חומרי אנודה של מתכת מעבר המכילים ליתיום, חומרים ברמת ננו וחומרי ננו-אנודה.
· חומרי האנודה של חומרי פחמן בקנה מידה ננומטרי: חומרי האנודה ששימשו בפועל בסוללות ליתיום-יון הם בעצם חומרי פחמן, כגון גרפיט מלאכותי, גרפיט טבעי, מיקרוספרות פחמן מזופאזות, קולה נפט, סיבי פחמן, פחמן שרף פירוליטי וכו'.
· חומרי אנודה מסגסוגת: כולל סגסוגות על בסיס פח, סגסוגות על בסיס סיליקון, סגסוגות על בסיס גרמניום, סגסוגות על בסיס אלומיניום, סגסוגות על בסיס אנטימון, סגסוגות על בסיס מגנזיום וסגסוגות אחרות.כרגע אין מוצרים מסחריים.
· חומרי אנודה על בסיס פח: ניתן לחלק חומרי אנודה על בסיס פח לתחמוצות פח ותחמוצות מרוכבות על בסיס פח.תחמוצת מתייחסת לתחמוצת של מתכת בדיל במצבי ערכיות שונים.כרגע אין מוצרים מסחריים.
· אין מוצרים מסחריים לחומרי האנודה של מתכת מעבר המכילים ליתיום.
· חומרים בקנה מידה ננו: ננו-צינורות פחמן, חומרים מסגסוגת ננו.
· חומר ננו אנודה: חומר ננו אוקסיד
2. תאי סוללת ליתיום גליליים
1）.מותג סוללות ליתיום יון גליליות
סוללות ליתיום גליליות פופולריות יותר בקרב חברות סוללות ליתיום ביפן ובדרום קוריאה.ישנם גם מפעלים בקנה מידה גדול בסין המייצרים סוללות ליתיום גליליות.סוללת הליתיום הגלילית המוקדמת ביותר הומצאה בשנת 1992 על ידי חברת סוני מיפן.
מותגי סוללות ליתיום-יון גליליים ידועים: Sony, Panasonic, Sanyo, Samsung, LG, BAK, Lishen וכו'.
2）.סוגי סוללות ליתיום יון גליליות
סוללות ליתיום-יון גליליות מיוצגות בדרך כלל על ידי חמש ספרות.בספירה משמאל, הספרה הראשונה והשנייה מתייחסות לקוטר הסוללה, הספרה השלישית והרביעית מתייחסות לגובה הסוללה, והספרה החמישית מציינת את העיגול.ישנם סוגים רבים של סוללות ליתיום גליליות, הנפוצות יותר הן 10400, 14500, 16340, 18650, 21700, 26650, 32650 וכו'.
①10440 סוללה
סוללת 10440 היא סוללת ליתיום בקוטר של 10 מ"מ וגובה של 44 מ"מ.זה בגודל זהה למה שאנו מכנים לעתים קרובות "לא.7 סוללה".קיבולת הסוללה היא בדרך כלל קטנה, רק כמה מאות מיליאמפר / שעה.הוא משמש בעיקר במוצרים אלקטרוניים מיני.כמו פנסים, מיני רמקולים, רמקולים וכו'.
②14500 סוללה
סוללת 14500 היא סוללת ליתיום בקוטר של 14 מ"מ וגובה של 50 מ"מ.סוללה זו היא בדרך כלל 3.7V או 3.2V.הקיבולת הנומינלית קטנה יחסית, קצת יותר גדולה מהסוללה 10440.זה בדרך כלל 1600mAh, עם ביצועי פריקה מעולים ותחום היישומים הרב ביותר, בעיקר מוצרי אלקטרוניקה, כגון אודיו אלחוטי, צעצועים חשמליים, מצלמות דיגיטליות וכו'.
③16340 סוללה
סוללת 16340 היא סוללת ליתיום בקוטר של 16 מ"מ וגובה של 34 מ"מ.סוללה זו משמשת בפנסי אור חזק, פנסי לד, פנסי חזית, פנסי לייזר, גופי תאורה וכו' מופיעים לעיתים קרובות.
④18650 סוללה
סוללת 18650 היא סוללת ליתיום בקוטר של 18 מ"מ וגובה של 65 מ"מ.התכונה הגדולה ביותר שלו היא שיש לו צפיפות אנרגיה גבוהה מאוד, שמגיעה כמעט ל-170 וואט/ק"ג.לכן, סוללה זו היא סוללה חסכונית יחסית.אנחנו בדרך כלל רוב הסוללות שאני רואה הן סוללות מסוג זה, מכיוון שהן סוללות ליתיום בוגרות יחסית, עם איכות מערכת טובה ויציבות בכל ההיבטים, ונמצאות בשימוש נרחב ביישומים עם קיבולת סוללה של כ-10 קילוואט, כמו בנייד. טלפונים, מחשבים ניידים ומכשירים קטנים אחרים.
⑤ סוללה 21700
סוללת 21700 היא סוללת ליתיום בקוטר של 21 מ"מ וגובה של 70 מ"מ.בגלל הנפח והניצול המוגבר שלו, ניתן לשפר את צפיפות האנרגיה של תא הסוללה והמערכת, וצפיפות האנרגיה הנפחית שלו גבוהה בהרבה מסוללות מסוג 18650 נמצאות בשימוש נרחב בכלי רכב דיגיטליים, חשמליים, רכבי איזון, ליתיום אנרגיה סולארית פנסי רחוב סוללה, נורות לד, כלי עבודה חשמליים וכו'.
⑥ סוללה 26650
סוללת 26650 היא סוללת ליתיום בקוטר של 26 מ"מ וגובה של 65 מ"מ.יש לו מתח נומינלי של 3.2V וקיבולת נומינלית של 3200mAh.לסוללה זו קיבולת מעולה ועקביות גבוהה והפכה בהדרגה למגמה להחליף את סוללת 18650.מוצרים רבים בסוללות חשמל יעדיפו זאת בהדרגה.
⑦ סוללה 32650
סוללת 32650 היא סוללת ליתיום בקוטר של 32 מ"מ וגובה של 65 מ"מ.לסוללה זו קיבולת פריקה רציפה חזקה, ולכן היא מתאימה יותר לצעצועים חשמליים, ספקי כוח לגיבוי, סוללות UPS, מערכות לייצור כוח רוח, ומערכות ייצור חשמל היברידיות של רוח ושמש.
3. הפיתוח של שוק סוללות ליתיום גליליות
ההתקדמות הטכנולוגית של סוללות ליתיום-יון גליליות מגיעה בעיקר מפיתוח מחקר חדשני ויישום של חומרי סוללה מרכזיים.פיתוח חומרים חדשים ישפר עוד יותר את ביצועי הסוללה, ישפר את האיכות, יפחית עלויות וישפר את הבטיחות.על מנת לעמוד בדרישות של יישומים במורד הזרם להגברת האנרגיה הספציפית לסוללה, מחד, ניתן להשתמש בחומרים בעלי קיבולת ספציפית גבוהה, ומאידך, ניתן להשתמש בחומרים במתח גבוה על ידי הגדלת מתח הטעינה.
סוללות ליתיום-יון גליליות פותחו מ-14500 לסוללות טסלה 21700.בפיתוח בטווח הקרוב והבינוני, תוך ייעול המערכת הקיימת של טכנולוגיית סוללות ליתיום-יון כדי לענות על צורכי הפיתוח בקנה מידה גדול של רכבי אנרגיה חדשים, לפיתוח סוללות ליתיום-יון חדשות להתמקד בשיפור טכנולוגיות מפתח כגון בטיחות, עקביות ואריכות ימים, ובמקביל לבצע מחקר ופיתוח צופה פני עתיד של סוללות חשמל חדשות למערכת.
לפיתוח לטווח בינוני עד ארוך של סוללות ליתיום-יון גליליות, תוך המשך אופטימיזציה ושדרוג של סוללות ליתיום-יון חדשות, התמקדו במחקר ופיתוח של סוללות חשמל חדשות למערכת, אשר מגדילות משמעותית את האנרגיה הספציפית ומפחיתות עלויות, כך כדי לממש את סוללות הכוח המעשיות והגדולות של אפליקציית המערכת החדשה.
4. ההשוואה בין סוללת ליתיום גלילית וסוללת ליתיום מרובעת
1）.צורת הסוללה: ניתן לעצב את גודל הריבוע באופן שרירותי, אך לא ניתן להשוות את הסוללה הגלילית.
2）.מאפייני קצב: מגבלת התהליך של ריתוך הסוללה הגלילית האוזן הרב-טרמינלית, מאפיין הקצב הוא מעט יותר גרוע מזה של הסוללה הרב-טרמינלית המרובעת.
3）.פלטפורמת פריקה: סוללת הליתיום מאמצת את אותם חומרי אלקטרודה חיוביים ושליליים ואלקטרוליט.בתיאוריה, פלטפורמת הפריקה צריכה להיות זהה, אך פלטפורמת הפריקה בסוללת הליתיום המרובעת מעט גבוהה יותר.
4）.איכות המוצר: תהליך הייצור של הסוללה הגלילית בוגר יחסית, לחלק המוט יש סבירות נמוכה לפגמים משניים של שסע, והבשלות והאוטומציה של תהליך הסלילה גבוהים יחסית.תהליך הלמינציה הוא עדיין חצי ידני, כלומר לאיכות הסוללה יש השפעה שלילית.
5）.ריתוך לוגים: קל יותר לרתך זיזי סוללה גליליים מאשר סוללות ליתיום מרובעות;סוללות ליתיום מרובעות מועדות לריתוך שקרי שמשפיע על איכות הסוללה.
6）.ארוז לקבוצות: סוללות גליליות קלות יותר לשימוש, כך שטכנולוגיית ה-PACK פשוטה ואפקט פיזור החום טוב;יש לפתור את בעיית פיזור החום כאשר סוללות הליתיום המרובעות מתארכות.
7）.מאפיינים מבניים: הפעילות הכימית בפינות סוללת הליתיום המרובעת ירודה, צפיפות האנרגיה של הסוללה מוחלשת בקלות לאחר שימוש ממושך וחיי הסוללה קצרים.
5. השוואה של סוללת ליתיום גלילית וסוללת ליתיום מארז רך
1）.ביצועי הבטיחות של הסוללה הרכה טובים יותר.הסוללה הרכה ארוזה עם סרט אלומיניום-פלסטיק במבנה.כאשר מתרחשת בעיית בטיחות, הסוללה הרכה בדרך כלל תתנפח ותיסדק, במקום להתפוצץ כמו מעטפת פלדה או מעטפת אלומיניום.;זה טוב יותר מאשר סוללת ליתיום גלילית בביצועי בטיחות.
2）.המשקל של סוללת ה-Soft Pack קל יחסית, משקלה של סוללת ה-Soft Pack קל ב-40% מסוללת הליתיום של מעטפת פלדה באותה קיבולת, וקל ב-20% מסוללת הליתיום הגלילית של מעטפת אלומיניום;ההתנגדות הפנימית של סוללת החבילה הרכה קטנה מזו של סוללת הליתיום, מה שיכול להפחית מאוד את הצריכה העצמית של הסוללה;
3）.ביצועי המחזור של סוללת החבילה הרכה טובים, חיי המחזור של סוללת החבילה הרכה ארוכים יותר, וההנחתה של 100 מחזורים נמוכה ב-4% עד 7% מזו של סוללת מעטפת האלומיניום הגלילית;
4）.העיצוב של הסוללה הרכה גמיש יותר, ניתן לשנות את הצורה לכל צורה, והיא יכולה להיות דקה יותר.ניתן להתאים אותו לפי צרכי הלקוח ולפתח דגמי תאי סוללה חדשים.לסוללת הליתיום הגלילית אין מצב זה.
5）.בהשוואה לסוללת הליתיום הגלילית, החסרונות של סוללת החבילה הרכה הם עקביות ירודה, עלות גבוהה יותר וזליגת נוזלים.ניתן לפתור עלות גבוהה על ידי ייצור בקנה מידה גדול, וזליגת נוזלים יכולה להיפתר על ידי שיפור האיכות של סרט אלומיניום.
זמן פרסום: 26 בנובמבר 2020
