การวิเคราะห์แบตเตอรี่ลิเธียมอย่างครอบคลุม: ตั้งแต่พื้นฐานไปจนถึงการผลิต โครงสร้าง กระบวนการ การใช้งาน และแนวโน้มอุตสาหกรรม

แบตเตอรี่ลิเธียมเป็น "แกนกลางของพลังงาน" มานานแล้วในทุกภาคส่วน เช่น เครื่องใช้ไฟฟ้า ยานพาหนะพลังงานใหม่ ระบบกักเก็บพลังงาน และแม้แต่-เศรษฐกิจที่ระดับความสูงต่ำ ตั้งแต่อุปกรณ์ขนาดเล็ก เช่น โทรศัพท์มือถือและแล็ปท็อป ไปจนถึงอุปกรณ์ขนาดใหญ่- เช่น ยานพาหนะไฟฟ้าและสถานีพลังงานสำรอง ประสิทธิภาพการทำงานของอุปกรณ์เหล่านี้จะกำหนดความทนทาน ระดับความปลอดภัย และอายุการใช้งานของอุปกรณ์โดยตรง บทความนี้จะแยกส่วนประกอบพลังงานที่สำคัญนี้ออกอย่างครอบคลุม ครอบคลุมองค์ประกอบหลัก การเปรียบเทียบข้อดีและข้อเสีย ระบบการจำแนก คำศัพท์ทางวิชาชีพ กฎการตั้งชื่อ ตลอดจนกระบวนการผลิตทั้งหมดและแนวปฏิบัติทางอุตสาหกรรม ซึ่งจะเผยให้เห็นความลึกลับทางเทคนิคของแบตเตอรี่ลิเธียมสำหรับคุณ

I. องค์ประกอบหลักของแบตเตอรี่ลิเธียม: การทำงานร่วมกันระหว่าง "หัวใจ" และ "สมอง"

การทำงานที่เสถียรของแบตเตอรี่ลิเธียมต้องอาศัยการทำงานร่วมกันของระบบหลักสองระบบ ได้แก่ "การจ่ายพลังงาน" และ "การควบคุมความปลอดภัย" โดยเฉพาะอย่างยิ่งสามารถแบ่งออกเป็นสองส่วน: เซลล์แบตเตอรี่และแผงป้องกัน (หรือ BMS) ซึ่งแต่ละส่วนมีฟังก์ชันที่ไม่สามารถถูกแทนที่ได้

1. เซลล์แบตเตอรี่: "หัวใจพลังงาน" ของแบตเตอรี่ลิเธียม

เซลล์แบตเตอรี่เป็นแกนหลักในการเก็บและปล่อยพลังงานไฟฟ้า ซึ่งเทียบเท่ากับ "หัวใจ" ของแบตเตอรี่ลิเธียม ประสิทธิภาพจะกำหนดความหนาแน่นของพลังงาน อายุการใช้งาน และความปลอดภัยของแบตเตอรี่โดยตรง เซลล์แบตเตอรี่ส่วนใหญ่ประกอบด้วยส่วนประกอบสำคัญ 5 ส่วน:

วัสดุแคโทด: "แหล่งที่มา" ของพลังงานที่ปล่อยออกมา ซึ่งจะปล่อยลิเธียมไอออนระหว่างการคายประจุ วัสดุทั่วไป ได้แก่ ลิเธียมโคบอลต์ออกไซด์ (LiCoO₂ ที่ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค เช่น โทรศัพท์มือถือและแล็ปท็อป ซึ่งมีแพลตฟอร์มไฟฟ้าแรงสูง แต่มีความปลอดภัยต่ำ), ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต (LiFePO₄ ใช้ในการกักเก็บพลังงานและยานพาหนะไฟฟ้าที่มีความปลอดภัยสูงและอายุการใช้งานยาวนาน), ลิเธียมแบบไตรภาค (LiNiₓCoᵧMn_zO₂ ใช้ในยานพาหนะไฟฟ้าระดับไฮเอนด์- ซึ่งมีความหนาแน่นของพลังงานสูง) และลิเธียมแมงกาเนต (LiMn₂O₄ ใช้ในเครื่องมือไฟฟ้า ซึ่งมีต้นทุนต่ำแต่มีเสถียรภาพที่อุณหภูมิสูง-ต่ำ)

วัสดุแอโนด: "คลังสินค้า" สำหรับกักเก็บพลังงาน ซึ่งจะดูดซับไอออนลิเธียมระหว่างการชาร์จและส่งกลับไปยังแคโทดระหว่างการคายประจุ ปัจจุบันกราไฟท์เป็นกระแสหลัก (มีต้นทุนต่ำและมีเสถียรภาพที่ดี ซึ่งคิดเป็นสัดส่วนมากกว่า 90% ของตลาดวัสดุแอโนด) แอโนดที่ใช้ซิลิกอน-รุ่นใหม่ (ซึ่งมีความจุตามทฤษฎีมากกว่ากราไฟต์ 10 เท่า) กำลังค่อยๆ ถูกนำเข้าสู่เชิงพาณิชย์ ในขณะที่แอโนดโลหะลิเธียมยังอยู่ในขั้นตอนการวิจัยและพัฒนาเนื่องจากปัญหาเดนไดรต์

อิเล็กโทรไลต์: "ช่องทาง" สำหรับการเคลื่อนย้ายลิเธียมไอออน โดยปกติจะประกอบด้วยเกลือลิเธียม (เช่น LiPF₆ ซึ่งให้ลิเธียมไอออน) ตัวทำละลายอินทรีย์ (เช่น คาร์บอเนต การละลายเกลือลิเธียม) และสารเติมแต่ง (ปรับปรุงอายุการใช้งานและความปลอดภัย) ความบริสุทธิ์และความเสถียรของมันส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพอุณหภูมิสูงและต่ำ-และระดับความปลอดภัยของแบตเตอรี่ ตัวอย่างเช่น ความชื้นที่มากเกินไปจะทำปฏิกิริยากับเกลือลิเธียมเพื่อสร้างก๊าซที่เป็นอันตราย และอาจก่อให้เกิดอันตรายด้านความปลอดภัย

ตัวคั่น: "อุปสรรคด้านความปลอดภัย" ระหว่างแคโทดและแอโนด ซึ่งเป็นฟิล์มโพลีเมอร์ที่มีรูพรุน (ส่วนใหญ่เป็นโพลีเอทิลีน PE และโพลีโพรพีลีน PP) ไม่เพียงแต่ป้องกันการสัมผัสโดยตรงและการลัดวงจรระหว่างแคโทดและแอโนดเท่านั้น แต่ยังช่วยให้ลิเธียมไอออนผ่านได้อีกด้วย เครื่องแยกคุณภาพสูง-ต้องมีขนาดรูพรุนสม่ำเสมอ มีความแข็งแรงเชิงกลเพียงพอ และมีเสถียรภาพทางเคมี ที่อุณหภูมิสูง พวกมันยังสามารถปิดกั้นการส่งผ่านไอออนผ่าน "เอฟเฟกต์การปิดเครื่อง" เพื่อหลีกเลี่ยงการระบายความร้อน

เปลือก: "ฝาครอบป้องกัน" ของเซลล์แบตเตอรี่ แบ่งออกเป็นเปลือกอะลูมิเนียม (แบตเตอรี่ทรงแท่งปริซึม เช่น แบตเตอรี่โทรศัพท์มือถือ) เปลือกเหล็ก (แบตเตอรี่ทรงกระบอก เช่น 18650) และอะลูมิเนียม-ฟิล์มคอมโพสิตพลาสติก (แบตเตอรี่สำหรับใส่ในกระเป๋า เช่น โทรศัพท์มือถือแบบบางและอุปกรณ์สวมใส่) ตามรูปร่าง เปลือกต้องมีคุณสมบัติป้องกันการระเบิด -ทนอุณหภูมิสูง และทนต่อการกัดกร่อน- ในขณะเดียวกันก็ต้องมีน้ำหนักเบาที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เพื่อปรับปรุงความหนาแน่นของพลังงานของแบตเตอรี่

2. แผ่นป้องกัน: "สมองด้านความปลอดภัย" ของแบตเตอรี่ลิเธียม

หากเซลล์แบตเตอรี่คือ "หัวใจแห่งพลังงาน" แผงป้องกันก็คือ "สมองด้านความปลอดภัย" ซึ่งมีหน้าที่ตรวจสอบสถานะการชาร์จและการคายประจุของแบตเตอรี่ เพื่อหลีกเลี่ยงความเสี่ยง เช่น การชาร์จไฟเกิน การคายประจุเกิน- และการลัดวงจร แผงป้องกันของแบตเตอรี่กำลังมักเรียกว่าระบบการจัดการแบตเตอรี่ (BMS) ซึ่งมีโครงสร้างที่ซับซ้อนกว่า ในขณะที่แผงป้องกันของแบตเตอรี่สำหรับผู้บริโภค (เช่น แบตเตอรี่โทรศัพท์มือถือ) จะค่อนข้างเรียบง่าย ส่วนประกอบหลักได้แก่:

ชิปป้องกัน/ชิปการจัดการ: หน่วยควบคุมหลักซึ่ง-ตรวจสอบแรงดันไฟฟ้า กระแส และอุณหภูมิของแบตเตอรี่แบบเรียลไทม์ เมื่อตรวจพบความผิดปกติ (เช่น การชาร์จไฟเกินด้วยแรงดันไฟฟ้าเกิน 4.2V, การคายประจุเกิน-ด้วยแรงดันไฟฟ้าต่ำกว่า 3.0V) จะทริกเกอร์กลไกการป้องกัน

มอสเฟต: "สวิตช์" ของกระแสไฟฟ้าซึ่งจะตัดหรือดำเนินการวงจรการชาร์จและการคายประจุตามคำสั่งของชิป ตัวอย่างเช่น ในระหว่างการชาร์จมากเกินไป MOSFET จะตัดการเชื่อมต่อเส้นทางการชาร์จเพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายของเซลล์แบตเตอรี่

ตัวต้านทานและตัวเก็บประจุ: ส่วนประกอบเสริม ใช้สำหรับการสุ่มตัวอย่างปัจจุบันและการกรองแรงดันไฟฟ้าเพื่อให้มั่นใจในความถูกต้องของข้อมูลการตรวจจับ

บอร์ดพีซีบี: "ผู้ให้บริการ" ของส่วนประกอบที่รวมชิป MOSFET และชิ้นส่วนอื่นๆ เข้าด้วยกันเพื่อสร้างระบบวงจรที่เสถียร

พีทีซี/กทช: ส่วนประกอบป้องกันอุณหภูมิ PTC (เทอร์มิสเตอร์ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิบวก) มีความต้านทานเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วที่อุณหภูมิสูงเพื่อจำกัดกระแส NTC (เทอร์มิสเตอร์ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเชิงลบ) ตรวจจับอุณหภูมิแบบเรียลไทม์และให้ข้อมูลอุณหภูมิสำหรับชิป

ครั้งที่สอง ข้อดีและข้อเสียของแบตเตอรี่ลิเธียม: เหตุใดจึงกลายเป็นแหล่งพลังงานหลักได้

แบตเตอรี่ลิเธียมสามารถใช้แทนแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด นิกเกิล-แคดเมียม และนิกเกิล-เมทัลไฮไดรด์ เพื่อให้กลายเป็นตัวเลือกแรกในด้านเครื่องใช้ไฟฟ้าและพลังงานใหม่ เนื่องจากข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพที่โดดเด่น แต่ก็มีข้อบกพร่องที่ปฏิเสธไม่ได้เช่นกัน เราสามารถเข้าใจตำแหน่งของแบตเตอรี่ลิเธียมได้อย่างเป็นธรรมชาติมากขึ้นโดยการเปรียบเทียบแนวนอนของแบตเตอรี่หลักสี่ประเภท:

1. ข้อดีหลัก: เหตุใดแบตเตอรี่ลิเธียมจึงไม่สามารถทดแทนได้

ความหนาแน่นของพลังงานสูง: ความหนาแน่นของพลังงานกราวิเมตริกคือ 4-8 เท่าของแบตเตอรี่ตะกั่วกรด- และความหนาแน่นของพลังงานเชิงปริมาตรคือ 4-5 เท่าของแบตเตอรี่กรดตะกั่ว ซึ่งหมายความว่าแบตเตอรี่ลิเธียมสามารถเก็บพลังงานไฟฟ้าได้มากขึ้นภายใต้น้ำหนัก/ปริมาตรเท่ากัน ตัวอย่างเช่น แบตเตอรี่ลิเธียมโทรศัพท์มือถือที่มีความจุ 1900mAh มีน้ำหนักเพียงประมาณ 20 กรัม ในขณะที่แบตเตอรี่กรดตะกั่วที่มีความจุเท่ากันจะมีน้ำหนักมากกว่า 1 กก. ซึ่งไม่เหมาะสำหรับอุปกรณ์พกพาโดยสิ้นเชิง

วงจรชีวิตยาว: แบตเตอรี่ลิเธียมคุณภาพสูง-สามารถทำได้มากกว่า 1,500 รอบ และแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตสามารถทำได้เกิน 6,000 รอบ ในขณะที่แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดจะมีได้เพียง 200-300 รอบ ยกตัวอย่างรถยนต์ไฟฟ้า รุ่นที่ติดตั้งแบตเตอรี่ลิเธียมมีอายุการใช้งานแบตเตอรี่ 5-8 ปี ซึ่งเกินกว่าแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด 1-2 ปีอย่างมาก

เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมและปราศจากมลภาวะ-: ปราศจากโลหะหนักที่เป็นพิษ เช่น ตะกั่ว ปรอท และแคดเมียม เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมตลอดวงจรชีวิตของการผลิต การใช้ และการกำจัดทิ้ง ซึ่งสอดคล้องกับแนวโน้ม "คาร์บอนคู่" ทั่วโลก ในทางตรงกันข้าม มลพิษตะกั่วจากแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดและมลพิษแคดเมียมจากแบตเตอรี่นิกเกิล- ได้ถูกจำกัดในหลายประเทศ

อัตราการคายประจุเอง-ต่ำ: อัตราการคายประจุตัวเอง-ต่อเดือนเพียง 2%-9% ซึ่งต่ำกว่าแบตเตอรี่นิกเกิลเมทัลไฮไดรด์ 20%-30% มาก แบตเตอรี่ลิเธียมโทรศัพท์มือถือที่ชาร์จเต็มแล้วยังสามารถรักษาพลังงานได้มากกว่า 80% หลังจากไม่ได้ใช้งานเป็นเวลาหนึ่งเดือน ในขณะที่แบตเตอรี่นิกเกิลเมทัลไฮไดรด์อาจมีเหลือเพียง 50% เท่านั้น

แพลตฟอร์มไฟฟ้าแรงสูง: แรงดันไฟฟ้าปกติของเซลล์เดียวคือ 3.2-3.7V เทียบเท่ากับแรงดันไฟฟ้าอนุกรมของแบตเตอรี่นิกเกิล-แคดเมียม/นิกเกิล-เมทัล ไฮไดรด์ 3 ก้อน สามารถตอบสนองความต้องการของอุปกรณ์โดยไม่ต้องเชื่อมต่อหลายชุด ทำให้การออกแบบชุดแบตเตอรี่ง่ายขึ้น

2. ข้อบกพร่องหลัก: ยังต้องแก้ไขปัญหาอะไรบ้าง?

ต้นทุนสูง: ราคาแบตเตอรี่อยู่ที่ประมาณ 2.0-3.5 CNY ต่อ Wh ซึ่งเป็น 2-5 เท่าของแบตเตอรี่ตะกั่วกรด แม้ว่าจะค่อยๆ ลดลงตามการผลิตขนาดใหญ่ แต่ยังคงเป็นรายการต้นทุนหลักของรถยนต์พลังงานใหม่และระบบกักเก็บพลังงาน

การปรับตัวของอุณหภูมิไม่ดี: อุณหภูมิการทำงานที่เหมาะสมที่สุดคือ 0-45 องศา เมื่ออุณหภูมิต่ำกว่า 0 องศา ความจุจะลดลงอย่างมาก (เช่น ที่ -20 องศา ความจุอาจเหลือเพียง 50% เท่านั้น) เมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 60 องศา ย่อมมีความเสี่ยงด้านความปลอดภัย จำเป็นต้องกำหนดค่าระบบทำความร้อน/ความเย็นเพิ่มเติม ซึ่งจะทำให้ต้นทุนและความซับซ้อนเพิ่มขึ้น

อันตรายจากความปลอดภัย: อิเล็กโทรไลต์เหลวเป็นสารไวไฟ หากระบบป้องกันล้มเหลว (เช่น การชาร์จไฟเกิน การเจาะทะลุ การอัดขึ้นรูป) อาจทำให้เกิดความร้อนไหลออก ส่งผลให้เกิดเพลิงไหม้และการระเบิด ดังนั้น แบตเตอรี่ลิเธียมจะต้องติดตั้ง BMS หรือแผงป้องกัน และไม่สามารถใช้ "เปล่า" เช่น แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดได้

ข้อกำหนดสูงสำหรับเครื่องชาร์จ: เครื่องชาร์จกระแสคงที่และแรงดันไฟฟ้าคงที่จำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่ากระบวนการชาร์จมีความเสถียรและหลีกเลี่ยงการชาร์จเกิน ในขณะที่แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดต้องใช้เพียงตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าแบบธรรมดาเท่านั้น และต้นทุนของเครื่องชาร์จก็ต่ำกว่า

III. ระบบการจำแนกประเภทของแบตเตอรี่ลิเธียม: จะเลือกอย่างไรให้เหมาะกับสถานการณ์ที่แตกต่างกัน

แบตเตอรี่ลิเธียมมีหลายประเภทซึ่งสามารถแบ่งออกเป็นหลายประเภทตามขนาดที่แตกต่างกัน แบตเตอรี่ประเภทต่างๆ มีประสิทธิภาพที่แตกต่างกันอย่างมาก และเหมาะสมกับสถานการณ์ที่แตกต่างกัน การเรียนรู้ตรรกะการจำแนกประเภทจะช่วยให้คุณเข้าใจได้ดีขึ้น "เหตุใดจึงใช้แบตเตอรี่ลิเธียมโคบอลต์ในโทรศัพท์มือถือ และแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต/ลิเธียมแบบไตรภาคจึงถูกนำมาใช้ในยานพาหนะไฟฟ้า"

1. โดยลักษณะการชาร์จและการคายประจุ: แบตเตอรี่หลักและแบตเตอรี่สำรอง

แบตเตอรี่หลัก (ไม่สามารถ-ชาร์จใหม่ได้): มีชื่อเรียกอีกอย่างว่าแบตเตอรี่ลิเธียมหลัก เช่น แบตเตอรี่ลิเธียมแมงกานีสไดออกไซด์ (แบตเตอรี่ปุ่ม CR2032 ใช้ในรีโมทคอนโทรลและนาฬิกา) และแบตเตอรี่ลิเธียม-ไทโอนิลคลอไรด์ (ใช้ในอุปกรณ์ Internet of Things และอุปกรณ์ฝังทางการแพทย์) มีลักษณะพิเศษคือความจุสูงและอายุการเก็บรักษาที่ยาวนาน (สูงสุด 10 ปี) แต่ไม่สามารถชาร์จใหม่ได้และถูกทิ้งหลังการใช้งาน

แบตเตอรี่รอง (ชาร์จใหม่ได้): หรือเรียกอีกอย่างว่าแบตเตอรี่สำรอง เป็นแบตเตอรี่ชนิดที่ใช้บ่อยที่สุดในชีวิตประจำวัน เช่น แบตเตอรี่โทรศัพท์มือถือ และแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า สามารถชาร์จและคายประจุซ้ำได้ 500-1500 ครั้ง แกนกลางคือปฏิกิริยาย้อนกลับของ "การโยกย้ายลิเธียมไอออนระหว่างแคโทดและแอโนด" ซึ่งเป็นจุดเน้นของบทความนี้ด้วย

2. โดยวัสดุแคโทด: การกำหนดประสิทธิภาพหลักของแบตเตอรี่

นี่เป็นวิธีการจำแนกประเภทหลักที่สุด และวัสดุแคโทดจะกำหนดความหนาแน่นของพลังงาน ความปลอดภัย และราคาของแบตเตอรี่โดยตรง:

ลิเธียมโคบอลต์ออกไซด์ (LiCoO₂): ความหนาแน่นของพลังงานสูง (200-250Wh/กก.) แพลตฟอร์มไฟฟ้าแรงสูง (3.7V) แต่มีความปลอดภัยต่ำและมีวงจรชีวิตสั้น (500-800 รอบ) ส่วนใหญ่ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค เช่น โทรศัพท์มือถือและแล็ปท็อป

ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต (LiFePO₄): ความปลอดภัยสูงมาก (อุณหภูมิควบคุมความร้อนเกิน 200 องศา) อายุการใช้งานยาวนาน (1500-6000 รอบ) ต้นทุนต่ำ แต่มีความหนาแน่นของพลังงานต่ำ (120-180Wh/กก.) ส่วนใหญ่ใช้ในระบบกักเก็บพลังงาน รถโดยสารไฟฟ้า และยานพาหนะไฟฟ้าระดับล่าง

ลิเธียมแบบไตรภาค (LiNiₓCoᵧMn_zO₂): ความหนาแน่นของพลังงานสูง (200-300Wh/kg) ประสิทธิภาพอุณหภูมิต่ำ-ดี แต่มีความปลอดภัยปานกลางและต้นทุนสูง แบ่งออกเป็น NCM523, NCM622 และ NCM811 ตามปริมาณนิกเกิล (ยิ่งปริมาณนิกเกิลสูง ความหนาแน่นของพลังงานก็จะยิ่งสูงขึ้น) ซึ่งส่วนใหญ่ใช้ในยานพาหนะไฟฟ้าและโดรนระดับไฮเอนด์

ลิเธียมแมงกาเนต (LiMn₂O₄): ต้นทุนต่ำ เสถียรภาพอุณหภูมิสูง-ดี แต่มีความหนาแน่นของพลังงานต่ำ (100-150Wh/kg) และอายุการใช้งานสั้น (300-500 รอบ) ส่วนใหญ่ใช้ในเครื่องมือไฟฟ้าและยานพาหนะไฟฟ้าความเร็วต่ำ

3. ตามรูปร่าง: การปรับให้เข้ากับพื้นที่อุปกรณ์ต่างๆ

แบตเตอรี่ทรงกระบอก: เช่น 18650 (เส้นผ่านศูนย์กลาง 18 มม. สูง 65 มม.) และ 21700 (เส้นผ่านศูนย์กลาง 21 มม. สูง 70 มม.) มีโครงสร้างที่มั่นคงและประสิทธิภาพการผลิตจำนวนมากสูง ส่วนใหญ่ใช้ในแล็ปท็อปและยานพาหนะไฟฟ้า (เช่น รุ่นแรกของ Tesla ใช้ 18650 และต่อมาเปลี่ยนเป็น 21700)

แบตเตอรี่แบบแท่งปริซึม: เช่น แบตเตอรี่โทรศัพท์มือถือ (หนา 3-5 มม. กว้าง 40-60 มม.) และแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า (หนา 10-20 มม. กว้าง 100-200 มม.) ซึ่งมีอัตราการใช้พื้นที่สูง และสามารถปรับแต่งตามขนาดอุปกรณ์ ซึ่งเป็นรูปแบบหลักของยานพาหนะไฟฟ้าในปัจจุบัน

แบตเตอรี่กระเป๋า: ห่อหุ้มด้วยฟิล์มคอมโพสิตอลูมิเนียม- ทำให้สามารถผลิตให้บางพิเศษ-บางพิเศษ (ความหนา 0.5-2 มม.) และยืดหยุ่นได้ โดยส่วนใหญ่ใช้ในโทรศัพท์มือถือรุ่นบาง อุปกรณ์สวมใส่ได้ (เช่น นาฬิกาอัจฉริยะ) และโทรศัพท์มือถือแบบพับได้

4. โดยสถานะอิเล็กโทรไลต์: ของเหลวกับโพลีเมอร์

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน (LIB): การใช้อิเล็กโทรไลต์เหลวที่มีความหนาแน่นของพลังงานสูงและมีต้นทุนต่ำแต่มีความเสี่ยงที่จะเกิดการรั่วซึม แบตเตอรี่เปลือกแข็ง-ทรงกระบอกและปริซึมส่วนใหญ่อยู่ในประเภทนี้

แบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์ (PLB): การใช้เจลหรืออิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของแข็งโดยไม่มีความเสี่ยงต่อการรั่วซึมและสามารถเปลี่ยนรูปได้อย่างยืดหยุ่น แบตเตอรี่แบบซองส่วนใหญ่อยู่ในหมวดหมู่นี้ ซึ่งส่วนใหญ่ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค

5. ตามการใช้งาน: แบตเตอรี่ธรรมดาเทียบกับแบตเตอรี่สำรอง

แบตเตอรี่ปกติ: ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค เช่น โทรศัพท์มือถือและแล็ปท็อป ที่มีความจุขนาดเล็ก (1000mAh-10Ah) และอัตราการคายประจุต่ำ (0.5-2C) ซึ่งต้องการความหนาแน่นพลังงานสูง

พลังงานแบตเตอรี่: ใช้ในยานพาหนะไฟฟ้าและโดรนที่มีความจุขนาดใหญ่ (50Ah-500Ah) และอัตราการคายประจุสูง (5-30C) ซึ่งจำเป็นต้องทนต่อการปล่อยกระแสไฟขนาดใหญ่ (เช่น เมื่อรถเร่งความเร็ว) ซึ่งต้องการความปลอดภัยและอายุการใช้งานที่สูงขึ้น

IV. คำศัพท์เฉพาะที่สำคัญของแบตเตอรี่ลิเธียม: แนวคิดที่แตกต่างตั้งแต่ความจุไปจนถึง SOC

เมื่อซื้อหรือใช้แบตเตอรี่ลิเธียม คุณมักจะพบคำต่างๆ เช่น "ความจุ" "อัตรา C-" และ "SOC" การทำความเข้าใจแนวคิดเหล่านี้สามารถช่วยให้คุณตัดสินประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ได้อย่างแม่นยำ และหลีกเลี่ยงการถูก "พารามิเตอร์ที่ทำเครื่องหมายไว้ผิดพลาด" เข้าใจผิด

1. ความจุ: แบตเตอรี่สามารถเก็บไฟฟ้าได้เท่าใด

คำนิยาม: ปริมาณไฟฟ้าที่แบตเตอรี่สามารถปล่อยออกมาได้ภายใต้สภาวะการคายประจุบางอย่าง คำนวณโดยสูตร Q=I×t (I คือกระแส t คือเวลา) โดยมีหน่วยเป็น Ah (แอมแปร์-ชั่วโมง) หรือ mAh (มิลลิแอมแปร์-ชั่วโมง)

อธิบายธรรมดา: 1Ah หมายความว่าแบตเตอรี่สามารถคายประจุที่กระแสไฟ 1A เป็นเวลา 1 ชั่วโมง และ 1mAh หมายความว่าแบตเตอรี่สามารถคายประจุที่กระแสไฟ 1A เป็นเวลา 1 ชั่วโมง ตัวอย่างเช่น แบตเตอรี่โทรศัพท์มือถือที่มีความจุ 1900mAh หมายความว่าสามารถคายประจุกระแสไฟที่ 190mA ได้นาน 10 ชั่วโมง

สถานการณ์ทั่วไป: แบตเตอรี่โทรศัพท์มือถือ: 800-1900mAh; รถจักรยานไฟฟ้า: 10-20Ah; ยานพาหนะไฟฟ้า: 20-200Ah; แบตเตอรี่เก็บพลังงาน: 100-1000Ah.

2. อัตราการชาร์จ/คายประจุ (อัตรา C-): การชาร์จ/คายประจุเร็วแค่ไหน?

คำนิยาม: กระแสไฟชาร์จ/คายประจุที่แสดงเป็นผลคูณของความจุปกติของแบตเตอรี่. 1C คือกระแสไฟสำหรับ "ชาร์จ/คายประจุจนเต็มใน 1 ชั่วโมง"

วิธีการคำนวณ: หากความจุของแบตเตอรี่คือ 1500mAh, 1C=1500mA, 2C=3000mA (คายประจุจนหมดใน 0.5 ชั่วโมง), 0.1C=150mA (คายประจุจนหมดใน 10 ชั่วโมง)

หมายเหตุ: ยิ่งอัตราการคายประจุสูง ความจุจริงของแบตเตอรี่ก็จะยิ่งลดลง (เช่น ความจุที่การคายประจุ 2C อาจเป็นเพียง 80% ของความจุที่การคายประจุ 1C) และการสร้างความร้อนที่รุนแรงยิ่งขึ้น ดังนั้น แบตเตอรี่ที่ให้พลังงานจะต้องมีอัตราการคายประจุสูง- (เช่น ยานพาหนะไฟฟ้าต้องการอุณหภูมิมากกว่า 5C)

3. แรงดันไฟฟ้า (OCV): "แพลตฟอร์มแรงดันไฟฟ้า" ของแบตเตอรี่

แรงดันไฟฟ้าที่กำหนด: พิกัดแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ แบตเตอรี่ลิเธียมปกติอยู่ที่ 3.2-3.7V (ลิเธียมโคบอลต์ออกไซด์: 3.7V; ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต: 3.2V) ซึ่งเป็นตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ที่สำคัญ

แรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด (OCV): แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่เมื่อไม่ได้เชื่อมต่อโหลด ซึ่งสามารถใช้เพื่อตัดสินสถานะของแบตเตอรี่ (เช่น OCV ของแบตเตอรี่ลิเธียมโคบอลต์ออกไซด์ที่ชาร์จเต็มจะอยู่ที่ประมาณ 4.2V และประมาณ 3.0V เมื่อแบตเตอรี่หมด)

แพลตฟอร์มแรงดันไฟฟ้า: ช่วงแรงดันไฟฟ้าคงที่ระหว่างการชาร์จและการคายประจุแบตเตอรี่ (ปกติคือ 20%-80% ของความจุ) ซึ่งแรงดันไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงเล็กน้อย ตัวอย่างเช่น แพลตฟอร์มแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลิเธียมโคบอลต์ออกไซด์คือ 3.6-3.9V ซึ่งเป็นช่วงแรงดันไฟฟ้าในการทำงานปกติของอุปกรณ์ด้วย

4. พลังงานและพลังงาน: สามารถใช้ได้นานแค่ไหน? สามารถส่งออกพลังงานได้มากแค่ไหน?

พลังงาน: พลังงานไฟฟ้าทั้งหมดที่แบตเตอรี่สามารถจัดเก็บได้ คำนวณโดยสูตร E=U×Q (U คือแรงดัน, Q คือความจุ) โดยมีหน่วยเป็น Wh (วัตต์-ชั่วโมง) หรือ kWh (กิโลวัตต์-ชั่วโมง, 1kWh=1 องศาของไฟฟ้า) ตัวอย่างเช่น แบตเตอรี่โทรศัพท์มือถือขนาด 1900mAh และ 3.7V มีพลังงาน 3.7V×1.9Ah=7.03Wh

พลัง: พลังงานที่แบตเตอรี่สามารถส่งออกได้ต่อหน่วยเวลา คำนวณโดยสูตร P=U×I โดยมีหน่วยเป็น W (วัตต์) กำลังจะกำหนด "กำลังระเบิด" ของอุปกรณ์ ตัวอย่างเช่น รถยนต์ไฟฟ้าต้องการแบตเตอรี่พลังงานสูง-เมื่อเร่งความเร็ว ในขณะที่โทรศัพท์มือถือต้องการเพียงแบตเตอรี่พลังงานต่ำ-เท่านั้น

5. อายุการใช้งานของวงจร: สามารถชาร์จและคายประจุแบตเตอรี่ได้กี่ครั้ง?

คำนิยาม: การชาร์จและการคายประจุแบตเตอรี่หนึ่งครั้งคือหนึ่งรอบ เมื่อความจุลดลงเหลือ 60%-70% ของความจุเริ่มต้น จะถือว่าสิ้นสุดอายุการใช้งาน

การทดสอบมาตรฐาน: มาตรฐาน IEC กำหนดว่าแบตเตอรี่ลิเธียมของโทรศัพท์มือถือที่ปล่อยประจุเหลือ 3.0V ที่ 0.2C และชาร์จที่ 4.2V ที่ 1C ควรมีความจุมากกว่าหรือเท่ากับ 60% หลังจาก 500 รอบ มาตรฐานแห่งชาติกำหนดว่ากำลังการผลิตควรมากกว่าหรือเท่ากับ 70% หลังจาก 300 รอบ

ข้อแนะนำการใช้งาน: หลีกเลี่ยงการชาร์จและการคายประจุที่ลึก (เช่น อย่าชาร์จถึง 100% หรือคายประจุจนเหลือ 0% ทุกครั้ง) ซึ่งสามารถยืดอายุการใช้งานของวงจรได้ เช่นการรักษาแบตเตอรี่โทรศัพท์มือถือไว้ที่ 20%-80% ของพลังงานสามารถยืดอายุการใช้งานได้มากกว่า 1,000 รอบ

6. ความลึกของการคายประจุ (DOD) และสถานะการชาร์จ (SOC): แบตเตอรี่เหลือพลังงานเท่าใด

กระทรวงกลาโหม: เปอร์เซ็นต์ของกำลังการผลิตที่จำหน่ายออกต่อกำลังการผลิตที่กำหนด ตัวอย่างเช่น หากความจุที่คายประจุคือ 500mAh และความจุที่กำหนดคือ 1000mAh DOD=50% ยิ่ง DOD ลึก อายุแบตเตอรี่ก็จะสั้นลง

ซ: เปอร์เซ็นต์ของความจุที่เหลืออยู่ต่อความจุที่กำหนด. 0% หมายถึงไม่มีพลังงาน และ 100% หมายถึงชาร์จเต็มแล้ว BMS ตัดสินพลังงานที่เหลืออยู่ของแบตเตอรี่ผ่าน SOC และการแสดงพลังงานโทรศัพท์มือถือจะคำนวณตาม SOC

7. ตัด-แรงดันไฟฟ้าขณะปิด: "เส้นสีแดง" ของการชาร์จ/คายประจุ

การตัดการชาร์จ-แรงดันขณะปิด: แรงดันไฟฟ้าที่ไม่สามารถชาร์จแบตเตอรี่ได้อีก สำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมโคบอลต์ออกไซด์คือ 4.2V; สำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตคือ 3.65V แรงดันไฟฟ้าเกินนี้จะส่งผลให้เซลล์แบตเตอรี่เสียหายและระบายความร้อนไม่ได้

การตัดการคายประจุ-แรงดันขณะปิด: แรงดันไฟฟ้าที่ไม่สามารถคายประจุแบตเตอรี่ได้อีก สำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมโคบอลต์ออกไซด์คือ 3.0V; สำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตคือ 2.5V แรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่านี้จะทำให้เกิดความเสียหายต่อขั้วบวกอย่างถาวร และความจุไม่สามารถกู้คืนได้

8. ความต้านทานภายใน: "การสูญเสียที่มองไม่เห็น" ของแบตเตอรี่

คำนิยาม: ความต้านทานภายในแบตเตอรี่ที่ขัดขวางการไหลของกระแส โดยมีหน่วยเป็น mΩ (มิลลิโอห์ม) แบ่งออกเป็น ความต้านทานภายในแบบโอห์มมิก (เกิดจากวัสดุและโครงสร้าง) และความต้านทานภายในแบบโพลาไรซ์ (เกิดจากปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้า)

ผลกระทบ: ยิ่งความต้านทานภายในน้อย ประสิทธิภาพการชาร์จและการคายประจุของแบตเตอรี่ก็จะยิ่งสูงขึ้นและความร้อนก็น้อยลงด้วย ตัวอย่างเช่น ความต้านทานภายในของแบตเตอรี่กำลังจะต้องได้รับการควบคุมให้ต่ำกว่า 50mΩ มิฉะนั้น จะเกิดความร้อนอย่างรุนแรงในระหว่างการคายประจุกระแสไฟฟ้าสูง-

V. กฎการตั้งชื่อแบตเตอรี่ลิเธียม: ทำความเข้าใจขนาดจากแบบจำลอง

ชื่อของแบตเตอรี่ลิเธียมแตกต่างกันไปตามผู้ผลิตแต่ละราย แต่แบตเตอรี่ทั่วไปเป็นไปตามมาตรฐาน IEC61960 ประเภทและขนาดของแบตเตอรี่สามารถตัดสินได้จากรุ่นเพื่อหลีกเลี่ยงการซื้อผิดรุ่น

1. แบตเตอรี่ทรงกระบอก: 3 ตัวอักษร + 5 ตัวเลข

ความหมายจดหมาย: ตัวอักษรตัวแรกบ่งบอกถึงวัสดุแอโนด (I=สร้างขึ้น-ในลิเธียมไอออน, L=โลหะลิเธียม); ตัวอักษรตัวที่สองระบุถึงวัสดุแคโทด (C=โคบอลต์, N=นิกเกิล, M=แมงกานีส, V=วาเนเดียม); ตัวอักษรตัวที่สาม=R (ทรงกระบอก)

ความหมายจำนวน: ตัวเลข 2 ตัวแรก=เส้นผ่านศูนย์กลาง (มม.) ตัวเลข 3 ตัวสุดท้าย=ความสูง (มม.)

ตัวอย่าง: ICR18650 - I (ลิเธียมไอออนแอโนด), C (ลิเธียมโคบอลต์ออกไซด์แคโทด), R (ทรงกระบอก), เส้นผ่านศูนย์กลาง 18 มม. สูง 65 มม. เป็นแบตเตอรี่ที่ใช้กันทั่วไปสำหรับแล็ปท็อปและยานพาหนะไฟฟ้า INR21700 - I (ขั้วบวกลิเธียมไอออน), N (แคโทดที่มีนิกเกิล-, ลิเธียมแบบไตรภาค), R (ทรงกระบอก), เส้นผ่านศูนย์กลาง 21 มม. สูง 70 มม. มีความจุสูงกว่า 18650 ถึง 50% ใช้ใน Tesla Model 3

2. แบตเตอรี่แบบแท่งปริซึม: 3 ตัวอักษร + 6 ตัวเลข

ความหมายจดหมาย: ตัวอักษรสองตัวแรกเหมือนกันกับแบตเตอรี่ทรงกระบอก ตัวอักษรตัวที่สาม=P (ปริซึม)

ความหมายจำนวน: ตัวเลข 2 ตัวแรก=ความหนา (มม.) ตัวเลข 2 ตัวกลาง=ความกว้าง (มม.) ตัวเลข 2 ตัวสุดท้าย=ความสูง (มม.)

ตัวอย่าง: ICP053353 - I (ลิเธียมไอออนแอโนด), C (ลิเธียมโคบอลต์ออกไซด์แคโทด), P (ปริซึม), ความหนา 5 มม., กว้าง 33 มม., สูง 53 มม. เป็นแบตเตอรี่โทรศัพท์มือถือทั่วไป IFP101520 - I (แอโนดลิเธียมไอออน), F (แคโทดที่มีธาตุเหล็ก-, ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต), P (ปริซึม), ความหนา 10 มม., กว้าง 15 มม., สูง 20 มม. ใช้ในนาฬิกาอัจฉริยะ

วี. กระบวนการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมทั้งหมด: มุ่งมั่นสู่ความเป็นเลิศในทุกขั้นตอนตั้งแต่วัสดุไปจนถึงเซลล์

การผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนและเป็นอัตโนมัติสูง โดยเกี่ยวข้องกับการเชื่อมโยงหลัก 3 ประการ: กระบวนการส่วนหน้า -ขั้นกลาง และส่วนหลัง- การควบคุมความแม่นยำของแต่ละข้อต่อส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพและความปลอดภัยของแบตเตอรี่ หรือที่เรียกว่า "การผสมผสานระหว่างอุตสาหกรรมเคมีชั้นดีและการผลิตที่มีความแม่นยำ"

1. กระบวนการส่วนหน้า-: การผลิตแผ่นอิเล็กโทรด (กุญแจสำคัญในการกำหนดความจุของแบตเตอรี่)

การผสมสารละลาย: ผสมวัสดุออกฤทธิ์ที่เป็นแคโทด (เช่น LiCoO₂) สารนำไฟฟ้า (คาร์บอนแบล็ค) สารยึดเกาะ (PVDF) และตัวทำละลาย (NMP) ในเครื่องผสมสุญญากาศเพื่อสร้างเป็นสารละลายที่สม่ำเสมอ เช่นเดียวกับขั้วบวก โดยมีกราไฟท์เป็นวัสดุออกฤทธิ์ CMC/SBR เป็นสารยึดเกาะ และน้ำเป็นตัวทำละลาย ข้อกำหนดหลัก: สารละลายควรมีความสม่ำเสมอโดยไม่มีอนุภาค มิฉะนั้น จะทำให้เกิดกำลังการผลิตที่ไม่สม่ำเสมอ

การเคลือบผิว: เคลือบสารละลายแคโทด/แอโนดบนตัวสะสมกระแสไฟฟ้าอย่างสม่ำเสมอ (อลูมิเนียมฟอยล์สำหรับแคโทด ฟอยล์ทองแดงสำหรับขั้วบวก) ควบคุมความหนาของการเคลือบ (±1μm) และความหนาแน่นของพื้นที่ (น้ำหนักของวัสดุออกฤทธิ์ต่อหน่วยพื้นที่) ข้อกำหนดหลัก: การเคลือบควรมีความสม่ำเสมอ มิฉะนั้น จะทำให้เกิดความร้อนในพื้นที่และการลดทอนความจุของแบตเตอรี่

การอบแห้ง: ระเหยตัวทำละลาย (NMP หรือน้ำ) ในเตาอบ โดยควบคุมอุณหภูมิไว้ที่ 80-120 องศา . ความเร็วลมและอัตราจะต้องแม่นยำเพื่อหลีกเลี่ยงการแตกร้าวและการม้วนงอของสารเคลือบ

การปฏิทิน: เย็น-กดแผ่นอิเล็กโทรดที่แห้งด้วยเครื่องคาเลนเดอร์ที่มีความแม่นยำเพื่อเพิ่มความหนาแน่นของการเคลือบ (ลดความพรุน) ปรับปรุงความหนาแน่นของพลังงาน และรับประกันความหนาสม่ำเสมอ (±0.5μm)

การตัด: ตัดแผ่นอิเล็กโทรดแบบกว้างตามยาวเป็นแถบแคบๆ ตามความกว้างที่ต้องการ เพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดครีบ (ครีบจะทำให้เกิดการลัดวงจร)

การเชื่อมแท็บ: เชื่อมแถบโลหะ (แถบอลูมิเนียมสำหรับแคโทด แถบนิกเกิลสำหรับขั้วบวก) ที่ตำแหน่งที่ระบุบนแผ่นอิเล็กโทรดเป็นจุดสกัดกระแสไฟฟ้า คุณภาพการเชื่อมต้องแน่ใจว่าไม่มีข้อต่อบัดกรีเย็นหรือการเชื่อมผิดพลาด

2. กระบวนการขั้นกลาง-: การประกอบเซลล์ (กุญแจสำคัญในการพิจารณาความปลอดภัยของแบตเตอรี่)

ม้วน/ซ้อน: ซ้อนแคโทด ตัวคั่น และขั้วบวกตามลำดับ "ตัวคั่น - ขั้วบวก - ตัวแยก - แคโทด" และพันพวกมันลงในเซลล์ทรงกระบอก/ทรงแท่งปริซึมด้วยเครื่องม้วน (แบบพันแผล) หรือซ้อนพวกมันลงในเซลล์ทรงปริซึมด้วยเครื่องเรียงซ้อน (แบบเรียงซ้อน) แบบเรียงซ้อนมีอัตราการใช้พื้นที่สูงกว่าและมีความต้านทานภายในต่ำกว่าแต่มีประสิทธิภาพต่ำ ชนิดของแผลมีประสิทธิภาพสูงและเหมาะสำหรับการผลิตจำนวนมาก

ปลอก/การห่อหุ้ม: ใส่เซลล์เปลือกแข็ง-ทรงกระบอก/ปริซึมลงในเปลือกโลหะ (เปลือกเหล็ก/อะลูมิเนียม) ใส่เซลล์กระเป๋าเข้าไปในเปลือกฟิล์มคอมโพสิตอลูมิเนียม-

การอบ: ใส่เซลล์ที่ห่อหุ้มลงในเตาอบสุญญากาศและอบที่อุณหภูมิ 80-120 องศาเป็นเวลา 4-8 ชั่วโมงเพื่อขจัดความชื้นออกจากเซลล์อย่างสมบูรณ์ (ควรควบคุมปริมาณความชื้นให้ต่ำกว่า 50ppm) มิฉะนั้นจะทำปฏิกิริยากับอิเล็กโทรไลต์เพื่อสร้างก๊าซที่เป็นอันตราย

การฉีดอิเล็กโทรไลต์: ฉีดอิเล็กโทรไลต์ในปริมาณที่วัดได้อย่างแม่นยำเข้าไปในเซลล์ในห้องแห้งที่มีจุดน้ำค้างต่ำกว่า -40 องศา อิเล็กโทรไลต์จะต้องแทรกซึมเข้าไปในแผ่นอิเล็กโทรดและตัวแยกอย่างสมบูรณ์ ควรควบคุมข้อผิดพลาดของปริมาณการฉีดภายใน ± 0.1g มิฉะนั้นจะส่งผลต่อความจุของแบตเตอรี่

การปิดผนึก: ความร้อนสุญญากาศ-ปิดผนึกช่องฉีดอิเล็กโทรไลต์ของเซลล์กระเป๋า ปิดผนึกรูฉีดอิเล็กโทรไลต์ของเซลล์เปลือกแข็ง-ด้วยลูกเหล็ก (ทรงกระบอก) หรือตะปูปิดผนึก (ปริซึม) และรับประกันความแน่นของอากาศโดยการเชื่อมด้วยเลเซอร์ (การรั่วไหลของอากาศจะทำให้เกิดการระเหยของอิเล็กโทรไลต์และการลดทอนความสามารถ)

3. ย้อนกลับ-กระบวนการสิ้นสุด: การขึ้นรูปและการทดสอบ (การคัดกรองผลิตภัณฑ์ที่ผ่านการรับรอง)

การก่อตัว: ชาร์จเซลล์เป็นครั้งแรกเพื่อสร้างฟิล์ม Solid Electrolyte Interface (SEI) ที่เสถียรบนพื้นผิวแอโนด ซึ่งช่วยให้ลิเธียมไอออนทะลุผ่านได้ แต่ปิดกั้นอิเล็กตรอน ซึ่งเป็นกุญแจสำคัญต่ออายุการใช้งานและความปลอดภัยของแบตเตอรี่ กระแสไฟชาร์จมีขนาดเล็ก (0.1-0.2C) และเวลานาน (8-12 ชั่วโมง)

ริ้วรอยก่อนวัย: ปล่อยให้เซลล์ที่ถูกสร้างขึ้นยืนอยู่ที่อุณหภูมิห้องหรืออุณหภูมิสูง (45 องศา ) เป็นเวลา 3-7 วันเพื่อทำให้ฟิล์ม SEI คงตัว และคัดกรองเซลล์ที่มีข้อบกพร่องที่มีการคายประจุเองมากเกินไป (เช่น เซลล์ที่มีแรงดันไฟฟ้าตกเกิน 50mV)

การจัดระดับความจุ: ทำการทดสอบการคายประจุมาตรฐาน-กับเซลล์ที่มีอายุมาก (ชาร์จจนถึงแรงดันไฟฟ้าขีดจำกัดบน การคายประจุไปยังแรงดันไฟฟ้าขีดจำกัดล่าง) วัดความจุจริง และเกรดตามความจุ (เช่น เกรด A: 4950-5050mAh, เกรด B: 4850-4950mAh) เพื่อให้มั่นใจถึงความจุที่สม่ำเสมอของเซลล์ในกลุ่มเดียวกัน

การเรียงลำดับ: จำแนกเซลล์ตามพารามิเตอร์ เช่น ความจุ แรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด และความต้านทานภายใน และกำจัดผลิตภัณฑ์ที่บกพร่อง (เช่น เซลล์ที่มีความต้านทานภายในมากเกินไปและความจุไม่เพียงพอ)

การทดสอบรูปลักษณ์และประสิทธิภาพ: ตรวจสอบลักษณะของเซลล์ (ไม่มีรอยขีดข่วน การรั่วไหล หรือการเสียรูป) ดำเนินการต้านทานของฉนวน ความต้านทานภายในของ AC และการทดสอบการลัดวงจรเพื่อให้แน่ใจว่าประสิทธิภาพด้านความปลอดภัยเป็นไปตามมาตรฐาน

ปกเกล้าเจ้าอยู่หัว แนวโน้มอุตสาหกรรมและแนวปฏิบัติขององค์กร: อนาคตของแบตเตอรี่ลิเธียมอยู่ที่ไหน?

ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรมพลังงานใหม่ เทคโนโลยีแบตเตอรี่ลิเธียมยังคงก้าวหน้าอย่างต่อเนื่อง และมีองค์กรจำนวนหนึ่งที่มุ่งเน้นไปที่สาขาที่แบ่งกลุ่มได้เกิดขึ้น โดยส่งเสริมการขยายแบตเตอรี่ลิเธียมจากสาขา "อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค" ไปสู่สาขา "อุตสาหกรรมและพลังงาน"

1. แนวโน้มเทคโนโลยี: จากของเหลวเป็นของแข็ง จากความจุสูงไปจนถึงความปลอดภัยสูง

แบตเตอรี่โซลิด-: เปลี่ยนอิเล็กโทรไลต์และตัวแยกของเหลวด้วยอิเล็กโทรไลต์แข็ง เพิ่มความปลอดภัยอย่างมาก (ไม่มีความเสี่ยงการรั่วไหลหรือความร้อนหนี) โดยมีความหนาแน่นของพลังงานสูงถึง 400-600Wh/kg (สองเท่าของแบตเตอรี่ลิเธียมที่มีอยู่) ซึ่งสามารถรองรับยานพาหนะไฟฟ้าที่มีระยะการเดินทางมากกว่า 1,000 กม. ปัจจุบัน แบตเตอรี่กึ่ง-แข็ง (ที่มีปริมาณอิเล็กโทรไลต์ 5%-10%) ได้เข้าสู่ขั้นตอนการผลิตเป็นจำนวนมาก (เช่น แบตเตอรี่กึ่งแข็ง NIO ET7 -) และแบตเตอรี่-โซลิดสเตตทั้งหมดคาดว่าจะผลิตจำนวนมากได้ประมาณปี 2030

เทคโนโลยีการชาร์จอย่างรวดเร็ว: บรรลุ "การชาร์จ 80% ใน 10 นาที" ผ่านการเพิ่มประสิทธิภาพของวัสดุ (เช่น แอโนดที่มีซิลิคอน- อิเล็กโทรไลต์ที่ชาร์จเร็ว-) และการออกแบบโครงสร้าง ตัวอย่างเช่น แบตเตอรี่ซูเปอร์ชาร์จ S4- ที่ติดตั้งบน Xpeng G9 สามารถชาร์จได้ 400 กม. ใน 10 นาที

การลดต้นทุน: ด้วยการผลิตขนาดใหญ่- (กำลังการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมทั่วโลกเกิน 2TWh) นวัตกรรมด้านวัสดุ (เช่น ลิเธียมแมงกานีสเหล็กฟอสเฟตแทนที่ลิเธียมแบบไตรภาค) และการเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการ (เช่น เทคโนโลยี CTP/CTC การลดส่วนประกอบของโมดูล) ต้นทุนแบตเตอรี่ลดลงจาก 5 CNY/Wh ในปี 2558 เหลือต่ำกว่า 1.5 CNY/Wh ในปี 2568 และคาดว่าจะลดลงอีกเป็น 1 CNY/Wh ในอนาคต

2. แนวทางปฏิบัติระดับองค์กร: Zhongchuang Feiyue - มุ่งเน้นไปที่ "การปฏิวัติการเปลี่ยนแบตเตอรี่" ของยานพาหนะไฟฟ้าแบบมีล้อสอง-

ในด้านยานพาหนะไฟฟ้าสองล้อ- การใช้งานแบตเตอรี่ลิเธียมกำลังยกระดับจาก "การชาร์จ" เป็น "การเปลี่ยนแบตเตอรี่" Zhongchuang Feiyue (ในเครือ Zhongchuang New Energy Technology Group) คือองค์กรที่เป็นตัวแทนของเทรนด์นี้ แนวทางปฏิบัติหลัก ได้แก่ :

สถานการณ์-โซลูชันแบบพื้นฐาน: ให้แบตเตอรี่ลิเธียมที่มี-ความปลอดภัยสูง-และมีอายุการใช้งานยาวนานสำหรับสถานการณ์ต่างๆ เช่น จักรยานไฟฟ้าที่ใช้ร่วมกัน การจัดส่งทันที (ซื้อกลับบ้าน จัดส่งด่วน) และการเดินทางส่วนตัว ตัวอย่างเช่น แบตเตอรี่ของยานพาหนะขนส่งมีอายุการใช้งานมากกว่า 2,000 ครั้ง ซึ่งตอบสนองความต้องการในการขับขี่รายวันที่ 100 กม.

นวัตกรรมการเปลี่ยนแบตเตอรี่รุ่น: หยิบยกแนวคิด "การเปลี่ยนแบตเตอรี่แทนการชาร์จจะปลอดภัยกว่า" และติดตั้งสถานีเปลี่ยนแบตเตอรี่ในกว่า 100 เมืองทั่วประเทศ ผู้ใช้สามารถเปลี่ยนแบตเตอรี่ได้ภายในเวลาเพียง 30 วินาที แก้ปัญหา "การชาร์จช้าและอันตรายด้านความปลอดภัยในการชาร์จ" ของรถสองล้อ- ซึ่งให้บริการผู้ใช้รถสองล้อ-กว่า 400 ล้านคน

กำลังการผลิตและโลกาภิวัตน์: ด้วยกำลังการผลิตต่อปีมากกว่า 5GWh ผลิตภัณฑ์จะถูกส่งออกไปยังกว่า 10 ประเทศ โดยปรับให้เข้ากับมาตรฐานแรงดันไฟฟ้าและสภาพภูมิอากาศของประเทศต่างๆ (เช่น แบตเตอรี่รุ่นอุณหภูมิสูง-สำหรับเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ ซึ่งสามารถทำงานได้อย่างเสถียรในสภาพแวดล้อม 60 องศา)

สรุป: แบตเตอรี่ลิเธียม - กลไกหลักของการปฏิวัติพลังงาน

ตั้งแต่โทรศัพท์มือถือไปจนถึงยานพาหนะไฟฟ้า ตั้งแต่การจัดเก็บพลังงานไปจนถึงการประหยัดพื้นที่สูง- แบตเตอรี่ลิเธียมกลายเป็นเครื่องยนต์หลักที่ขับเคลื่อนการปฏิวัติพลังงาน วิวัฒนาการทางเทคโนโลยีไม่เพียงแต่เกี่ยวข้องกับการปรับปรุงประสิทธิภาพของอุปกรณ์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงการบรรลุเป้าหมาย "คาร์บอนคู่" และการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างพลังงานอีกด้วย ในอนาคต ด้วยความก้าวหน้าของแบตเตอรี่โซลิด-และเทคโนโลยีการชาร์จที่รวดเร็ว รวมถึงการลดต้นทุนอย่างต่อเนื่อง แบตเตอรี่ลิเธียมจะมีบทบาทในด้านต่างๆ มากขึ้น (เช่น การบินและอวกาศและการสำรวจทะเลลึก-) โดยให้การสนับสนุนที่มั่นคงสำหรับอนาคตของพลังงานสีเขียวของมนุษย์

สำหรับผู้ใช้ทั่วไป การทำความเข้าใจหลักการพื้นฐานและพารามิเตอร์ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ลิเธียมสามารถช่วยให้เราใช้แบตเตอรี่ได้อย่างเป็นวิทยาศาสตร์มากขึ้น (เช่น การหลีกเลี่ยงการชาร์จเกินและการคายประจุเกิน-) สำหรับผู้ปฏิบัติงานในอุตสาหกรรม การเข้าถึงแนวโน้มทางเทคนิคและความต้องการของสถานการณ์เป็นกุญแจสำคัญในการค้นหาโอกาสในแบตเตอรี่ลิเธียม "ร้อย-พันล้าน-ระดับ" ไม่ว่าคุณจะเป็นผู้บริโภคหรือผู้ประกอบวิชาชีพ เรื่องราวของแบตเตอรี่ลิเธียมยังคงดำเนินต่อไป