Գլխավոր ուղեցույց գլանաձև Li-ion մարտկոցների մասին՝ տեսակներ, աշխատանքային բնութագրեր և կիրառություններ

Գլանաձև լիթիումային մարտկոցները բաժանվում են տարբեր համակարգերի՝ լիթիում-երկաթ-ֆոսֆատ, լիթիում-կոբալտ-օքսիդ, լիթիում-մանգան-օքսիդ, կոբալտ-մանգան հիբրիդային և եռակի նյութեր: Պատյանները բաժանվում են պողպատե և պոլիմերային պատյանների: Տարբեր նյութական համակարգերն ունեն տարբեր առավելություններ:

Սիլինդրային լիթիումային մարտկոցների ամբողջական ցանկ

Մարտկոցի մոդել	նոմինալ լարման	Տարողություն (մԱ/ժ)	Լիցքավորման ջերմաստիճան (°C)	Արձակման ջերմաստիճան (°C)	Լիցքավորման հոսանք (Ա)	Արտահոսքի հոսք (A)
ICR18650 (Եռակի)	3.7V	2200	0~45	-40~+60	2,2Ա (սենյակային ջերմաստիճան, 1C)	10Ա (նորմալ ջերմաստիճան, 5C)
ICR18650 (Եռակի)	3.7V	2500	0~45	-40~+60	2.5Ա (սենյակի ջերմաստիճան 1C)	25Ա (սենյակի ջերմաստիճան 10°C)
ICR18650 (Եռակի)	3.7V	3000	0~45	-40~+60	3.0Ա (նորմալ ջերմաստիճան 1C)	15Ա (5°C)
ICR21700 (Երրորդական)	3.7V	4000	0~45	-40~+60	4.0Ա (նորմալ ջերմաստիճան 1C)	40Ա (նորմալ ջերմաստիճան 10C)
NCR18650B (Երրորդական)	3.6V	3350	0~45	-20~60	1.625Ա	4.875Ա
INR18650-30Q (Տրիֆենիլացետիլ)	3.6V	3000	0~45	-20~75	0.5C	15A
IFR26650 (Լիթիում-երկաթ ֆոսֆատ)	3,2Վ	3200	-20~+45	-40~+60	3.2Ա (սենյակային ջերմաստիճան, 1C)	10Ա (սենյակային ջերմաստիճան, 3C)
IFR32700 (Լիթիում-երկաթ ֆոսֆատ)	3,2Վ	5000	-20~+45	-40~+60	5.0Ա (նորմալ ջերմաստիճան, 1C)	25Ա (5°C)
IFR26650 E3400	3,2Վ	3400	0~60	-10~60	2.0A	10.2Ա

Ե. Ինչ է գլանաձև լիթիումային մարտկոցը?

1. Գլանաձև մարտկոցի սահմանում

Գլանաձև լիթիումային մարտկոցները դասակարգվում են տարբեր համակարգերի, ներառյալ լիթիում-երկաթ-ֆոսֆատը, լիթիում-կոբալտ-օքսիդը, լիթիում-մանգան-օքսիդը, կոբալտ-մանգան հիբրիդը և եռակի նյութերը: Պատվածքները հասանելի են պողպատե և պոլիմերային տեսակներով՝ յուրաքանչյուրն իր առավելություններով: Ներկայումս ամենատարածվածները պողպատե պատվածքով գլանաձև լիթիում-երկաթ-ֆոսֆատային մարտկոցներն են: Այս մարտկոցներն ունեն առավելություններ, ինչպիսիք են բարձր տարողությունը, բարձր ելքային լարումը, լիցքաթափման ցիկլի լավ կատարումը, ելքային լարման կայունությունը, բարձր հոսանքի արտանետման հնարավորությունը, էլեկտրոքիմիական կայունությունը, անվտանգությունը, լայն շահագործման ջերմաստիճանային միջակայքը և շրջակա միջավայրի համատեղելիությունը: Դրանք լայնորեն օգտագործվում են արևային լուսավորության, խոտածածկի լուսավորության, արտահերթական սնուցման, էլեկտրական գործիքների և խաղալիք-մոդելների մեջ:

2. Գլանաձև մարտկոցի կառուցվածք

Տիպիկ գլանաձև մարտկոցի կառուցվածքը ներառում է՝ պատյան, թափանցիկ, դրական էլեկտրոդ, բացասական էլեկտրոդ, արգելակ, էլեկտրոլիտ, PTC տարր, հերմետիկ օղակ, անվտանգության փական, և այլն: Սովորաբար մարտկոցի պատյանը բացասական էլեկտրոդն է, իսկ թափանցիկը՝ դրական էլեկտրոդը: Մարտկոցի պատյանը պատրաստված է նիկելապատ պողպատից:

3. Գլանաձև լիթիումային մարտկոցների առավելություններ

Փոխարկված և պրիզմատիկ լիթիումային մարտկոցների համեմատ գլանաձև լիթիումային մարտկոցներն ունեն ամենաերկար զարգացման պատմությունը, ավելի բարձր ստանդարտացվածություն, ավելի հասուն տեխնոլոգիա, ավելի բարձր ելք և ցածր արժեք:

Հասուն արտադրական գործընթաց, ցածր PACK արժեք, բարձր մարտկոցային արտադրանքների ելք և լավ ջերմադիսիպացիայի կարողություն:

Գլանաձև մարտկոցները ձևավորել են միջազգային համաձայնեցված ստանդարտ սպեցիֆիկացիաների և մոդելների շարք, որոնք համապատասխանում են հասուն տեխնոլոգիային և հարմար են զանգվածային անընդհատ արտադրության: Գլանաձև ձևը մեծ տեսակարար մակերես ունի, ինչը նշանակում է լավ ջերմադիսիպացիա:

Գլանաձև մարտկոցները, որպես կանոն, լրիվ թափանցիկ են, և օգտագործման ընթացքում խնամքի հարց չի առաջանում:

Մարտկոցի պատյանն ունի բարձր ճնշման դիմադրություն և չի ցուցաբերում այնպիսի երևույթներ, ինչպիսին փքվածությունն է, ինչպես քառակուսի կամ մեղրուկային մարտկոցների դեպքում:

4. Գլանաձև մարտկոցի կաթոդային նյութ

Ներկայումս գլխավոր առևտրային գլանաձև մարտկոցների կաթոդային նյութերը հիմնականում ներառում են լիթիում-կոբալտ օքսիդ (LiCoO₂), լիթիում-մանգան օքսիդ (LiMn₂O₄), եռակի լիթիում (NMC) և լիթիում-երկաթ ֆոսֆատ (LiFePO₄): Տարբեր նյութական համակարգեր ունեն տարբեր հատկանիշներ, ինչպես ցուցադրված է ստորև.

ծՐԱԳՐԻ	Լիթիում-կոբալտ օքսիդ (LiCoO₂)	Եռակի լիթիում (LiNiCoMnO₂)	Լիթիում-մանգան օքսիդ (LiMn₂O₄)	Լիթիումի երկաթի ֆոսֆատ (LiFePO₄)
Խտություն լցման ժամանակ (g/cm³)	2.8~3.0	2.0~2.3	2.2~2.4	1.0~1.4
Բացարձակ մակերես (m²/g)	0.4~0.6	0.2~0.4	0.4~0.8	12~20
Տարողություն (mAh/g)	135~140	140~180	90~100	130~140
Լարման պլատո (Վ)	3.7	3.5	3.8	3.2
Շրջանային կատարում	≥500 անգամ	≥500 անգամ	≥300 անգամ	≥2000 անգամ
Սկզբնապաշտպանների գիներ	Բարձր (կոբալտի պարունակություն)	Բարձր (պարունակում է նիկել և կոբալտ)	ต่ำ	ต่ำ
Շրջակա միջավայրի պաշտպանություն	Պարունակում է կոբալտ (ցածր շրջակա միջավայրի համատեղելիություն)	Պարունակում է նիկել և կոբալտ (Չինաստանի շրջակա միջավայրի պաշտպանություն)	Անտոքսիկ	Անտոքսիկ
Անվտանգության կատարողական	Դժվար	լավ	լավ	գերազանց
Կիրառման տիրույթներ	Փոքր մարտկոցներ	Փոքր հզորության մարտկոց	Ուժային մարտկոցներ, ցածրարժեք մարտկոցներ	Ուժային մարտկոցներ/ուլտրամեծ տարողությամբ սնուցման աղբյուրներ
առավելություն	Փոքր և միջին չափի մալուխները ունեն կայուն աշխատանք	Կայուն էլեկտրոքիմիական աշխատանք	Մանգանի պաշարները հարուստ են և ցածր արժեք ունեն	Բարձր անվտանգություն և երկար ծառայողական սպասում
թույլատրելիություն	Կոբալտի բարձր գին և ցածր շրջանառության կյանք	Կոբալտն ու նիկելը թանկ են	Ցածր էներգետիկ խտություն	Վատ աշխատանք ցածր ջերմաստիճաններում

5. Բացիկային մալուխների անոդային նյութ

Բացիկային մալուխների անոդային նյութերը կարող են բաժանվել վեց տեսակի՝ ածխածնային անոդային նյութեր, համաձուլվածքային անոդային նյութեր, կասիայի հիմնված անոդային նյութեր, լիթիում պարունակող անցումային մետաղների նիտրիդային անոդային նյութեր, նանոչափանի նյութեր և նանո անոդային նյութեր:

Ածխածնի նանոսանտիմետրային անոդային նյութեր. Ներկայումս լիթիում-իոնային մարտկոցներում օգտագործվող անոդային նյութերը հիմնականում ածխածնային նյութեր են, ինչպիսիք են արհեստական գրաֆիտը, բնական գրաֆիտը, մեզոֆազային ածխածնային միկրոգնդերը, նավթային կոկսը, ածխածին մանրաթելը, պիրոլիտիկ ռեզինի ածխածինը և այլն:

Համաձուլվածքային անոդային նյութերը ներառում են կասերի համաձուլվածքներ, սիլիցիումի համաձուլվածքներ, գերմանիումի համաձուլվածքներ, ալյումինի համաձուլվածքներ, անտիմոնի համաձուլվածքներ, մագնեզիումի համաձուլվածքներ և այլ համաձուլվածքներ: Ներկայումս առևտրային հասանելի ապրանքներ չկան:

Կասերի անոդային նյութեր. Կասերի անոդային նյութերը կարող են բաժանվել երկու տեսակի՝ կասի օքսիդներ և կասի հիմնված բաղադրյալ օքսիդներ: Օքսիդները վերաբերում են մետաղական կասի տարբեր վալենտական վիճակների օքսիդներին: Ներկայումս առևտրային հասանելի ապրանքներ չկան:

Ներկայումս առևտրային հասանելի լիթիումի անցումային մետաղական նիտրիդային անոդային նյութեր չկան:

Նանոսանտիմետրային նյութեր՝ ածխածնային նանոխողովակներ, նանոհամաձուլվածքային նյութեր:

Նանոանոդային նյութեր՝ նանոօքսիդային նյութեր

 

II. Բուրգային լիթիումային մարտկոցներ

1. Գլանաձև լիթիում-իոնային մարտկոցների ապրանքանիշեր

Ճապոնիայի և Հարավային Կորեայի լիթիումային մարտկոցների ընկերությունների շրջանում հայտնի են գլանաձև լիթիումային մարտկոցները, իսկ Չինաստանում նույնպես կան բավականաչափ ընկերություններ, որոնք արտադրում են գլանաձև լիթիումային մարտկոցներ: Առաջին գլանաձև լիթիումային մարտկոցը հորինվել է Ճապոնիայի Sony կորպորացիայի կողմից 1992 թվականին:

Գլանաձև լիթիում-իոնային մարտկոցների հայտնի ապրանքանիշերից են՝ Sony-ն, Panasonic-ը, Sanyo-ն, Samsung-ը, LG-ն, Wanxiang A123-ը, BAK-ը և Lishen-ը:

 

2. Գլանաձև լիթիում-իոնային մարտկոցների տեսակներ

Գլանաձև լիթիում-իոնային մարտկոցները, որպես կանոն, ներկայացված են հինգ թվանշանով: Ձախից հաշված՝ առաջին երկու թվանշանները նշանակում են մարտկոցի տրամագիծը, երրորդ և չորրորդ թվանշանները՝ մարտկոցի բարձրությունը, իսկ հինգերորդ թվանշանը նշանակում է, որ մարտկոցը գլանաձև է: Գլանաձև լիթիումային մարտկոցների շատ մոդելներ կան, որոնցից ամենատարածվածներն են՝ 10400-ը, 14500-ը, 16340-ը, 18650-ը, 21700-ը, 26650-ը և 32650-ը:

① 10440 մարտկոց՝
10440-ի մարտկոցը լիթիումե մարտկոց է՝ 10 մմ տրամագծով և 44 մմ բարձրությամբ, նույն չափի, ինչ մենք սովորաբար անվանում ենք «7 համարի մարտկոց»: Այս տիպի մարտկոցներն ունեն շատ փոքր տարողություն՝ մի քանի հարյուր մԱ/ժ, և հիմնականում օգտագործվում են փոքր էլեկտրոնային ապրանքներում, ինչպիսիք են բռնաթողթերը, փոքր ակուստիկաները և մեգաֆոնները:

② 14500 մարտկոց.
14500-ի մարտկոցը լիթիումե մարտկոց է՝ 14 մմ տրամագծով և 50 մմ բարձրությամբ: Սովորաբար այս մարտկոցների լարումը 3,7 Վ կամ 3,2 Վ է, ունեն համեմատաբար փոքր անվանական տարողություն՝ մի փոքր ավելի մեծ, քան 10440-ի մարտկոցը, սովորաբար 1600 մԱ/ժ: Ունի հ excellent լիցքի արդյունավետություն և հիմնականում օգտագործվում է սպառողական էլեկտրոնիկայում՝ ինչպիսիք են անլար ակուստիկաները, էլեկտրոնային խաղալիքները և թվային լուսանկարչական ապարատները:

③ 16340 մարտկոց.
16340 մարտկոցը լիթիումային մարտկոց է, որի տրամագիծը 16 մմ է, իսկ բարձրությունը՝ 34 մմ: Քանի որ այն ունի փոքր բարձրություն և համեմատաբար մեծ տարողություն, այս տիպի մարտկոցները հաճախ օգտագործվում են հզոր ֆոնարներում, LED ֆոնարներում, գլխափաթեթներում, լազերային լամպերում և այլ լուսավորության սարքերում:

④ 18650 մարտկոց.
18650 մարտկոցը լիթիումային մարտկոց է, որի տրամագիծը 18 մմ է, իսկ բարձրությունը՝ 65 մմ: Նրա հիմնական առանձնահատկությունը շատ բարձր էներգախտությունն է, որը կազմում է գրեթե 170 Վտ/կգ: Ուստի այս տիպի մարտկոցները արդյունավետ են ծախսերի տեսանկյունից: Ամենօրյա կյանքում մենք տեսնում ենք մարտկոցների մեծ մասը հենց այս տիպից է, քանի որ դա համեմատաբար հասուն լիթիումային մարտկոց է՝ ունենալով բարձր համակարգային որակ և կայունություն բոլոր ուղղություններով: Այն լայնորեն օգտագործվում է մոտ 10 կՎտ·ժ տարողությամբ կիրառություններում, ինչպիսիք են հեռախոսները, նոթբուքները և այլ փոքր էլեկտրոնային սարքեր:

⑤ 21700 մարտկոց.
21700 մարտկոցը լիթիումային մարտկոց է, որի տրամագիծը 21 մմ է, իսկ բարձրությունը՝ 70 մմ: Նրա մեծացված չափի շնորհիվ բարձրացվում է տարածքի օգտագործման արդյունավետությունը, ինչպես նաև ավելանում է առանձին մարտկոցների և համակարգի էներգախտությունը: Այն ունի զգալիորեն ավելի բարձր ծավալային էներգախտություն, քան 18650 մարտկոցը: Այն լայնորեն օգտագործվում է թվային ապրանքներում, էլեկտրական տրանսպորտում, հավասարակշռված տրանսպորտային միջոցներում, արևային լիթիումային մարտկոցներով փողոցային լամպերում, LED լամպերում, էլեկտրական գործիքներում և այլն:

⑥ 26650 մարտկոց
26650 մարտկոցը լիթիումային մարտկոց է՝ 26 մմ տրամագծով և 65 մմ բարձրությամբ։ Այն ունի 3.2 Վ անվանական լարում և 3200 մԱժ անվանական հզորություն։ Այս տեսակի մարտկոցն ունի գերազանց հզորություն և բարձր կայունություն և աստիճանաբար դարձել է 18650 մարտկոցների փոխարինողը։ Հզոր մարտկոցների ոլորտի շատ արտադրանքներ նույնպես աստիճանաբար կընտրեն այս տեսակը։

⑦ 32650 մարտկոց
32650 բատարեանը լիցքավորուելու հնարաւորութիւն ունեցող լիթիումային մարտկոց է, որի տրամագիծը 32 մմ է, իսկ բարձրութիւնը՝ 65 մմ: Այս տիպի մարտկոցներն ունեն հզօր անընդհատ լիցքաթափման հնարաւորութիւն, ուստի աւելի շատ հարմար են էլեկտրական խաղալիքների, արտակարգ իրավիճակների համար աւելցուկային էլեկտրամատակարարման, UPS մարտկոցների, քամու էներգիայի արտադրման համակարգերի եւ քամի-արեւային հիբրիդային էներգաարտադրութեան համակարգերի համար:

III. Բազմանիստ լիթիումային մարտկոցների շուկայի զարգացում

Բազմանիստ լիթիում-իոնային մարտկոցների տեխնոլոգիայի առաջընթացը հիմնականում առաջանում է մարտկոցի հիմնարար նիւթերի նորարարական հետազօտութիւններից եւ դրանց կիրառութիւնից: Նոր նիւթերի մշակումը հետագայում բարելաւում է մարտկոցի աշխատանքային բնութագրերը, բարձրացնում է որակը, նվազեցնում ծախսերը եւ ապահովութիւնը: Որպեսզի բաւարարուեն սպառողական կիրառութիւնների պահանջները՝ բարձրացնելով մարտկոցի տեսակարար էներգիան, սա իրականացւում է տեսակարար տարողութիւն ունեցող նիւթերի կիրառմամբ եւ բարձր լարում ունեցող նիւթերի օգտագործմամբ լիցքավորման լարումը բարձրացնելով:

Գլանաձև լիթիում-իոնային մարտկոցները զարգացել են 14500-ից մինչև Tesla 21700 մարտկոցը: Մոտ և միջնաժամկետ հեռանկարում, նոր էներգետիկ տրանսպորտային միջոցների լայնածավալ զարգացման կարիքները բավարարելու համար առկա լիթիում-իոնային մարտկոցների տեխնոլոգիաների օպտիմալացմանը զուգընթաց, ուշադրության կենտրոնում է նոր լիթիում-իոնային մարտկոցների մշակումը, դրանց անվտանգության, կայունության և կյանքի տևողության բարելավումը, ինչպես նաև նոր մարտկոցային համակարգերի հեռանկարային հետազոտությունների և մշակման իրականացումը:

Գլանաձև լիթիում-իոնային մարտկոցների միջին և երկարաժամկետ զարգացման համար, անընդհատ օպտիմալացնելով և բարելավելով նոր լիթիում-իոնային ուժային մարտկոցները, կենտրոնանալու ենք նոր ուժային մարտկոցային համակարգերի մշակման վրա՝ նպատակ ունենալով զգալիորեն բարձրացնել տեսակարար էներգիան, կտրուկ իջեցնել ծախսերը և իրականացնել նոր ուժային մարտկոցային համակարգերի գործնական և խոշորամասշտաբ կիրառումը: