Den komplette guiden til sylindriske Li-ion-batterier: Typer, ytelse og anvendelser

Sylindriske litiumbatterier er delt inn i ulike systemer som litiumjernfosfat, litiumkoboltoksid, litiummanganoksid, kobolt-manganh hybrid og ternære materialer. Kabinettet er delt inn i stålkabinett og polymerkabinett. Ulike materielle systemer har ulike fordeler.

Fullstendig liste over sylindriske lithiumbatterimodeller

Cellemodell	nominell spenning	Kapasitet (mAh)	Ladetemperatur (°C)	Utladetemperatur (°C)	Ladestrøm (A)	Utladestrøm (A)
ICR18650 (Ternært)	3.7v	2200	0~45	-40~+60	2,2 A (romtemperatur 1C)	10 A (normal temperatur 5C)
ICR18650 (Ternært)	3.7v	2500	0~45	-40~+60	2,5 A (romtemperatur 1 C)	25 A (romtemperatur 10 °C)
ICR18650 (Ternært)	3.7v	3000	0~45	-40~+60	3,0 A (normal temperatur 1 C)	15 A (5 °C)
ICR21700 (Ternært)	3.7v	4000	0~45	-40~+60	4,0 A (normal temperatur 1 C)	40 A (normal temperatur 10 C)
NCR18650B (Ternært)	3,6 V	3350	0~45	-20~60	1,625 A	4,875 A
INR18650-30Q (Ternært)	3,6 V	3000	0~45	-20~75	0.5C	15A
IFR26650 (Lithiumjernfosfat)	3.2V	3200	-20~+45	-40~+60	3,2 A (romtemperatur 1C)	10 A (romtemperatur 3C)
IFR32700 (Lithiumjernfosfat)	3.2V	5000	-20~+45	-40~+60	5,0 A (normal temperatur 1C)	25 A (5 °C)
IFR26650 E3400	3.2V	3400	0~60	-10~60	2,0A	10.2A

I. Hva er en sylindrisk litiumbatteri?

1. Definisjon av sylindrisk batteri

Sylindriske litiumbatterier er klassifisert i ulike systemer, inkludert litiumjernfosfat, litiumkoboltoksid, litiummanganoksid, kobolt-mangan hybrid og tredelt materialer. Kabinettene er tilgjengelig i stål- og polymerutgaver, hver med sine egne fordeler. For øyeblikket er sylindriske litiumjernfosfat-batterier med stålkabinett de mest vanlige. Disse batteriene har fordeler som høy kapasitet, høy utspenning, god lade-/utladesyklusytelse, stabil utspenning, evne til utlading med høy strøm, stabil elektrokjemisk ytelse, sikkerhet, bred driftstemperaturutvalg og miljøvennlighet. De brukes mye innen solbelysning, gressplener, reservekraft, kraftverktøy og leketøysmodeller.

2. Struktur for sylindrisk batteri

En typisk sylindrisk batterikonstruksjon inkluderer: kappe, lokk, positiv elektrode, negativ elektrode, separator, elektrolytt, PTC-element, tetning, sikkerhetsventil osv. Vanligvis er batterikappen den negative elektroden, og lokket er den positive elektroden. Batterikappen er laget av nikkelplaterstål.

3. Fordeler med sylindriske litiumbatterier

Sammenlignet med lommepå- og prismeformede litiumbatterier, har sylindriske litiumbatterier den lengste utviklingshistorien, høyere grad av standardisering, mer moden teknologi, høyere produksjonsutbytte og lavere kostnad.

Moden produksjonsprosess, lav PACK-kostnad, høyt batteriproduktutbytte og god varmeavledningsevne.

Sylindriske batterier har etablert en rekke internasjonalt standardiserte spesifikasjoner og modeller, med moden teknologi egnet for massproduksjon i kontinuerlig produksjon. Den sylindriske formen har et stort overflateareal i forhold til volum, noe som gir god varmeavledning.

Sylindriske batterier er generelt sett forseglede batterier, og det er ingen vedlikeholdsproblemer under bruk.

Batterihusets har høy trykkmotstand og vil ikke vise fenomener som svelling som kan sees hos firkantede eller bløtpakningsbatterier under bruk.

4. Katodemateriale for sylindrisk batteri

I dag inkluderer de dominerende kommersielle katodematerialene for sylindriske batterier hovedsakelig litiumkoboltoksid (LiCoO₂), litiummanganoksid (LiMn₂O₄), ternært litium (NMC) og litiumjernfosfat (LiFePO₄). Ulike materiale-systemer har ulike egenskaper, som sammenlignet nedenfor:

prosjekt	Litiumkoboltoksid (LiCoO₂)	Ternært litium (LiNiCoMnO₂)	Litiummanganoksid (LiMn₂O₄)	Lithium Jernfosfat (LiFePO₄)
Tappetthet (g/cm³)	2.8~3.0	2.0~2.3	2.2~2.4	1.0~1.4
Spesifikk overflateareal (m²/g)	0.4~0.6	0.2~0.4	0.4~0.8	12~20
Kapasitet (mAh/g)	135~140	140~180	90~100	130~140
Spenningsplateau (V)	3.7	3.5	3.8	3.2
Syklisk ytelse	≥500 Ganger	≥500 Ganger	≥300 ganger	≥2000 ganger
Råvarekostnader	Høy (koboltinnhold)	Høy (inneholder nikkel og kobolt)	låg	låg
Miljøvernet	Inneholder kobolt (lav miljøvennlighet)	Inneholder nikkel og kobolt (Kinas miljøvern)	Ikke-giftig	Ikke-giftig
Sikkerhets ytelse	Dei fattige	bedre	god	utmerket
Bruksområder	Småbatterier	Liten kraftbatteri	Kraftbatterier, billige batterier	Kraftbatterier/ekstra store kraftforsyninger
fordel	Små og mellomstore batterier har stabil ytelse	Stabilt elektrokjemisk ytelse	Manganressurser er rikelige og lave i kostnad	Høy sikkerhet og lang levetid
ulempe	Høy koboltpris og lav sykluslevetid	Kobolt og nikkel er dyre	Lav energitetthet	Dårlig ytelse ved lave temperaturer

5. Anodemateriale for sylindriske batterier

Sylindriske batteriers anodematerialer kan grovt deles inn i seks typer: karbonanodematerialer, legeringsanodematerialer, tinnbaserte anodematerialer, litiumholdige overgangsmetallnitrid-anodematerialer, nanoskalmaterialer og nanoanodematerialer.

Karbon-nanoskala anodematerialer: For tiden er anodematerialene som faktisk brukes i litiumionbatterier i hovedsak karbonmaterialer, som kunstig grafitt, naturlig grafitt, mesofase-karbonmikrosfærer, petroleumskoks, karbonfiber, pyrolytisk harpikskarbon, etc.

Legeringsbaserte anodematerialer inkluderer tinnbaserte legeringer, silisiumbaserte legeringer, germaniumbaserte legeringer, aluminiumsbaserte legeringer, antimonbaserte legeringer, magnesiumbaserte legeringer og andre legeringer. Det finnes for øyeblikket ingen kommersielt tilgjengelige produkter.

Tinnbaserte anodematerialer: Tinnbaserte anodematerialer kan deles inn i to typer: tinnoksyder og tinnbaserte sammensatte oksyder. Oksyder henviser til oksyder av metallisk tinn i ulike valenstilstander. Det finnes for øyeblikket ingen kommersielt tilgjengelige produkter.

Det finnes for øyeblikket ingen kommersielt tilgjengelige litium overgangsmetallnitrid-anodematerialer.

Nanoskala materialer: karbon nanorør, nano-legeringsmaterialer.

Nano-anodematerialer: Nano-oksidmaterialer

 

II. Sylindriske litiumbattericeller

1. Sylindriske litium-ion-cellemerker

Sylindriske litiumbatterier er populære blant litiumbatteriselskaper i Japan og Sør-Korea, og det finnes også et betydelig antall selskaper i Kina som produserer sylindriske litiumbatterier. Det første sylindriske litiumbatteriet ble oppfunnet av Sony Corporation i Japan i 1992.

Velkjente merker for sylindriske litium-ionceller inkluderer: Sony, Panasonic, Sanyo, Samsung, LG, Wanxiang A123, BAK og Lishen.

 

2. Typer sylindriske litium-ionceller

Sylindriske litium-ionceller representeres vanligvis med fem siffer. Regnet fra venstre indikerer de to første sifrene batteriets diameter, det tredje og fjerde sifferet indikerer batteriets høyde, og det femte sifferet indikerer at cellen er sirkulær. Det finnes mange modeller av sylindriske litiumbatterier, med vanlige eksempler som 10400, 14500, 16340, 18650, 21700, 26650 og 32650.

① 10440-batteri:
10440-batteriet er et litiumbatteri med en diameter på 10 mm og en høyde på 44 mm, samme størrelse som det vi vanligvis kaller et «nr. 7-batteri». Denne typen batteri har gjerne svært liten kapasitet, bare noen hundre mAh, og brukes hovedsakelig i minielektroniske produkter, som lommelykter, minihøyttalere og megafoner.

② 14500-batteri:
14500-batteriet er et litiumbatteri med en diameter på 14 mm og en høyde på 50 mm. Denne typen batteri er gjerne 3,7 V eller 3,2 V, med en relativt liten nominal kapasitet, noe større enn 10440-batteriet, vanligvis 1600 mAh. Det har utmerket utladningsytelse og brukes hovedsakelig i konsumentelektronikk, som trådløse høyttalere, elektriske leketøy og digitalkameraer.

③ 16340-batteri.
Batteriet 16340 er et litiumbatteri med en diameter på 16 mm og en høyde på 34 mm. På grunn av sin kortere høyde og relativt store kapasitet, finnes denne type batteri ofte i kraftige lommelykter, LED-lommelykter, hodelykter, laserlys og annet belysningsutstyr.

④ 18650-batteri:
18650-batteriet er et litiumbatteri med en diameter på 18 mm og en høyde på 65 mm. Dets største egenskap er den svært høye energitettheten, som er nesten 170 Wh/kg. Derfor er denne type batteri et kostnadseffektivt valg. De fleste batteriene vi ser i dagliglivet, er av denne typen, fordi det er en relativt moden litiumbatteritype med god systemkvalitet og stabilitet i alle aspekter. Det brukes mye i batterikapasitetsapplikasjoner på rundt 10 kWh, som for eksempel i mobiltelefoner, nettbrett og andre små elektroniske enheter.

⑤ 21700-batteri:
21700-batteriet er et litiumbatteri med en diameter på 21 mm og en høyde på 70 mm. På grunn av sin økte størrelse er utnyttelsen av plassen forbedret, og energitettheten i enkeltceller og systemet kan økes. Dens volumetriske energitetthet er mye høyere enn hos 18650-batteriet. Det brukes mye i digitale produkter, elektriske kjøretøyer, balansevogner, sollysbelysning med litiumbatteri, LED-lys, kraftverktøy osv.

⑥ 26650-batteri:
26650-batteriet er et litiumbatteri med en diameter på 26 mm og en høyde på 65 mm. Det har en nominal spenning på 3,2 V og en nominal kapasitet på 3200 mAh. Denne typen batteri har fremragende kapasitet og høy konsistens, og har gradvis blitt erstatningen for 18650-batterier. Mange produkter innen kraftbatteriområdet vil også gradvis foretrekke denne typen.

⑦ 32650-batteri
32650-batteriet er et litiumbatteri med en diameter på 32 mm og en høyde på 65 mm. Denne typen batteri har en sterk evne til kontinuerlig utladning, og er derfor mer egnet for elektriske leker, reservekraft, UPS-batterier, vindkraftverk-systemer og kombinerte vind- og solkraftsystemer.

III. Utvikling av markedet for sylindriske litiumbatterier

Fremdrift innen teknologi for sylindriske litiumionbatterier kommer hovedsakelig fra innovativ forskning og anvendelse av nøkkelmateriale i batterier. Utviklingen av nye materialer forbedrer ytelsen ytterligere, øker kvaliteten, reduserer kostnader og forbedrer sikkerheten. For å møte kravene fra nedstrøms applikasjoner om høyere spesifikk energi, oppnås dette ved bruk av materialer med høy spesifikk kapasitet og ved å øke ladespenningen gjennom bruk av høyvoltsmaterialer.

Sylindriske litium-ion-batterier har utviklet seg fra 14500 til Teslas 21700-batteri. I nær og medium sikt, mens man optimaliserer eksisterende litium-ion-energibatteriteknologier for å møte behovene for omfattende utvikling av nye energiforsyningskjøretøyer, fokuserer man på å utvikle nye litium-ion-energibatterier, forbedre deres sikkerhet, konsistens og levetid, og samtidig utføre fremadrettet forskning og utvikling av nye energibatterisystemer.

For medium- og langsiktig utvikling av sylindriske litium-ion-batterier, vil vi mens vi kontinuerlig optimaliserer og forbedrer nye litium-ion-energibatterier, fokusere på å utvikle nye energibatterisystemer for betydelig å øke spesifikk energi, sterkt redusere kostnader og realisere praktisk anvendelse og storstilt bruk av nye energibatterisystemer.