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锂离子和锂聚合物电池：营销技巧和常见错误

我在文章和评论中反复使用错误的数据或名称（尽管在文章中使用频率较低），但这些数据或名称后来被作为参数给出，尽管实际上它们最初是错误的。这些错误正蔓延到包括Giktayms在内的所有资源中。

在这篇文章中，我想澄清一些观点并进行一种教育计划。

锂聚合物电池


直接从主要方面开始-在公共领域，从技术上来说，没有锂聚合物电池。在说英语的世界中，我们已经对此进行了处理，但是在后苏联时代，营销人员会使用一些术语上的成本。一个小的题外语不是在其他地区不使用它，而是至少有可能以您的母语检查此信息。

一点历史


任何锂离子电池都具有4个主要成分-两个电极（阳极和阴极），电解质和隔膜。所有这四个要素已经发展并正在进一步发展。对于研究初期（1970年代）的电解质，提出了两种选择-液体或固体电解质。那时，固体电解质有望在操作中有更多的前景-外壳损坏时电解质不会泄漏，电池本身更耐用。主要缺点是并且仍然保持固体电解质的高电阻，它抵消了物理特性。

实际上，在1990年代初期，当索尼将带有液体电解质的电池推向市场时，公司分配用于开发固体电解质的资源便出现了减少。索尼本身于1988年对固体电解质的未来成功充满信心。

尽管专注于液体电解质，但公司仍未停止寻找替代品。一种选择是所谓的混合电解质。实际上，他们使用带有小孔和相同液体电解质的隔板。尽管摸起来感觉干燥，但实际上其中的电解质量与常规电池中的电解质量没有区别。原则上和设计：来自Wikipedia的


具有LiCoO 2阴极和石墨阳极的锂离子电池的示意图。

这种电池很普遍，它们的商业发行始于2000年代初期，但是从物理和化学上来说，它们是带有液体电解质的锂离子电池，而且总体上并没有很多。

市场上有什么？


对电池进行分类的一种方法是其电池。如今，有三种流行的包装方法：
  • 圆柱细胞
  • 棱柱形细胞
  • 麻袋袋

第一种电池以其在特斯拉笔记本电脑和汽车中的使用而闻名（它使用的是最常见的尺寸18650）。

第二种是改变的圆柱形状。铝制外壳，横截面为矩形或正方形。它在固定使用和运输中都很流行。

第三类具有柔软的外壳，并不总是配备内置的保护系统。实际上，是棱柱形电池的便宜版本。这种类型的电池尤其用在移动电话中。

列表中的最后一个是相同的“聚合物”。之所以这么称呼它们，有几个原因。对于营销人员而言，最傲慢的方式是使用聚合物制成的外壳，这就是为什么它们是“聚合物”的原因。

第二种选择是使用聚合物细孔隔板。实际上，与传统的锂离子电池没有什么不同。

我没有遇到的第三个选择是基于聚合物元素的使用来命名“聚合物”，作为阴极，阳极和其他元素的基础。通常，它会装入塑料盒中的许多电池中。

术语问题


在发展该概念时，其想法是将术语“液体电解质”理解为是指锂盐的液体或凝胶溶液，而术语“固体电解质”是物质的固态。由于有希望出售承诺的但没有出售的愿望，今天，即使在研究人员中，凝胶电解质也包括在“固体”电解质列表中，尽管它的特性仍然很可能是混合的。因此，人们可以在科学论文中找到“固体凝胶电解质”的描述，这被一些科学家误导了。

高分子电解质的未来


正在进行中，并且在将来，可能会出现带有真正聚合物电解质的电池。但是，截至2015年，基于有机化学的聚合物电解质的实验室样品并未显示出明显的进展，因此，在本文发表之日，在可预见的将来，预计液体电解质不会大量流出。

电池类型问题


市场上有几种不同类型的锂离子电池。它们具有各种名称，可以根据容量或安全性来描述其特性。通常，可以找到以下类型：

  • 锂钴和LiCoO 2阴极-最宽敞的型号具有石墨阳极。
  • -- LiMn2O4, Li2MnO3 LMnO, -
  • ---- NMC LiNiMnCoO2
  • -- LiFePO4 (LFP)
  • ---- (NCA) LiNiCoAlO2
  • -- (LTO) Li4Ti5O12

立刻您会发现名称不均。一些以阴极命名，一些以阳极命名。而且，如果在第一种情况下仍然可以尝试以较高的可能性猜测阳极将为石墨，那么在以阳极命名的情况下，人们只能猜测。而且，今天的开发正在进行中，原则上，您可以在市场上找到具有LiFePO 4阴极和Li 4 Ti 5 O 12阳极（即锂）的电池。磷酸铁锂钛酸锂，在该系统中没有简单的市场名称。链接-2013年的科学文章，对这种电池进行了测试。

存在如此大量的电池正极和负极的原因在于各种电池需求。在某个地方，需要更多的安全性，而在某个地方，则需要更大的容量或功率。您可以基于每种类型的阴极和阳极具有不同的电势来了解存储的能量，如下图所示（将锂金属的电势选择为0 V的电势，电压差越大-功率越大，能量密度取决于原子数）锂）：


基尔大学具有潜力的一般计划。资料来源


：徐建铁，窦世学等人2013年的文章。来源


普渡大学工程技术学院的另一张图片。来源

以下有关电池​​电势与过低充电或热不稳定时锂金属化的可能性之间的联系的粗略图像可以大致说明以下原因：


讲座中的图片

市场上最不安全的操作是带有石墨阳极的锂钴，最安全的是阴极LiFePO 4和阳极Li 4 Ti 5 O 12。自然，BMS（电池管理系统）的存在降低了风险，但不应忽略这些风险；该系统无法防止相同的过强放电，这对于带有石墨阳极的电池至关重要。

常见错误


常见错误


最常见和经常遇到的错误是对“普通锂离子电池”的反对。正如您在上面看到的，根本没有“正常”的东西。对于看似相同的阴极，对于不同组的阴极和阳极，电压差可能非常不同。

与上一段有关的第二个错误（不是那么重要）是阴极LiFePO 4的材料写法如下-LiFeP o 4。在这里，这种混乱非常普遍，并立即显示出您如何信任这样的来源。

另一个主要错误是锂聚合物电池与锂离子电池的对立。以下是一些比较选项。第一个是一般的，与对市场上存在的高分子电解质电池的误解有关。第二个应用范围较窄，通常表示如下：“锂聚合物电池（关于外壳的说法）比LFP / LTO / NCA（代用必要）更好/更糟”。

混合体型和填充型。

例如，在这里您可以阅读有关锂聚合物格式的LFP电池的信息（在这种情况下为正常情况）。

电池A长于电池B


这是在买卖过程中争论的事实的另一种奇怪的扭曲。该方法用于不同类型的电池，但是最经常将LFP版本的电池与带有石墨阴极的锂钴或NMC进行比较。在互联网上的文章中，无论是广告还是简单地流行，您都可以发现2000年相对于LFP的完整等效周期的比率为500，因此，这是第一个具有明显优势的故事。

有几个错误。首先，有关锂钴的文章数量最多的年份是2005-2006，而有关LFP的文章数量则是2012-2013。周期数据基于这些文章。然而，这种发展并没有停止，并且对于所有类型的电池都同样活跃，并且间隔在同一时间间隔内并没有那么大。其次，未指定电池在其整个使用寿命内将传输的能量，但是在大小相等的情况下，LFP的容量较低。
至于主要优势-循环次数更多，如果我们进行新的研究并在相同条件下比较系列样品，则差异不会那么大。总计为20％至30％（800个循环，而40°C则为1000个循环），这并不总是证明购买同一LFP的合理性，因为在整个生命周期内，由于电压差较小，因此传递的能量更少。

没有可直接比较的消息来源，因为测试过程本身又长又昂贵，并且由于没有公开参与者姓名的协议而变得复杂，但是根据大量数据进行比较，我们可以得出结论，今天在所有可能的情况下，所有锂离子电池在电池寿命方面都有相似的特征，包括 且易于存放。这些数据示，例如，源极1，2，3，4，5，6，7。

其他来源


BU-206：锂聚合物：物质还是炒作？

村田和夫，井口雄一，吉寿优悦 “固体聚合物电解质电池的研究与开发概况”

A. Manuel Stephan，KS Nahm “关于锂电池复合聚合物电解质的综述。聚合物“

D. Golodnitskya，E。Straussc，E。Peleda和S. Greenbaum ”综述-聚合物电解质中的有序和无序”

我以前关于锂离子电池的文章- 锂离子电池的操作

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN397705/

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