Panduan Lengkap kepada Bateri Li-ion Silinder: Jenis, Prestasi, dan Aplikasi

Bateri litium silinder dibahagikan kepada sistem yang berbeza seperti litium ferro fosfat, litium kobalt oksida, litium mangan oksida, hibrid kobalt-mangan, dan bahan terner. Perumahannya dibahagikan kepada perumahan keluli dan perumahan polimer. Sistem bahan yang berbeza mempunyai kelebihan yang berbeza.

Senarai lengkap model bateri litium silinder

Model sel	voltan nominal	Kapasiti (mAh)	Suhu pengecasan (°C)	Suhu pelepasan (°C)	Arus pengecasan (A)	Arus pelepasan (A)
ICR18650 (Ternari)	3.7V	2200	0~45	-40~+60	2.2A (suhu bilik 1C)	10A (suhu normal 5C)
ICR18650 (Ternari)	3.7V	2500	0~45	-40~+60	2.5A (suhu bilik 1C)	25A (suhu bilik 10°C)
ICR18650 (Ternari)	3.7V	3000	0~45	-40~+60	3.0A (suhu normal 1C)	15A (5°C)
ICR21700 (Ternari)	3.7V	4000	0~45	-40~+60	4.0A (suhu normal 1C)	40A (suhu normal 10C)
NCR18650B (Ternari)	3.6V	3350	0~45	-20~60	1.625A	4.875A
INR18650-30Q (Ternari)	3.6V	3000	0~45	-20~75	0.5c	15A
IFR26650 (Fosfat Besi Litium)	3.2V	3200	-20~+45	-40~+60	3.2A (suhu bilik 1C)	10A (suhu bilik 3C)
IFR32700 (Fosfat Besi Litium)	3.2V	5000	-20~+45	-40~+60	5.0A (suhu normal 1C)	25A (5°C)
IFR26650 E3400	3.2V	3400	0~60	-10~60	2.0A	10.2A

I. Apakah bateri litium silinder?

1. Takrifan bateri silinder

Bateri litium silinder diklasifikasikan kepada sistem yang berbeza, termasuk litium ferum fosfat, litium kobalt oksida, litium mangan oksida, hibrid kobalt-mangan, dan bahan terner. Perumahnya terdapat dalam jenis keluli dan polimer, masing-masing mempunyai kelebihannya tersendiri. Pada masa ini, bateri litium ferum fosfat silinder dengan perumah keluli adalah yang paling biasa digunakan. Bateri-bateri ini menawarkan kelebihan seperti kapasiti tinggi, voltan output tinggi, prestasi kitaran cas-dicas yang baik, voltan output stabil, keupayaan pelepasan arus tinggi, prestasi elektrokimia yang stabil, keselamatan, julat suhu pengendalian yang luas, dan mesra alam sekitar. Ia digunakan secara meluas dalam pencahayaan suria, pencahayaan padang rumput, kuasa sandaran, alat geraian kuasa, dan model mainan.

2. Struktur bateri silinder

Struktur bateri silinder tipikal termasuk: keselongsong, penutup, elektrod positif, elektrod negatif, pemisah, elektrolit, elemen PTC, gasket, injap keselamatan, dll. Secara umum, keselongsong bateri merupakan elektrod negatif, dan penutup merupakan elektrod positif. Keselongsong bateri diperbuat daripada keluli berlapis nikel.

3. Kelebihan bateri litium silinder

Berbanding bateri litium jenis beg dan prisma, bateri litium silinder mempunyai sejarah pembangunan yang paling panjang, tahap piawaian yang lebih tinggi, teknologi yang lebih matang, kadar hasil yang lebih tinggi, dan kos yang lebih rendah.

Proses pengeluaran yang matang, kos PACK rendah, hasil produk bateri tinggi, dan prestasi peresapan haba yang baik.

Bateri silinder telah menubuhkan siri spesifikasi dan model piawaian antarabangsa yang disatukan, dengan teknologi yang matang sesuai untuk pengeluaran berterusan secara besar-besaran. Bentuk silinder mempunyai luas permukaan tentu yang besar, menghasilkan peresapan haba yang baik.

Bateri silinder biasanya merupakan bateri tertutup, dan tidak mempunyai isu penyelenggaraan semasa penggunaan.

Kes bateri mempunyai rintangan tekanan yang tinggi dan tidak akan menunjukkan fenomena seperti mengembung sebagaimana yang dilihat pada bateri segi empat atau pek lembut semasa penggunaan.

4. Bahan katod bateri silinder

Pada masa ini, bahan katod bateri silinder komersial utama termasuk litium kobalt oksida (LiCoO2), litium mangan oksida (LiMn2O4), litium tiga kumpulan (NMC), dan litium besi fosfat (LiFePO4). Sistem bahan yang berbeza mempunyai ciri-ciri yang berbeza, seperti dibandingkan di bawah:

projek	Litium kobalt oksida (LiCoO₂)	Litium tiga kumpulan (LiNiCoMnO₂)	Litium mangan oksida (LiMn₂O₄)	Lithium Iron Phosphate (LiFePO₄)
Ketumpatan ketuk (g/cm³)	2.8~3.0	2.0~2.3	2.2~2.4	1.0~1.4
Luas permukaan tentu (m²/g)	0.4~0.6	0.2~0.4	0.4~0.8	12~20
Kapasiti (mAh/g)	135~140	140~180	90~100	130~140
Plat voltan (V)	3.7	3.5	3.8	3.2
Prestasi kitaran	≥ 500 kali	≥ 500 kali	≥300 kali	≥2000 kali
Kos Bahan Mentah	Tinggi (kandungan kobalt)	Tinggi (mengandungi nikel dan kobalt)	rendah	rendah
PERLINDUNGAN ALAM SEKITAR	Mengandungi kobalt (mesra alam rendah)	Mengandungi nikel dan kobalt (Perlindungan Alam Sekitar China)	Tidak toksik	Tidak toksik
Prestasi keselamatan	Buruk	lebih baik	baik	cemerlang
Kawasan aplikasi	Bateri kecil	Bateri kuasa kecil	Bateri kuasa, bateri kos rendah	Bateri kuasa/bekalan kuasa ultra kapasiti besar
kelebihan	Bateri bersaiz kecil dan sederhana mempunyai prestasi yang stabil	Prestasi elektrokimia yang stabil	Sumber mangan adalah berlimpah dan kos rendah	Keselamatan tinggi dan jangka hayat yang panjang
kekurangan	Harga kobalt tinggi dan jangka hayat kitaran rendah	Kobalt dan nikel mahal	Ketumpatan tenaga rendah	Prestasi suhu rendah yang lemah

5. Bahan anod untuk bateri silinder

Bahan anod bateri silinder secara umumnya boleh dibahagikan kepada enam jenis: bahan anod karbon, bahan anod aloi, bahan anod berasaskan timah, bahan anod nitrid logam peralihan yang mengandungi litium, bahan berskala nano, dan bahan anod nano.

Bahan anod skala nano karbon: Pada masa ini, bahan anod yang sebenarnya digunakan dalam bateri litium-ion pada dasarnya adalah bahan karbon, seperti grafit tiruan, grafit asli, sfera mikro karbon mesofasa, kok petroleum, gentian karbon, karbon resin pirolitik, dan lain-lain.

Bahan anod berbasis aloi: termasuk aloi berbasis timah, aloi berbasis silikon, aloi berbasis germanium, aloi berbasis aluminium, aloi berbasis antimoni, aloi berbasis magnesium, dan aloi lainnya. Pada masa ini, tiada produk komersial yang tersedia.

Bahan anod berbasis timah: Bahan anod berbasis timah boleh dibahagikan kepada dua jenis: oksida timah dan oksida komposit berbasis timah. Oksida merujuk kepada oksida timah logam dalam pelbagai keadaan valensi. Pada masa ini, tiada produk komersial yang tersedia.

Pada masa ini, tiada bahan anod nitrida logam peralihan litium yang tersedia secara komersial.

Bahan nano: nanotube karbon, bahan aloi nano.

Bahan anod nano: bahan oksida nano

 

II. Sel Bateri Litium Silinder

1. Jenama sel litium-ion silinder

Bateri litium silinder popular di kalangan syarikat bateri litium di Jepun dan Korea Selatan, dan terdapat juga sejumlah besar syarikat di China yang menghasilkan bateri litium silinder. Bateri litium silinder yang pertama dicipta oleh Syarikat Sony dari Jepun pada tahun 1992.

Jenama sel bateri litium-ion silinder yang terkenal termasuk: Sony, Panasonic, Sanyo, Samsung, LG, Wanxiang A123, BAK, dan Lishen.

 

2. Jenis-jenis sel litium-ion silinder

Sel litium-ion silinder biasanya diwakili oleh lima digit. Bermula dari kiri, dua digit pertama menunjukkan diameter bateri, digit ketiga dan keempat menunjukkan ketinggian bateri, dan digit kelima menunjukkan bahawa sel tersebut berbentuk bulat. Terdapat banyak model bateri litium silinder, dengan model yang biasa termasuk 10400, 14500, 16340, 18650, 21700, 26650, dan 32650.

① Bateri 10440:
Bateri 10440 adalah bateri litium dengan diameter 10mm dan ketinggian 44mm, saiz yang sama seperti yang biasa kita panggil sebagai "bateri saiz 7". Jenis bateri ini umumnya mempunyai kapasiti yang sangat kecil, hanya beberapa ratus mAh, dan digunakan terutamanya dalam produk elektronik mini, seperti lampu suluh, pembesar suara mini, dan megafon.

② Bateri 14500:
Bateri 14500 adalah bateri litium dengan diameter 14mm dan ketinggian 50mm. Jenis bateri ini umumnya 3.7V atau 3.2V, dengan kapasiti nominal yang agak kecil, sedikit lebih besar daripada bateri 10440, biasanya 1600mAh. Ia mempunyai prestasi pelepasan yang sangat baik dan digunakan terutamanya dalam elektronik pengguna, seperti pembesar suara tanpa wayar, mainan elektrik, dan kamera digital.

③ Bateri 16340.
Bateri 16340 adalah bateri litium dengan diameter 16mm dan ketinggian 34mm. Disebabkan ketinggiannya yang lebih pendek dan kapasiti yang relatif besar, jenis bateri ini kerap ditemui dalam lampu suluh berkuasa tinggi, lampu suluh LED, lampu kepala, lampu laser, dan peralatan pencahayaan lain.

④ Bateri 18650:
Bateri 18650 adalah bateri litium dengan diameter 18mm dan ketinggian 65mm. Ciri utamanya ialah ketumpatan tenaga yang sangat tinggi, iaitu hampir 170 Wh/kg. Oleh itu, jenis bateri ini merupakan bateri yang berpatutan dari segi kos. Kebanyakan bateri yang kita lihat dalam kehidupan harian adalah jenis ini kerana ia merupakan bateri litium yang agak matang dari segi teknologi dengan kualiti dan kestabilan sistem yang baik dalam semua aspek. Ia digunakan secara meluas dalam aplikasi kapasiti bateri sekitar 10 kWh, seperti dalam telefon mudah alih, komputer riba dan peranti elektronik kecil lain.

⑤ Bateri 21700:
Bateri 21700 adalah bateri litium dengan diameter 21mm dan ketinggian 70mm. Disebabkan saiz yang lebih besar, kadar penggunaan ruang ditingkatkan, dan ketumpatan tenaga sel individu serta sistem boleh dinaikkan. Ketumpatan tenaga isipadunya jauh lebih tinggi berbanding bateri 18650. Ia digunakan secara meluas dalam produk digital, kenderaan elektrik, kenderaan imbangan, lampu jalan bateri litium bertenaga suria, lampu LED, alat ganti kuasa, dan lain-lain.

⑥ Bateri 26650:
Bateri 26650 adalah bateri litium dengan diameter 26mm dan ketinggian 65mm. Ia mempunyai voltan nominal 3.2V dan kapasiti nominal 3200mAh. Jenis bateri ini mempunyai kapasiti yang sangat baik dan kekonsistenan tinggi, serta secara beransur-ansur menjadi pengganti bateri 18650. Ramai produk dalam bidang bateri kuasa juga akan semakin cenderung kepada jenis ini.

⑦ Bateri 32650
Bateri 32650 adalah bateri litium dengan diameter 32mm dan ketinggian 65mm. Jenis bateri ini mempunyai keupayaan pelepasan berterusan yang kuat, oleh itu ia lebih sesuai untuk mainan elektrik, kuasa sandaran, bateri UPS, sistem penjanaan kuasa tenaga angin, dan sistem hibrid penjanaan kuasa angin-solar.

III. Perkembangan Pasaran Bateri Litium Silinder

Kemajuan dalam teknologi bateri litium ion silinder terutamanya berasal daripada penyelidikan inovatif dan aplikasi bahan-bahan utama bateri. Pembangunan bahan-bahan baharu seterusnya meningkatkan prestasi bateri, menambah baik kualiti, mengurangkan kos, dan meningkatkan keselamatan. Untuk memenuhi permintaan aplikasi hulu yang memerlukan tenaga spesifik bateri yang lebih tinggi, ini dicapai melalui penggunaan bahan dengan kapasiti spesifik yang tinggi serta meningkatkan voltan pengecasan melalui penggunaan bahan ber-voltan tinggi.

Bateri litium-ion silinder telah berkembang daripada 14500 kepada bateri Tesla 21700. Dalam jangka pendek dan sederhana, sambil mengoptimumkan teknologi bateri kuasa litium-ion sedia ada untuk memenuhi keperluan pembangunan besar-besaran kenderaan tenaga baharu, fokus diberikan kepada pembangunan bateri kuasa litium-ion baharu, peningkatan keselamatan, kekonsistenan, dan jangka hayatnya, serta menjalankan penyelidikan dan pembangunan awal sistem bateri kuasa baharu secara serentak.

Bagi pembangunan sederhana dan jangka panjang bateri litium-ion silinder, sambil terus mengoptimumkan dan meningkatkan bateri kuasa litium-ion baharu, kita akan memberi fokus kepada pembangunan sistem bateri kuasa baharu untuk meningkatkan ketumpatan tenaga secara ketara, mengurangkan kos dengan besar-besaran, serta merealisasikan aplikasi praktikal dan aplikasi skala besar sistem bateri kuasa baharu.