Các loại công nghệ Pin Lithium hiện nay

Lithium là dòng pin ắc quy đã quá quen thuộc với mọi người nhất là được sử dụng trong các vật liệu xử lý và được sử dụng nhiều tại các doanh nghiệp có hoạt động vận hành đa ca. Tuy đã được đưa vào sử dụng khá thành công và đem nhúng lợi ích vượt trội nhưng vẫn có nhiều khách hàng không biết rằng lithium không phải có một mà có rất nhiều loại khác nhau được sử dụng tùy thuộc vào nhu cầu vật liệu xử lý khác nhau. Đã có rất nhiều trường hợp lựa chọn sai dòng ắc quy và đem lại những hiểu lầm về chất lượng vị cho người sử dụng.

Tìm hiểu về Bình điện xe nâng Lithium

Với mỗi hóa chất công nghệ được sử dụng khác nhau thì các pin ắc quy sẽ có các công dụng hay chức năng hiệu quả hiệu suất cũng từ đó mà khác nhau, cùng tìm hiểu các loại công nghệ pin lithium hiện nay.

1. Lithi Cacbon Oxit (LiCoO 2 ) - LCO

Đây là pin thường được sử dụng phổ biến cho các dòng điện thoại, máy tính xách tay hay các loại máy kỹ thuật số. Cấu tạo pin gồm 2 cực oxit cacbon là cực âm oxit cacbon và cực dương oxit cacbon. Trong quá trình phóng điện các ion liti có xu hướng di chuyển về cực dương, cực âm lúc này xuất hiện các lớp cấu trúc điện phân.

Nhược điểm của loại pin ắc quy nào đó chính là tuổi thọ của chúng tương đối ngắn, độ bền chịu nhiệt của pin không tốt và khả năng chịu tải của pin cũng bị hạn chế. Vì có các cực là than chì nên vòng đời pin bị giới hạn bởi giao diện điện phân rắn khi giao diện điện phân rắn có sự thay đổi có hiện tượng dày lên trên cực dương và mạ lithium trong quá trình sạc nhanh và quá trình sạc điện thấp, tùy thuộc vào độ sâu xả, tải và nhiệt độ mà tuổi thọ có sự giao động khác nhau. Pin có năng lượng riêng rất cao, tuy nhiên công suất của pin chưa được ổn định và sử dụng cacbon là một nguyên liệu có giá cả khác cao. Tuy nhiên pin đã có thị phần ổn định được xem là tế bào năng lượng.

Bảng tóm tắt

Lithi Coban Oxit: Cực âm LiCoO 2 (~ 60% Co), cực dương bằng than chì Dạng ngắn: LCO hoặc Li-coban. Đã có mặt từ năm 1991
Điện áp	3.60V danh nghĩa; dải hoạt động điển hình 3.0–4.2V / cell
Năng lượng cụ thể (công suất)	150–200Wh / kg. Các tế bào đặc biệt cung cấp lên đến 240Wh / kg.
Phí (C-rate)	0,7–1C, điện tích đến 4,20V (hầu hết các tế bào); 3h sạc điển hình. Dòng sạc trên 1C làm giảm tuổi thọ pin.
Xả (C-rate)	1C; 2.50V bị cắt. Dòng xả trên 1C làm giảm tuổi thọ của pin.
Chu kỳ cuộc sống	500–1000, liên quan đến độ sâu xả, tải, nhiệt độ
Chạy trốn nhiệt	150 ° C (302 ° F). Sạc đầy đủ thúc đẩy quá trình thoát nhiệt
Các ứng dụng	Điện thoại di động, máy tính bảng, máy tính xách tay, máy ảnh
Nhận xét cập nhật 2019:	Năng lượng riêng rất cao, công suất riêng có hạn. Coban rất đắt. Đóng vai trò như Tế bào Năng lượng. Thị phần đã ổn định. Phiên bản đầu tiên; không còn phù hợp.

2. Lithium Mangan Oxit (LiMn 2 O 4 ) - LMO

Pin lần đầu tiên được công bố trên Bản tin Nghiên cứu Vật liệu vào năm 1983. Pin được sử dụng nhiều tại các dụng cụ điện, dụng cụ y tế và các hệ thống truyền lực điện. Pin có sự cải thiện về các dòng ion điện cực cải thiện được khả năng xử lý dòng điện, đồng thời pin có độ ổn định nhiệt cao và nâng cao tính an toàn, nhưng chu kỳ và tuổi thọ của lịch bị hạn chế.

Điện tải trong pin thấy giúp quá trình sạc và xả được tiến hành một cách nhanh hơn. Li-mangan có công suất thấp hơn khoảng một phần ba so với Li-coban, pin cũng có tuổi thọ ổn định hơn, dòng tải tối đa và có nguồn năng lượng hiệu quả. Các thiết kế mới hơn đã được cải thiện về sức mạnh, độ an toàn và tuổi thọ cụ thể. Ngày nay, pin Li-mangan tinh khiết không còn phổ biến; chúng chỉ có thể được sử dụng cho các ứng dụng đặc biệt. Pin an toàn hơn Li-coban, thường trộn với NMC để cải thiện hiệu suất tuy nhiên pin lại không được sử dụng phổ biến trên thị trường.

Bảng tóm tắt

Lithium Mangan Oxit: cực âm LiMn 2 O 4 . cực dương bằng than chì Dạng ngắn: LMO hoặc Li-mangan (cấu trúc spinel) Từ năm 1996
Điện áp	3.70V (3.80V) danh nghĩa; dải hoạt động điển hình 3.0–4.2V / cell
Năng lượng cụ thể (công suất)	100–150Wh / kg
Phí (C-rate)	0,7–1C điển hình, tối đa 3C, sạc đến 4,20V (hầu hết các tế bào)
Xả (C-rate)	1C; 10C có thể với một số tế bào, xung 30C (5s), cắt 2,50V
Chu kỳ cuộc sống	300–700 (liên quan đến độ sâu xả, nhiệt độ)
Chạy trốn nhiệt	250 ° C (482 ° F) điển hình. Phí cao thúc đẩy quá trình thoát nhiệt
Các ứng dụng	Dụng cụ điện, thiết bị y tế, hệ thống truyền lực điện
Nhận xét cập nhật 2019:	Công suất cao nhưng công suất ít hơn; an toàn hơn Li-coban; thường được trộn với NMC để cải thiện hiệu suất. Bây giờ ít liên quan hơn; tiềm năng tăng trưởng hạn chế.

3. Lithium Nickel Mangan Coban Oxit (LiNiMnCoO 2 ) - NMC

đây là một trong những hệ thống thành công nhất là sự kết hợp cực âm của niken-mangan-coban. Pin được sử dụng nhiều cho các thiết bị điện như xe đạp điện, dụng cụ y tế, công nghiệp. Các hệ thống này có thể được điều chỉnh để phục vụ như tế bào năng lượng hoặc tế bào năng lượng. Pin có hiệu suất cao và năng lượng ổn định, ngoài ra pin có hoạt động như một tế bào lại, sử dụng được cho nhiều mục đích khác nhau và hơn thế nữa thị phần của dòng pin này ngày càng được tăng lên.

Bảng tóm tắt

Lithium Nickel Mangan Coban Oxit: LiNiMnCoO 2 . cực âm, cực dương bằng than chì Dạng ngắn: NMC (NCM, CMN, CNM, MNC, MCN tương tự với các kết hợp kim loại khác nhau) Từ năm 2008
Điện áp	3,60V, 3,70V danh nghĩa; dải hoạt động điển hình 3.0–4.2V / cell hoặc cao hơn
Năng lượng cụ thể (công suất)	150–220Wh / kg
Phí (C-rate)	0,7–1C, phí đến 4,20V, một số đi đến 4,30V; 3h sạc điển hình. Dòng sạc trên 1C làm giảm tuổi thọ pin.
Xả (C-rate)	1C; 2C có thể có trên một số ô; 2.50V cắt
Chu kỳ cuộc sống	1000–2000 (liên quan đến độ sâu xả, nhiệt độ)
Chạy trốn nhiệt	210 ° C (410 ° F) điển hình. Phí cao thúc đẩy quá trình thoát nhiệt
Giá cả	~ $ 420 mỗi kWh (Nguồn: RWTH, Aachen)
Các ứng dụng	Xe đạp điện, thiết bị y tế, xe điện, công nghiệp
Nhận xét cập nhật 2019:	Cung cấp công suất lớn và điện năng cao. Hoạt động như một tế bào lai. Yêu thích hóa học vì nhiều mục đích sử dụng; thị phần ngày càng tăng. Hệ thống hàng đầu; cực âm hóa học.

4. Lithium Sắt Phosphate (LiFePO 4 ) - LFP

Pin đem lại hiệu suất vận hành tốt và điện trở thấp. Pin được sử dụng nhiều cho các thiết bị di động và được sử dụng cố định cho dòng tải cao, độ bền ổn định. Pin có lợi thế về vòng đời, tuổi thọ của dong pin này được đánh giá là khá dài bên cạnh đó pin còn có dòng điện cao, an toàn. Pin có sức chịu đứng khá tốt và có khả năng phóng điện cao hơn các dòng pin khác. Pin được xem là dòng ắc quy dùng để thay thế cho dòng ắc quy truyền thống pin axit chì. Đường cong phóng điện của pin rắn thẳng tuy nhiên công suất lại không được đánh giá cao. Pin được sử dụng cho các thị trường đặc biệt, được sử dụng cụ thể cho việc dự trữ năng lượng.

pin lithium có nhiều loại đa dạng khác nhau. Với mỗi dòng ắc quy sẽ có những chức năng hiệu xuất các sự dụng tương ứng cho từng thiết bị tại các môi trường phù hợp. Mặc dùng được phân chia thành nhiều loại khác nhau nhưng chung quy các pin lithium đều đem lại những lợi ích cụ thể nhất định. Thông thường các lợi ích pin lithium mang lại đề đáp ứng được nhu cầu hài lòng cho khách hàng. Khi sử dụng các bình ắc quy hãy chăm sóc và sử dụng pin đúng cách để đảm bảo lợi ích mà pin mang lại luôn làm hài lòng mong muốn.

Bảng tóm tắt

Lithium Iron Phosphate: Cực âm LiFePO 4 , cực dương bằng than chì Dạng ngắn: LFP hoặc Li-phosphate. MÔI cũng phổ biến. Từ năm 1996
Điện áp	3,20, 3,30V danh nghĩa; dải hoạt động điển hình 2,5–3,65V / cell
Năng lượng cụ thể (công suất)	90–120Wh / kg
Phí (C-rate)	1C điển hình, phí đến 3,65V; 3h thời gian sạc điển hình
Xả (C-rate)	1C, 25C trên một số ô; Xung 40A (2s); 2.50V cắt (thấp hơn 2V gây ra thiệt hại)
Chu kỳ cuộc sống	2000 trở lên (liên quan đến độ sâu xả, nhiệt độ)
Chạy trốn nhiệt	270 ° C (518 ° F) Pin rất an toàn ngay cả khi đã được sạc đầy
Giá cả	~ $ 580 mỗi kWh (Nguồn: RWTH, Aachen)
Các ứng dụng	Di động và cố định cần dòng tải cao và độ bền
Nhận xét cập nhật 2019:	Đường cong phóng điện áp rất phẳng nhưng công suất thấp. Một trong những ion Li-on an toàn nhất . Được sử dụng cho các thị trường đặc biệt. Nâng cao khả năng tự phóng điện. Được sử dụng chủ yếu để dự trữ năng lượng, tăng trưởng vừa phải.

5. Oxit nhôm Lithium Nickel Coban (LiNiCoAlO 2 ) - NCA

Pin lithium niken coban oxit nhôm, hoặc NCA, đã xuất hiện từ năm 1999 cho các ứng dụng đặc biệt. Nó có những điểm tương đồng với NMC bằng cách cung cấp năng lượng cụ thể cao, công suất cụ thể tốt hợp lý và tuổi thọ cao. Ít tâng bốc hơn là an toàn và chi phí. Hình 11 tóm tắt sáu đặc điểm chính. NCA là sự phát triển thêm của oxit niken liti; thêm nhôm mang lại sự ổn định hóa học cao hơn.

Bảng tóm tắt

Oxit nhôm Lithium Nickel Coban: cực âm LiNiCoAlO 2 (~ 9% Co), cực dương bằng than chì Dạng ngắn: NCA hoặc Li-nhôm. Kể từ năm 1999
Điện áp	3.60V danh nghĩa; dải hoạt động điển hình 3.0–4.2V / cell
Năng lượng cụ thể (công suất)	200-260Wh / kg; 300Wh / kg có thể dự đoán
Phí (C-rate)	0,7C, sạc đến 4,20V (hầu hết các tế bào), 3h sạc điển hình, có thể sạc nhanh với một số tế bào
Xả (C-rate)	1C điển hình; 3.00V cắt; tốc độ xả cao làm giảm tuổi thọ pin
Chu kỳ cuộc sống	500 (liên quan đến độ sâu xả, nhiệt độ)
Chạy trốn nhiệt	150 ° C (302 ° F) điển hình, Điện tích cao thúc đẩy quá trình thoát nhiệt
Giá cả	~ $ 350 mỗi kWh (Nguồn: RWTH, Aachen)
Các ứng dụng	Thiết bị y tế, công nghiệp, hệ thống truyền lực điện (Tesla)
Nhận xét cập nhật 2019:	Chia sẻ điểm tương đồng với Li-coban. Đóng vai trò như Tế bào Năng lượng. Chủ yếu được sử dụng bởi Panasonic và Tesla; tiềm năng tăng trưởng.

6. Lithium Titanate (Li 2 TiO 3 ) - LTO

Pin có cực dương titanat liti đã được biết đến từ những năm 1980. Li-titanate thay thế graphit trong cực dương của pin lithium-ion điển hình và vật liệu này hình thành cấu trúc spinel. Cực âm có thể là oxit mangan lithium hoặc NMC. Li-titanate có điện áp danh định là 2,40V, có thể được sạc nhanh và cung cấp dòng phóng điện cao 10C, hoặc gấp 10 lần công suất định mức. Số chu kỳ được cho là cao hơn so với số lượng của một ion Li-on thông thường. Li-titanate an toàn, có đặc tính phóng điện ở nhiệt độ thấp tuyệt vời và đạt công suất 80 phần trăm ở –30 ° C (–22 ° F).

LTO (thường là Li4Ti ₅ O ₁₂) có ưu điểm hơn Li-ion pha trộn coban thông thường với cực dương bằng than chì nhờ đạt được đặc tính không biến dạng, không tạo màng SEI và không mạ lithium khi sạc nhanh và sạc ở nhiệt độ thấp. Độ bền nhiệt dưới nhiệt độ cao cũng tốt hơn các hệ thống Li-ion khác; tuy nhiên, pin đắt. Chỉ 65Wh / kg, năng lượng riêng thấp, sánh ngang với NiCd. Li-titanate tích điện đến 2,80V / cell, và cuối phóng điện là 1,80V / cell. Hình 13 minh họa các đặc điểm của pin Li-titanate. Các ứng dụng điển hình là hệ thống truyền lực điện, bộ lưu điện và đèn đường sử dụng năng lượng mặt trời.

Bảng tóm tắt

Lithium Titanate: Cathode có thể là lithium mangan oxide hoặc NMC; Cực dương Li 2 TiO 3 (titanate) Dạng ngắn: LTO hoặc Li-titanate Được bán trên thị trường từ khoảng năm 2008.
Điện áp	2.40V danh nghĩa; dải hoạt động điển hình 1.8–2.85V / cell
Năng lượng cụ thể (công suất)	50–80Wh / kg
Phí (C-rate)	1C điển hình; Tối đa 5C, sạc đến 2,85V
Xả (C-rate)	10C có thể, 30C xung 5s; 1.80V cắt trên LCO / LTO
Chu kỳ cuộc sống	3.000–7.000
Chạy trốn nhiệt	Một trong những loại pin Li-ion an toàn nhất
Giá cả	~ $ 1,005 mỗi kWh (Nguồn: RWTH, Aachen)
Các ứng dụng	Bộ lưu điện, hệ thống truyền lực điện (Mitsubishi i-MiEV, Honda Fit EV), hệ thống đèn đường chạy bằng năng lượng mặt trời
Nhận xét cập nhật 2019:	Tuổi thọ cao, sạc nhanh, dải nhiệt độ rộng nhưng năng lượng riêng thấp và đắt tiền. Trong số các loại pin Li-ion an toàn nhất. Khả năng sạc cực nhanh; giới hạn chi phí cao cho ứng dụng đặc biệt.

Pallet jacks nên sử dụng ắc quy lithium

Giới thiệu về bình điện Lithium