Վիճակագրության համաձայն՝ լիթիում-իոնային մարտկոցների համաշխարհային պահանջարկը հասել է 1,3 միլիարդի, իսկ կիրառման ոլորտների շարունակական ընդլայնմամբ այս ցուցանիշը տարեցտարի ավելանում է։ Այս պատճառով, տարբեր արդյունաբերություններում լիթիում-իոնային մարտկոցների օգտագործման արագ աճի հետ մեկտեղ, մարտկոցի անվտանգության արդյունավետությունը գնալով ավելի է ակնառու, ինչը պահանջում է ոչ միայն լիթիում-իոն մարտկոցների գերազանց լիցքավորում և լիցքաթափում, այլև պահանջում է ավելի բարձր մակարդակ: անվտանգության կատարման մասին: Որ լիթիումային մարտկոցները, ի վերջո, ինչու են հրդեհ և նույնիսկ պայթյուն, ինչ միջոցներից կարելի է խուսափել և վերացնել:
Նախ, եկեք հասկանանք լիթիումային մարտկոցների նյութական բաղադրությունը: Լիթիում-իոնային մարտկոցների աշխատանքը հիմնականում կախված է օգտագործվող մարտկոցների ներքին նյութերի կառուցվածքից և կատարողականությունից: Այս ներքին մարտկոցների նյութերը ներառում են բացասական էլեկտրոդի նյութ, էլեկտրոլիտ, դիֆրագմա և դրական էլեկտրոդի նյութ: Դրանցից դրական և բացասական նյութերի ընտրությունն ու որակն ուղղակիորեն որոշում են լիթիում-իոնային մարտկոցների աշխատանքը և գինը: Հետևաբար, էժան և բարձր արդյունավետությամբ դրական և բացասական էլեկտրոդային նյութերի հետազոտությունը եղել է լիթիում-իոնային մարտկոցների արդյունաբերության զարգացման ուշադրության կենտրոնում:
Բացասական էլեկտրոդի նյութը հիմնականում ընտրվում է որպես ածխածնային նյութ, և ներկայումս զարգացումը համեմատաբար հասուն է: Կաթոդային նյութերի զարգացումը դարձել է կարևոր գործոն, որը սահմանափակում է լիթիում-իոնային մարտկոցների աշխատանքի հետագա բարելավումը և գների իջեցումը: Լիթիում-իոնային մարտկոցների ընթացիկ առևտրային արտադրության մեջ կաթոդային նյութի արժեքը կազմում է մարտկոցի ընդհանուր արժեքի մոտ 40%-ը, իսկ կաթոդային նյութի գնի նվազումն ուղղակիորեն որոշում է լիթիում-իոնային մարտկոցների գնի իջեցումը: Սա հատկապես վերաբերում է լիթիում-իոնային էներգիայի մարտկոցներին: Օրինակ, բջջային հեռախոսի համար նախատեսված փոքր լիթիում-իոնային մարտկոցը պահանջում է ընդամենը մոտ 5 գրամ կաթոդային նյութ, մինչդեռ ավտոբուս վարելու համար լիթիում-իոնային էներգիայի մարտկոցը կարող է պահանջել մինչև 500 կգ կաթոդ նյութ:
Թեև տեսականորեն կան բազմաթիվ տեսակի նյութեր, որոնք կարող են օգտագործվել որպես Li-ion մարտկոցների դրական էլեկտրոդ, ընդհանուր դրական էլեկտրոդի նյութի հիմնական բաղադրիչը LiCoO2-ն է։ Լիցքավորման ժամանակ մարտկոցի երկու բևեռներին ավելացված էլեկտրական պոտենցիալը ստիպում է դրական էլեկտրոդի միացությունն ազատել լիթիումի իոնները, որոնք ներկառուցված են շերտավոր կառուցվածքով բացասական էլեկտրոդի ածխածնի մեջ։ Լիցքաթափվելիս լիթիումի իոնները նստում են ածխածնի շերտավոր կառուցվածքից և վերամիավորվում են միացության հետ դրական էլեկտրոդում: Լիթիումի իոնների շարժումը առաջացնում է էլեկտրական հոսանք։ Սա լիթիումային մարտկոցների աշխատանքի սկզբունքն է:
Թեև սկզբունքը պարզ է, իրական արդյունաբերական արտադրության մեջ կան շատ ավելի գործնական հարցեր, որոնք պետք է հաշվի առնել. դրական էլեկտրոդի նյութին անհրաժեշտ են հավելումներ՝ բազմակի լիցքավորման և լիցքաթափման ակտիվությունը պահպանելու համար, իսկ բացասական էլեկտրոդի նյութը պետք է նախագծվի մոլեկուլային կառուցվածքի մակարդակը ավելի շատ լիթիումի իոններ տեղավորելու համար. դրական և բացասական էլեկտրոդների միջև լցված էլեկտրոլիտը, բացի կայունությունը պահպանելուց, պետք է ունենա նաև լավ էլեկտրական հաղորդունակություն և նվազեցնի մարտկոցի ներքին դիմադրությունը:
Չնայած լիթիում-իոնային մարտկոցն ունի վերը նշված բոլոր առավելությունները, սակայն դրա պահանջները պաշտպանական սխեմայի համար համեմատաբար բարձր են, գործընթացի օգտագործման ժամանակ պետք է խստորեն խուսափել գերլիցքավորումից, գերլիցքաթափման երևույթից, լիցքաթափման հոսանքը չպետք է լինի: լինի չափազանց մեծ, ընդհանուր առմամբ, լիցքաթափման արագությունը չպետք է լինի 0,2 C-ից ավելի: Լիթիումային մարտկոցների լիցքավորման գործընթացը ներկայացված է նկարում: Լիցքավորման ցիկլում լիթիում-իոնային մարտկոցները պետք է հայտնաբերեն մարտկոցի լարումը և ջերմաստիճանը, նախքան լիցքավորումը սկսելը, որոշելու, թե արդյոք այն կարելի է լիցքավորել: Եթե մարտկոցի լարումը կամ ջերմաստիճանը դուրս է արտադրողի կողմից թույլատրված միջակայքից, լիցքավորումն արգելվում է: Լիցքավորման թույլատրելի լարման միջակայքը՝ 2.5V~4.2V մեկ մարտկոցի համար:
Այն դեպքում, երբ մարտկոցը գտնվում է խորը լիցքաթափման մեջ, լիցքավորիչից պետք է պահանջվի նախնական լիցքավորման գործընթաց, որպեսզի մարտկոցը համապատասխանի արագ լիցքավորման պայմաններին. այնուհետև, ըստ մարտկոցի արտադրողի կողմից առաջարկվող արագ լիցքավորման արագության, ընդհանուր առմամբ 1C, լիցքավորիչը լիցքավորում է մարտկոցը մշտական հոսանքով, և մարտկոցի լարումը դանդաղ է բարձրանում. երբ մարտկոցի լարումը հասնում է սահմանված ավարտական լարմանը (ընդհանուր առմամբ 4,1 Վ կամ 4,2 Վ), մշտական հոսանքի լիցքավորումն ավարտվում է, իսկ լիցքավորման հոսանքը Երբ մարտկոցի լարումը հասնում է սահմանված ավարտման լարմանը (ընդհանուր առմամբ 4,1 Վ կամ 4,2 Վ), մշտական հոսանքը լիցքավորում է։ ավարտվում է, լիցքավորման հոսանքն արագորեն քայքայվում է, և լիցքավորումը մտնում է լիցքավորման ամբողջական գործընթաց. Ամբողջական լիցքավորման գործընթացում լիցքավորման հոսանքն աստիճանաբար քայքայվում է, մինչև լիցքավորման արագությունը իջնի C/10-ից ցածր կամ լրիվ լիցքավորման ժամանակը գերազանցի, այնուհետև այն վերածվում է վերին անջատման լիցքավորման. վերին անջատման լիցքավորման ժամանակ լիցքավորիչը լիցքավորում է մարտկոցը լիցքավորման շատ փոքր հոսանքով: Վերին անջատման լիցքավորման ժամանակաշրջանից հետո լիցքավորումն անջատվում է:
Հրապարակման ժամանակը` նոյ-15-2022