機器人3.0V軟包鋰電池充電放電方法

隨著對智能手機，電動汽車和可再生能源的需（xū）求持續增長（zhǎng），科學家們正在（zài）尋找改進鋰離子電（diàn）池的方法-鋰離（lí）子電池（chí）是家用電（diàn）子產品中最常見的電池（chí）類型，也是電網規模儲能（néng）的有前途的（de）解決方（fāng）案（àn）。提高鋰離子電池（chí）的能量密度可以促進具有長效電池的先進技術（shù）的發展，以（yǐ）及風能和太陽能的廣（guǎng）泛使用。現在，研究人員在實現這一目標方麵取得了重大進展。

由馬裏蘭大學(UMD)，美國能源（yuán）部(DOE)布魯（lǔ）克海文國家實驗室和美國陸軍研究實驗室（shì）的科（kē）學家領導的合作開發並研究了一種能夠使鋰離子能量密度增加三倍的新型陰極材料。電（diàn）池電極。他們的（de）研究成果（guǒ）於6月13日在（zài）NatureCommunications上發表。
鉛酸蓄電池按照用途（tú）分類（lèi）:汽車蓄電池，摩托車蓄電池，牽引蓄（xù）電池，太陽（yáng）能蓄電池，UPS蓄電池，直流屏蓄電池，電子設備蓄電（diàn）池等
“鋰離（lí）子電池由陽極和（hé）陰極組成，”UMD科學家和該（gāi）論文的主要作（zuò）者之一的秀林秀說。“與鋰離子電池中使用（yòng）的（de）商（shāng）用石墨陽極（jí）的大容量相比，陰極的（de）容（róng）量更加有限（xiàn）。陰極材料始終是進一步提高鋰離子（zǐ）電池能量密度的瓶頸。”

UMD的科學（xué）家（jiā）們合成了（le）一種（zhǒng）新的陰極材料，這是一種改良的工程形式（shì）的三氟化鐵(FeF3)，由（yóu）經濟有效和環境友好的元素-鐵和氟組成。研（yán）究人員一直對在鋰離子電池中使用FeF3等化合物感（gǎn）興趣，因（yīn）為它們（men）具有比傳統陰極（jí）材（cái）料更高的容量。

“通常用於鋰離子（zǐ）電池的材料都（dōu）是基於插層化學，”布魯克海文的化學家和該論文的主要作者之一EnyuanHu說。“這種類型的化學反應是非常有（yǒu）效的（de）;但是，它隻（zhī）轉（zhuǎn）移一個電子，因此陰極容量是（shì）有限的。一些化合物如FeF3能夠通過更複雜的反應機製轉移多個電子（zǐ），稱為轉化反應。”
邦力威鋰電池的電壓（yā）由於（yú）材料不同電壓不一（yī）樣（yàng）
盡管FeF3具有增加（jiā）陰極容量的潛力，但該化合物在鋰離（lí）子電池中的表（biǎo）現（xiàn）並不理想，因為其（qí）轉化反應存在三個（gè）並發症：能效差(滯後)，反應速度慢，副（fù）反應可能（néng）導致循環壽命不佳。為（wéi）了克（kè）服這些挑戰，科學家（jiā）們通過一種稱為化（huà）學替代（dài）的過（guò）程將鈷和（hé）氧原子添加到FeF3納米棒中。這使科學家能夠操縱反應途徑並使其更具“可逆性”。

“當鋰離子被插入到FeF3中時，這種物質會轉化為鐵和（hé）氟化鋰，”該論文的合著者和布魯克海文功能納米材料中心(CFN)的科學家SooyeonHwang說。“然而（ér），反應不是完全（quán）可逆的。用鈷和氧取代後（hòu），陰極材料的主要骨架更好地保持，反應（yīng）變得更加可逆。”
邦力威鋰（lǐ）電池（chí）的過放電，會對鋰電池的（de）壽命影響非常大
為了研（yán）究反應途徑，科（kē）學家們在CFN和國家同步加速器光源II(NSLS-II)-布魯克海文的兩個DOE科學用戶設施辦公室進行了（le）多次實驗（yàn）。

首先在CFN，研（yán）究人員使用強大的電子（zǐ）束以0.1納米的分辨率觀察FeF3納米棒-一種稱為透射電子顯微鏡（jìng）(TEM)的（de）技術。TEM實（shí）驗使研究人員能夠（gòu）確（què）定陰極結構中納米顆粒的確切（qiē）尺寸，並分析結構在充電-放電過程的不同階段之間如何變化。他們看到取代（dài）納米（mǐ）棒的反（fǎn）應速度更快。

“TEM是一種用於表征非常小尺度材料的強大工具，它還能（néng）夠實時研究反（fǎn）應過程，”CFN的科學家和該研究的共同作者DongSu說。“然（rán）而，我們隻能使用TEM看到非常有（yǒu）限（xiàn）的樣品（pǐn）區域。我們需要依靠NSLS-II的同步（bù）加速（sù）器技術來了解整個電池的功能。”
邦力威鋰（lǐ）電池組成有電芯，控製板，充電控製
在NSLS-II的X射線粉末衍射(XPD)光束線上，科學家們通過陰極材料引導（dǎo）了超亮X射線。通過分析光散射的方式，科學家們可以“看到”有關材料結構的其（qí）他信息。

“在XPD，我們進行了配對分布功能(PDF)測量，能夠檢（jiǎn）測大量的當地鐵（tiě）排序，”該論文的合著者和（hé）NSLS-II的科學家白建明（míng）說。“對放電陰極的PDF分析清楚地表明，化學（xué）替代促進了電化學的可逆性。”
邦力威（wēi）鋰電池的（de）應用範圍越（yuè）來越廣泛：儲能，5G設備，機器人，電動工具 等等
在（zài）CFN和NSLS-II上結合（hé）高度先進的成像和顯微技術是評估陰極材料（liào）功能（néng）的關鍵步驟。

“我們（men）還進行了基於密度泛函理論的先進計算方法，以破解（jiě）原子尺度的反應機製，”UMD的科學家，該論文（wén）的共同作者肖驥說。“這種方法表明化學替代通過減（jiǎn）少鐵的粒徑和穩定岩鹽相將反應轉（zhuǎn）變為高度可逆的狀態（tài）。”UMD的科學家表示，這種研究策略可以應用於其他高能轉換材料，未來的研究可能使用該方法來改進其他電池係統。

近年來，隨著鋰電（diàn）技術的不斷進步與實際成本逐漸下（xià）降，鋰電池（chí）在電動工具領域的應用越來越多，現階段各大巨頭（tóu）廠商提出電動工具無繩化的想法後，使得鋰電池在電動工具（jù）領域有著廣闊的（de）前景空（kōng）間。

與此同時，人工智能的興起，鋰電（diàn）家居產品、園林工具等（děng）新興智能工具（jù）類產品得到了迅速發展的機會，鋰電池的應用（yòng）並不再局限（xiàn）於單個領域（yù）。其中根據業內人士稱（chēng），鋰（lǐ）電（diàn）類電動工具（jù）、園林工具未來市（shì）場（chǎng）趨勢正如清（qīng）晨的朝陽。電動工具鋰電化除了市場的推動與自身潛力外，還得到了國家（jiā）地區政（zhèng）策的支持。例（lì）如歐盟早已禁止無線電動工（gōng）具使用鎳鉻電池（chí），鋰電電動工具的普及率與替換率也遠遠領先於國內市場;中國則是重新製定了電動工具鋰電池使用行業標準。

鋰電化無繩化意味著（zhe）電動工具將會（huì）朝著（zhe）更小體積、更輕重量、更低噪聲等方向發展，然而仍不可（kě）避免“副作用（yòng）”的出現，那就是鋰電池中的鋰離子（zǐ）熱失控。鋰離（lí）子的工作溫度範圍是在+15～+45攝氏度之間，如果溫度超出臨界水平，則會導致電池單元（yuán）功能安全、使用（yòng）壽（shòu）命縮短、不穩定性以及可能發生的熱失控（kòng）。
邦力威鋰電池按照用途可分為：動力鋰電池，儲能鋰電池，電動工具鋰電池，醫（yī）療設備鋰電池，機器人鋰電池，AGV鋰電池
那麽鋰電池中鋰離子是如何發生熱失控的呢?如果工具發生強（qiáng）烈的碰撞或高處跌（diē）落，電池（chí）有可能發生變形;材（cái）料則會滲透（tòu）到（dào）電池裏，引起內（nèi）部短路或外部短路的現象;再者過度充（chōng）電（diàn）或快速充電時電流過大，極其有可能會永久（jiǔ）損壞電池。
邦力威儲能鋰電池有：太（tài）陽能係統鋰電池，太陽能路燈鋰電池，太陽能戶用電源鋰（lǐ）電池，太陽（yáng）能電站鋰電池，風光（guāng）互（hù）補鋰電池，風力發（fā）電鋰電池
熱失控發生後就（jiù）猶如多米諾骨牌效應一（yī）樣，電池中儲存的能量會突然釋放，從而（ér）產生火災。另外電池數量（liàng）越多、能量密度越高、充放電功率越（yuè）大，就意味著發生起火故障的概率就越高。

為了確保把熱失控的風險降到最（zuì）低，伊利諾伊大學芝（zhī）加哥分校研究人員發布了一份研究報告（gào），報（bào）告中表明，石墨烯材（cái）料可以從鋰離子電池著火時吸走氧氣，可以防止陰極釋放的氧氣與電（diàn）池內其他易燃品相結合，從而降（jiàng）低起火風險，減少事故損失。