Requisitos de la batería
El cliente especificó los siguientes requisitos para la batería:
Dimensiones: Φ65 × 6,0 mm
Capacidad: 4000 mAh
Una batería de bolsa de Φ65 × 6 mm es extremadamente plana, con un grosor de sólo 6 mm y un diámetro de 65 mm.
Análisis de los requisitos de la batería
Este tamaño corresponde al volumen de una batería:
V = π r2 h = 3,1416 × (32,5 mm)2 × 6 mm
Primero, calcula el cuadrado del radio: 32.52 = 1056.25
Multiplica por π:
1056,25 × 3,1416 ≈ 3315,9 mm2
Multiplicar por el grosor 6 mm:
3315,9 × 6 ≈ 19895,4 mm3 ≈ 19,9 cm3
Volumen efectivo total ≈ 20 cm3
La batería debe tener un 4000 mAh capacidad. Suponiendo un voltaje nominal de 3,7 V (típico para LiPo), la energía es de aproximadamente:
E = 3,7 × 4,0 ≈ 14,8 Wh
Correspondencia densidad energética volumétrica:
Densidad de energía volumétrica = 14,8 Wh / 19,9 cm3 ≈ 0,744 Wh/cm3 ≈ 744 Wh/L
Esto significa que necesitamos alcanzar una densidad energética de 744 Wh/L para satisfacer las necesidades del cliente, mientras que las baterías LiPo estándar sólo ofrecen 250-600 Wh/L.
¿Cómo fabricamos la batería de alta densidad energética (778WH/L)?
Ánodos de silicio-carbono para alta densidad energética
Para lograr una densidad energética volumétrica excepcional de 778 Wh/L en nuestra batería compacta, empleamos ánodos compuestos de silicio-carbono (Si-C). El silicio es conocido por su altísima capacidad teórica, de unos 10 veces superior al grafito tradicional-que permite almacenar más iones de litio en el mismo volumen, lo que aumenta directamente la densidad energética de la batería.
Sin embargo, incorporar silicio conlleva sus propios retos:
Ampliación de volumen: El silicio puede expandirse hasta 300% durante la litiación, lo que puede provocar tensiones mecánicas, grietas y pérdida de capacidad.
Aumento de peso: El silicio tiene mayor densidad que el grafito, lo que puede afectar negativamente a la densidad de energía gravimétrica.
Inestabilidad electroquímica: El silicio puede provocar una formación excesiva de la interfase electrolítica sólida (SEI), aumentando la pérdida irreversible de capacidad.
Equilibramos cuidadosamente estos factores mediante una combinación de diseño de materiales e ingeniería avanzada de electrodos:
Contenido optimizado de silicio: Utilizamos una proporción cuidadosamente controlada de silicio y carbono en el compuesto, lo que maximiza la densidad energética sin una expansión excesiva del volumen ni un aumento de peso.
Partículas de silicio nanoestructuradas: La reducción del tamaño de las partículas de silicio a la nanoescala mitiga la tensión de expansión y mejora la estabilidad del ciclo.
Ligantes elásticos y redes conductoras: Los aglutinantes poliméricos especiales y los aditivos conductores mantienen la integridad estructural y la conectividad eléctrica incluso cuando el silicio se expande durante los ciclos de carga y descarga.
Arquitectura de electrodos en capas: El ánodo está diseñado con un grosor y una porosidad graduados para adaptarse a los cambios de volumen, lo que mejora tanto la seguridad como la longevidad.
Proceso de apilamiento (estratificación) de electrodos de precisión
Empleamos un proceso de apilamiento de electrodos perfeccionadocontrolando cuidadosamente el grosor de cada capa de electrodos y del separador.
Esto garantiza máximo aprovechamiento del material activo minimizando el espacio desperdiciado, lo que es crucial para alcanzar densidades volumétricas de energía cercanas a 778 Wh/L.
Las estrechas tolerancias en la alineación de los electrodos reducen la resistencia interna y mejoran la entrega de potencia.
Formulación optimizada de cátodos
Los materiales catódicos de alta capacidad se mezclan para equilibrar densidad energética, vida útil y estabilidad térmica.
El grosor del revestimiento del cátodo se controla con precisión para que coincida con las características del ánodo, garantizando litiación uniforme y tensión mínima durante la carga/descarga.
Sistema electrolítico avanzado
Utilizamos electrolitos de alta conductividad y baja viscosidad que mejoran el transporte de iones incluso en electrodos densamente empaquetados.
Los aditivos se seleccionan para formar un capa SEI establemitigando la degradación del ánodo de silicio y mejorando la vida útil del ciclo.
Gestión térmica y mecánica
El diseño avanzado de las células tiene en cuenta disipación del calor y dilatación mecánicaespecialmente importante con ánodos de silicio.
El envasado flexible y la distribución controlada de la presión evitan la deformación y mantienen la estabilidad a largo plazo.
Producto acabado: Batería de alta densidad energética (778 Wh/L)
Diseño personalizado de batería redonda
Alta densidad energética: 778 Wh/L
Construcción ligera: 47g
Baja resistencia interna
Tecnología de ánodos de silicio-carbono
Tensión nominal superior: 3,87 V
Conclusión
Nuestro logro de Densidad energética de 778 Wh/L demuestra nuestra capacidad para superar los límites del diseño de baterías compactas. Combinando ánodos de silicio-carbono, un apilamiento preciso de electrodos y una sólida gestión térmica, hemos creado una batería que no sólo es ultracompacto sino también altamente fiable, seguro y duradero.
Esta batería de alta densidad energética es ideal para aplicaciones compactas como bancos de energía inalámbricos, aparatos electrónicos portátiles y otros dispositivos con limitaciones de espacio. Nuestro enfoque innovador garantiza que los clientes puedan disfrutar de máximo rendimiento sin comprometer la seguridad ni la longevidad.
Con LanDazzle, conseguir soluciones de vanguardia para baterías para las aplicaciones compactas más exigentes no es sólo un objetivo: es nuestra norma.
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