321 likes | 717 Views
High Power High Energy 4 Volt Lithium Primary Cells Herzel Yamin & Chen Menachem Tadiran Batteries Ltd IFCBC , 4/2/2010 TAU. Outline. סקירה ספרותית קצרה - תאי ליתיום יון מבנה ועקרון פעולה - תאי ליתיום יון היברידי עם תא ראשוני לפולסי זרם גבוהים
E N D
High Power High Energy • 4 Volt • Lithium Primary Cells • Herzel Yamin & Chen Menachem • Tadiran Batteries Ltd • IFCBC , 4/2/2010 TAU
Outline • סקירה ספרותית קצרה • - תאי ליתיום יון מבנה ועקרון פעולה • - תאי ליתיום יון היברידי עם תא ראשוני לפולסי זרם גבוהים • - שיקוע ליתיום מתכתי על ליתיום ועל מתכות אינרטיות • תאי TLM – תאי ליתיום עשירי אנרגיה והספק • - מבנה ועקרון פעולה • - משפחת מוצרים התאים HP , MP , HE • - תא TLM מסוג UHP להספקים גבוהים מאוד • סיכום ומסקנות
Li/Ion -Schematic Representation Graphite Anode Discharge Transition Metal Oxide Cathode Charge
PulsesPlus System + Li/SOCl2 HLC PulsesPlus
The Pulses Plus™ Battery System A combination of primary and secondary cells which forms High Power-High Energy primary power source with synergistic effect. The primary cells maximize the energy and the secondary cells maximize the power. The cells are combined in a modular way to form a wide variety of efficient power sources having the energy, power and voltages tailored to specific market demands.
Modularity of PulsesPlus Neptune – 1 cell and 1 HLC IBM 2 cells and 2 HLC’s Kayser 9 cells and 3 HLC’s Oceanography 96 cells and 12 HLC’s
Pulse Plus Characteristics • High energy density and high rate pulse capability. • High and stable operating voltage. • Wide operating temperature range. • Free from any passivation and TMV problems. • Long shelf life • Safe as bobbin type Li/SOCl2 cell
Power Capability of AA Size HLC @ RT 0.5A 1.5A 8A 16A
4.0 3.5 Voltage, V 3.0 2.5 2.0 1 10 100 1,000 10,000 Time (mSec) Voltage-time curves for AA cells after 128 months storage at RT PulsesPlus at 1000mA Li/SOCl2at 10mA
5A 3.5A 2A 1A Power Capability of AA HLC 3.9 Volt primary
HLC performance Voltage stability at elevated temperature
HLC Development - Very High Power HLC ”B” type model 2009 “A “ type model 2003 “N “ type model 2001 1st generation 1998
בעיית שיקוע ליתיום מתכתי • איכות שיקוע ירודה של ליתיום מתכתי – אין SEI טוב • שיקוע על מתכות אינרטיות כמו ניקל או נחושת • - מכוסות בשכבות פסיביות של תחמוצות . • - ליתיום מתחיל לשקוע רק לאחר תגובה עם הממס והיווצרות שכבה פסיבית שאינה מוליכה אלקטרונים • שיקוע ליתיום על ליתיום מתכתי מסחרי • - מכוסה תמיד בשכבות פסיביות של אוקסידים, קרבונטים או נטרידים • - דרושה שכבת SEI טובה לשקוע איכותי של ליתיום על ליתיום מתכתי • - בתמיסת דיאוקסולן* נמצאה איכות שקוע טובה יחסית של ליתיום מתכתי *עבודה משותפת בר אילן ותדיראן- פרופסור דורון אורבך * חלון מתחים אינו מתאים לתאי ליתיום יון או לקתודת NCA
The TLM System • Tadiran’s Proprietary Innovative System • Lithium is coated in situ on carbon electrode • Coating thickness depends on ratio of cathode to carbon
Composite Coating Anode • Advantages • High anode capacity • up to 3860mAh/gr vs. 372mAh/gr for graphite • Very thin Li coating can be obtained • ( 1 µm or even thinner) • High anode mechanical strength • In situ coating
The TLM System • General Characteristics • - Independent 4 volt primary power source • - High power capability • - Low self discharge rate • - Wide operating temperature range • - High safety level • Designs: • - HP , MP , HE & UHP • Applications: • - High continuous current after long storage period
Experimental- TLM System • 4.1 Volt Hermetically sealed primary cell • Design: AA size jelly roll internal construction • Graphite & Lithium metal based anode • LiAlNiCoO2 based cathode • Micro porous Separator • Electrolyte : LiPF6 in carbonates mixture
Broaden of the TLM Products Line • New Member- High Energy High Power TLM 1550 HE Cell 1 Ampere Discharge 1550HE 1550MP 1550HP
Discharge Capability at RT TLM 1550HP - Performance
Storage Test @ RT for TLM 1550HP Average self discharge current 0.6 µA 12 % capacity loss in 15 years
Development of new TLM HE cell Much better in power capabilities compared to the HP cells
TLM 1550 HE @ 1A Discharge curves at various temperatures
Ultra High Power TLM Cell • TLM 1550 UHP
New R&D Member AA UHP cell Cell capacity at various currents and temperatures
Rate Capability of UHP AA Cell 20A @ RT 6A @ -20º C 3A @-40ºC