Forskning på ytelsen til fleksible litium-ion-batterier?

Litiumion-batterier er en ny type oppladbare batterier som har utviklet seg det siste tiåret. De har høy spesifikk energi, ingen minneeffekt, er grønne og miljøvennlige, og har en utladningsspenning som er tre ganger høyere enn nikkel-kadmium- og nikkelhydrogenbatterier. Derfor har de fått bred oppmerksomhet siden oppstarten og har utviklet seg raskt.

Foreløpig er det bare noen få land som har oppnådd industrialisering, blant dem har Japan gjort det beste innen industrialiseringsarbeid. Kina er det tidligste utviklingslandet i industrialiseringsutviklingen av litiumionbatterier. Etter år med utvikling, spesielt under aktiv promotering av relevant nasjonal politikk, har litiumionbatterier i Kina oppnådd rask fremgang, og ulike produktytelser har gjort betydelige fremskritt. Produksjonskjeden for litiumionbatterier blir stadig mer perfekt, og graden av industrialisering øker, og danner en konkurransesituasjon med utviklede land i verden. Med rikelige naturressurser og lavere arbeidskostnader har den kinesiske litiumionbatteriindustrien åpenbare fordeler i internasjonal konkurranse.

 

Lithium-ion-batterier er utvilsomt en ny generasjon batterier med høyt teknologisk innhold og brede bruksområder. De har høyt volum/energiforhold og masse/energiforhold, er oppladbare og forurensningsfrie, og har tre store fordeler i den nåværende utviklingen av batteriindustrien. De er kjent som den "mest lovende kjemiske kraftkilden". For tiden er det to vanlige typer litium-ion-batteriteknologier: flytende litium-ion-batterier med metallskall og polymer litium-ion-batterier. Skallet til flytende litium-ion-batterier er vanligvis stål- eller aluminiumskall, og plastisiteten er ikke like god som polymer-litium-ion-batterier. Imidlertid er produksjonsprosessen for polymer litium-ion-batterier kompleks, spesielt den lave ytelsen, som i stor grad begrenser industrialiseringen av dette batteriet. Forfatteren fremmer først myke pakkede litium-ion-batterier, som er preget av omfattende flytende litium-ion-batterier. Den grunnleggende elektrokjemiske ytelsen og unike fordelene med polymer litium-ion-batterier når det gjelder ekstern emballasje, samt bruk av flytende elektrolytter som ligner på flytende litium-ion-batterier som medium for litium-ion-overføring mellom positive og negative elektroder, og bruken av flerlags plastkomposittfilmer i utvendig emballasje. De enestående fordelene med fleksible litium-ion-batterier er deres enkle produksjonsprosess, lave kostnader og høye utbytte. Målet er å erstatte markedet for polymer-litium-ion-batterier og konkurrere med litium-ion-batterier i rustfritt stål.

For samme batteristørrelse er utladingskapasiteten til fleksible litium-ion-batterier omtrent 10 % høyere enn for litium-ion-batterier i rustfritt stål. Dette skyldes de forskjellige interne strukturene til de to batteritypene. Årsakene er som følger: Det ytterste laget av cellene etter innvendig vikling i fleksible litium-ion-batterier er den positive elektrodeplaten, mens det ytterste laget av cellene etter intern vikling i skallbatterier av rustfritt stål er den negative elektrodeplaten. Strukturelt sett har fleksible emballasje-litium-ion-batterier mer positivt elektrodemateriale, og utladningskapasiteten til litium-ion-batterier bestemmes av den positive elektroden, så kapasiteten til fleksible emballasjebatterier er relativt høyere enn for rustfrie stålbatterier. De interne cellene i batteriet vedtar forskjellige strukturer, som er relatert til materialet som brukes i skallet. Skallet til fleksible litium-ion-batterier bruker et mellommateriale. Aluminium-plastemballasjefilmen med et Al-folie-isolasjonslag kan føre til oppløsning av det myke al-folie-isolasjonslaget ved et ekstremt lavt potensial (ca. 0,05mVVS. Li når den er fulladet) hvis den kommer i kontakt med en internt viklet battericelle med den ytterste negative elektrodeplaten, noe som resulterer i batterisvikt. Hvis et skallbatteri i rustfritt stål bruker en internt viklet battericelle med den ytterste positive elektrodeplaten, er det et sveiseproblem mellom øret på den positive elektrodeplaten (vanligvis laget av Al-strimmel) og skallet i rustfritt stål, så et internt viklet batteri celle med den ytterste negative elektrodeplaten brukes vanligvis. Strukturelt sett har fleksible litiumionbatterier en konkurransefordel i kapasitet sammenlignet med litiumionbatterier i rustfritt stål.

Utladningskapasiteten til fleksible emballasje-litium-ion-batterier ved høy temperatur 45cc og lav temperatur -10 grader når 102,8 % og 87,8 % av kapasiteten ved romtemperatur 25 grader, noe som indikerer god ytelse ved høy og lav temperatur. Utladningskapasiteten til litium-ion-batterier i rustfritt stål ved høy temperatur 45 grader og lav temperatur -10 grader når 103,2 % og 93,4 % av kapasiteten ved romtemperatur 25 grader . Som vist i figuren er utladningskapasiteten til fleksible litium-ion-batterier ved lav temperatur nær den for litium-ion-batterier i rustfritt stål ved lav temperatur.

Litium-ion-batteriet laget ved å erstatte det konvensjonelle metallskallet med et emballasjeskall av aluminium-plast komposittfilm har god sykkelstabilitet. Strukturen, materialet og ytelsen til aluminium-plastkomposittfilmen og polørforseglingen kan fullstendig isolere de interne og eksterne reaksjonene til batteriet. Aluminium-plastkomposittfilmen kan oppnå en god tetningsfunksjon som ligner på et metallskall.
Testingen av andre ytelsesindikatorer som lagringsytelse, selvutladningsytelse og ulike sikkerhetsytelser til fleksible litiumionbatterier er fullført, og produktene har i utgangspunktet oppfylt kravene i den nasjonale standarden "Generell spesifikasjon for litiumionbatterier for Mobiltelefoner GB/T18287-2000"-testing. Fleksibel emballasje litium-ion-produkter gjennomgår for tiden markedstesting, hovedsakelig brukt i MP3, trådløse hodetelefoner, bil-DVD og andre applikasjoner.

Forskning på den elektrokjemiske ytelsen til fleksible emballasje-litium-ion-batterier, for eksempel hastighetsutladningskapasitet, høy- og lavtemperaturutladningskapasitet og batterisyklusstabilitet, har vist at fleksible litium-ion-batterier har svært høy bruksverdi. Det er forskjellig fra generelle metallskall litium-ion-batterier og polymer litium-ion-batterier. Det er en ny type litium-ion-batteri, som har fordeler som høyt vekt/energi-forhold, god formplastisitet og enkel produksjonsprosess, og forventes å bli produsert i stor skala.