Ang Kompletong Gabay sa Cylindrical na Li-ion na Baterya: Mga Uri, Pagganap, at Aplikasyon

Ang cylindrical na bateryang lityo ay nahahati sa iba't ibang sistema tulad ng lityo iron phosphate, lityo cobalt oxide, lityo manganese oxide, cobalt-manganese hybrid, at ternary na materyales. Ang katawan nito ay nahahati sa steel casing at polymer casing. Ang iba't ibang sistema ng materyales ay may iba't ibang kalamangan.

Kumpletong listahan ng mga modelo ng sylindrongs bateryang lithium

Modelo ng cell	nominal voltage	Kapasidad (mAh)	Temperatura sa Pag-charge (°C)	Temperatura sa Paglabas (°C)	Kuryente sa Pag-charge (A)	Kasalukuyang pag-alis (a)
ICR18650 (Ternary)	3.7V	2200	0~45	-40~+60	2.2A (karaniwang temperatura 1C)	10A (karaniwang temperatura 5C)
ICR18650 (Ternary)	3.7V	2500	0~45	-40~+60	2.5A (karaniwang temperatura 1C)	25A (temperatura ng kuwarto 10°C)
ICR18650 (Ternary)	3.7V	3000	0~45	-40~+60	3.0A (normal na temperatura 1C)	15A (5°C)
ICR21700 (Ternary)	3.7V	4000	0~45	-40~+60	4.0A (normal na temperatura 1C)	40A (normal na temperatura 10C)
NCR18650B (Ternary)	3.6V	3350	0~45	-20~60	1.625A	4.875A
INR18650-30Q (Ternary)	3.6V	3000	0~45	-20~75	0.5c	15a
IFR26650 (Lithium Iron Phosphate)	3.2V	3200	-20~+45	-40~+60	3.2A (karaniwang temperatura 1C)	10A (karaniwang temperatura 3C)
IFR32700 (Lithium Iron Phosphate)	3.2V	5000	-20~+45	-40~+60	5.0A (karaniwang temperatura 1C)	25A (5°C)
IFR26650 E3400	3.2V	3400	0~60	-10~60	2.0A	10.2A

I. Ano ang isang cylindrical na lithium battery?

1. Kahulugan ng cylindrical na baterya

Ang mga silindrikong bateryang lithium ay nahahati sa iba't ibang sistema, kabilang ang lithium iron phosphate, lithium cobalt oxide, lithium manganese oxide, cobalt-manganese hybrid, at ternary materials. Ang mga katawan nito ay mayroong uri na bakal at polymer, na may sariling bawat pakinabang. Kasalukuyan, ang mga silindrikong bateryang lithium iron phosphate na may katawang bakal ang pinakakaraniwan. Ang mga bateryang ito ay nag-aalok ng mga pakinabang tulad ng mataas na kapasidad, mataas na output voltage, magandang performance sa charge-discharge cycle, matatag na output voltage, kakayahan sa mataas na discharge ng kuryente, matatag na electrochemical performance, kaligtasan, malawak na operating temperature range, at pagiging environmentally friendly. Malawak ang kanilang gamit sa solar lighting, lawn lighting, backup power, power tools, at toy models.

2. Istruktura ng silindrikong baterya

Isang karaniwang istruktura ng cylindrical na baterya ay kinabibilangan ng: kahon, takip, positibong elektrodo, negatibong elektrodo, separator, elektrolito, PTC element, gasket, safety valve, at iba pa. Karaniwan, ang kahon ng baterya ang nagsisilbing negatibong elektrodo, at ang takip naman ang positibong elektrodo. Ang kahon ng baterya ay gawa sa nickel-plated na bakal.

3. Mga Benepisyo ng cylindrical na bateryang lithium

Kumpara sa mga pouch at prismatic na bateryang lithium, ang cylindrical na bateryang lithium ay may pinakamahabang kasaysayan sa pag-unlad, mas mataas na antas ng standardisasyon, mas mature na teknolohiya, mas mataas na rate ng yield, at mas mababang gastos.

Mature na proseso ng produksyon, mababa ang gastos sa PACK, mataas ang yield ng produkto ng baterya, at maganda ang performance sa pagdissipate ng init.

Ang cylindrical na baterya ay mayroon nang serye ng internasyonal na pinagkasunduang standard na specifikasyon at modelo, na may mature na teknolohiya na angkop para sa masusing tuluy-tuloy na produksyon. Ang cylindrical na hugis ay may malaking specific surface area, na nagreresulta sa magandang pagdissipate ng init.

Ang mga cylindrical na baterya ay karaniwang mga sealed na baterya, at walang mga isyu sa pagpapanatili habang ginagamit.

Ang casing ng baterya ay may mataas na resistensya sa presyon at hindi magpapakita ng mga kababalaghan tulad ng pamamaga na nakikita sa mga pando o soft-pack na baterya habang ginagamit.

4. Materyal na cathode ng cylindrical na baterya

Kasalukuyan, ang mga pangunahing komersyal na materyales na cathode para sa cylindrical na baterya ay kabilang ang lithium cobalt oxide (LiCoO2), lithium manganese oxide (LiMn2O4), ternary lithium (NMC), at lithium iron phosphate (LiFePO4). Ang iba't ibang sistema ng materyales ay may iba't ibang katangian, na ihinahambing sa ibaba:

proyekto	Lithium cobalt oxide (LiCoO₂)	Ternary lithium (LiNiCoMnO₂)	Lithium manganese oxide (LiMn₂O₄)	Lithium Iron Phosphate (LiFePO₄)
Tap Density (g/cm³)	2.8~3.0	2.0~2.3	2.2~2.4	1.0~1.4
Tiyanak na ibabaw (m²/g)	0.4~0.6	0.2~0.4	0.4~0.8	12~20
Kapasidad (mAh/g)	135~140	140~180	90~100	130~140
Voltage plateau (V)	3.7	3.5	3.8	3.2
Pangkalahatang pagganap	≥500 Beses	≥500 Beses	≥300 beses	≥2000 beses
Kostong Mula sa Materyales	Mataas (nilalaman ng cobalt)	Mataas (naglalaman ng nickel at cobalt)	mababa	mababa
Proteksyon sa kapaligiran	Naglalaman ng cobalt (mababa ang pagiging eco-friendly)	Naglalaman ng nickel at cobalt (Proteksyon sa Kalikasan ng Tsina)	Hindi nakakalason	Hindi nakakalason
Pagganap sa kaligtasan	Masama	mas mabuti	mabuti	mahusay
Mga lugar ng aplikasyon	Mga maliit na baterya	Maliit na baterya na pampatakbo	Mga baterya na pampatakbo/murang baterya	Mga baterya na pampatakbo/malalaking kapasidad na suplay ng kuryente
bentahe	Ang mga maliit at katamtamang laki ng baterya ay may matatag na pagganap	Matatag na pagganap sa elektrokimika	Sagan ang mangan at mura ang gastos	Mataas na kaligtasan at mahaba ang buhay
shortcoming	Mataas ang presyo ng cobalt at maikli ang cycle life	Mahal ang cobalt at nickel	Mababang density ng enerhiya	Mahinang pagganap sa mababang temperatura

5. Materyal na anoda para sa mga cylindrical na baterya

Ang mga materyal na anoda para sa cylindrical na baterya ay maaaring mahati sa anim na uri: mga carbon anode material, mga alloy anode material, mga tin-based na anode material, mga lithium-containing na transition metal nitride anode material, mga nanoscale na materyales, at mga nano anode material.

Mga carbon nanoscale na anode material: Kasalukuyan, ang mga anoda na materyales na ginagamit sa mga bateryang lithium-ion ay karamihan ay mga materyales na carbon, tulad ng artipisyal na grapiro, likas na grapiro, mesophase carbon microspheres, petroleum coke, carbon fiber, pyrolytic resin carbon, at iba pa.

Ang mga materyales para sa anod na batay sa haluang metal ay kinabibilangan ng mga sosa na may base sa timon, silikon, germyo, aluminoy, antimonyo, magnesiyo, at iba pang mga haluang metal. Kasalukuyan, walang komersiyal na produkto na magagamit.

Mga materyales para sa anod na may base sa timon: Ang mga materyales para sa anod na may base sa timon ay nahahati sa dalawang uri: mga oksido ng timon at mga composite na oksido ng timon. Ang mga oksido ay tumutukoy sa mga oksido ng metalikong timon sa iba't ibang estado ng valensya. Kasalukuyan, walang komersiyal na produkto na magagamit.

Kasalukuyan, walang komersiyal na magagamit na mga materyales para sa anod na litium na nagtatampok ng transition metal nitride.

Mga nanoscale na materyales: carbon nanotubes, mga nanoalloy na materyales

Mga nano-anod na materyales: Mga nano-oxide na materyales

 

II. Mga Sylindrical Lithium Battery Cells

1. Mga brand ng cylindrical lithium-ion cell

Sikat ang mga cylindrical na bateryang lithium sa mga kumpanya ng lithium battery sa Japan at Timog Korea, at mayroon ding malaking bilang ng mga kumpanya sa China na gumagawa ng cylindrical na bateryang lithium. Ang pinakamatandang cylindrical na baterya ng lithium ay imbensyon ng Sony Corporation ng Japan noong 1992.

Kabilang sa kilalang mga brand ng cylindrical na lithium-ion battery cell: Sony, Panasonic, Sanyo, Samsung, LG, Wanxiang A123, BAK, at Lishen.

 

2. Mga Uri ng cylindrical na lithium-ion cell

Karaniwang kinakatawan ang cylindrical na lithium-ion cell ng limang digit. Mula kaliwa, ang unang dalawang digit ay nagpapahiwatig sa diameter ng baterya, ang pangatlo at pang-apat na digit ay tumutukoy sa taas ng baterya, at ang ikalimang digit ay nagpapakita na bilog ang cell. Maraming modelo ang cylindrical na bateryang lithium, kung saan ang karaniwan ay ang 10400, 14500, 16340, 18650, 21700, 26650, at 32650.

① Baterya na 10440:
Ang bateryang 10440 ay isang litium na baterya na may diameter na 10mm at taas na 44mm, ang sukat ay katulad ng karaniwang tinatawag nating "size 7 battery". Karaniwan itong may napakaliit na kapasidad, ilang daang mAh lamang, at pangunahing ginagamit sa mga maliit na elektronikong produkto, tulad ng flashlight, mini speaker, at megaphone.

② Bateryang 14500:
Ang bateryang 14500 ay isang litium na baterya na may diameter na 14mm at taas na 50mm. Karaniwan itong 3.7V o 3.2V, na may relatibong maliit na nominal na kapasidad, bahagyang mas malaki kaysa sa bateryang 10440, karaniwang 1600mAh. Mayroon itong mahusay na performance sa paglabas ng kuryente at pangunahing ginagamit sa mga consumer electronics, tulad ng wireless speaker, electric toys, at digital camera.

③ Bateryang 16340.
Ang bateryang 16340 ay isang litium na baterya na may diameter na 16mm at taas na 34mm. Dahil sa maikli nitong taas at medyo malaking kapasidad, madalas matagpuan ang uri ng bateryang ito sa mga mataas na kapangyarihang flashlight, LED flashlight, headlamp, laser light, at iba pang mga ilaw.

④ 18650 Battery:
Ang bateryang 18650 ay isang litium na baterya na may diameter na 18mm at taas na 65mm. Ang pinakamalaking katangian nito ay ang napakataas na densidad ng enerhiya, na halos 170 Wh/kg. Kaya nga, ang ganitong uri ng baterya ay ekonomikal. Karamihan sa mga bateryang nakikita natin sa pang-araw-araw na buhay ay ganitong uri dahil ito ay isang medyo mature na litium na baterya na may magandang kalidad at katatagan sa lahat ng aspeto. Malawakang ginagamit ito sa mga aplikasyon ng kapasidad ng baterya na mga 10 kWh, tulad ng sa mga mobile phone, laptop, at iba pang maliit na electronic device.

⑤ 21700 Battery:
Ang bateryang 21700 ay isang litidyong baterya na may diameter na 21mm at taas na 70mm. Dahil sa mas malaking sukat nito, ang rate ng paggamit ng espasyo ay nadagdagan, at ang densidad ng enerhiya ng mga indibidwal na cell at ng sistema ay maaaring mapataas. Ang volumetric energy density nito ay mas mataas kumpara sa 18650 battery. Malawakang ginagamit ito sa mga digital na produkto, electric vehicles, balance vehicle, solar-powered lithium battery street lights, LED lights, power tools, at iba pa.

⑥ 26650 Baterya:
Ang bateryang 26650 ay isang litidyo na baterya na may diameter na 26mm at taas na 65mm. Ito ay may nominal na voltage na 3.2V at nominal na kapasidad na 3200mAh. Ang ganitong uri ng baterya ay may mahusay na kapasidad at mataas na consistency, at unti-unting naging kapalit ng 18650 na mga baterya. Maraming produkto sa larangan ng power battery ay unti-unting nagiging mahilig sa uri na ito.

⑦ 32650 Baterya
Ang bateryang 32650 ay isang litadyo na may diameter na 32mm at taas na 65mm. Ang uri ng bateryang ito ay may malakas na kakayahang magpalitaw nang patuloy, kaya mas angkop ito para sa mga elektrikong laruan, backup power, baterya ng UPS, sistema ng paggawa ng kuryente gamit ang hangin, at pinagsamang sistema ng hangin at solar na paggawa ng kuryente.

III. Pag-unlad ng Merkado ng Cylindrical Lithium Battery

Ang mga pagbabago sa teknolohiya ng cylindrical lithium-ion battery ay kadalasang nagmumula sa inobatibong pananaliksik at aplikasyon ng mga pangunahing materyales sa baterya. Ang pag-unlad ng mga bagong materyales ay lalong pinauunlad ang performance ng baterya, pinabubuti ang kalidad, binabawasan ang gastos, at pinapahusay ang kaligtasan. Upang matugunan ang hinihinging mas mataas na specific energy ng mga baterya mula sa mga downstream application, ito ay ginagawa sa pamamagitan ng paggamit ng mga materyales na may mataas na specific capacity at sa pamamagitan ng pagtaas ng charging voltage gamit ang mga high-voltage na materyales.

Ang mga cylindrical na lithium-ion na baterya ay umunlad mula sa 14500 hanggang sa Tesla 21700 na baterya. Sa hinaharap at katamtamang panahon, habang pinoproseso ang mga umiiral na teknolohiya ng lithium-ion na baterya upang matugunan ang pangangailangan sa malawakang pag-unlad ng mga bagong sasakyang may enerhiya, binibigyang-pansin ang pagpapaunlad ng bagong lithium-ion na baterya, pinalalakas ang kanilang kaligtasan, pagkakapareho, at haba ng buhay, at sabay-sabay na isinasagawa ang makabagong pananaliksik at pagpapaunlad ng bagong sistema ng baterya para sa kapangyarihan.

Para sa katamtaman at mahabang panahong pag-unlad ng cylindrical na lithium-ion na baterya, habang patuloy na pinoproseso at pinapabuti ang mga bagong lithium-ion na baterya, bibigyang-diin ang pagpapaunlad ng bagong sistema ng baterya para sa kapangyarihan upang lubos na mapataas ang tiyak na enerhiya, malaki ang bawas sa gastos, at maisakatuparan ang praktikal at malawakang paggamit ng mga bagong sistema ng baterya para sa kapangyarihan.