A batería de litio ten carga de batería de litio

A batería de litio é un tipo de batería que usa metal de litio ou aliaxe de litio como material de electrodo negativo e utiliza unha solución de electrólito non acuosa.A batería de litio presentada máis antigamente foi do gran inventor Edison.

Baterías de litio - Baterías de litio

batería de litio
A batería de litio é un tipo de batería que usa metal de litio ou aliaxe de litio como material de electrodo negativo e utiliza unha solución de electrólito non acuosa.A batería de litio presentada máis antigamente foi do gran inventor Edison.

Debido a que as propiedades químicas do metal de litio son moi activas, o procesamento, almacenamento e aplicación do metal de litio teñen requisitos ambientais moi altos.Polo tanto, hai moito tempo que non se usan baterías de litio.

Co desenvolvemento da tecnoloxía microelectrónica no século XX, os dispositivos miniaturizados están aumentando día a día, o que presenta altos requisitos para a subministración de enerxía.As baterías de litio entraron entón nunha etapa práctica a gran escala.

Utilizouse por primeira vez en marcapasos cardíacos.Debido a que a taxa de autodescarga das baterías de litio é moi baixa, a tensión de descarga é elevada.Permite implantar o marcapasos no corpo humano durante moito tempo.

As baterías de litio xeralmente teñen unha tensión nominal superior a 3,0 voltios e son máis adecuadas para fontes de alimentación de circuítos integrados.As baterías de dióxido de manganeso úsanse amplamente en ordenadores, calculadoras, cámaras e reloxos.

Co fin de desenvolver variedades con mellor rendemento, estudáronse diversos materiais.E despois fai produtos como nunca antes.Por exemplo, as baterías de dióxido de xofre de litio e as baterías de cloruro de tionilo de litio son moi distintivas.O seu material activo positivo tamén é un disolvente para o electrólito.Esta estrutura só está presente en sistemas electroquímicos non acuosos.Polo tanto, o estudo das baterías de litio tamén promoveu o desenvolvemento da teoría electroquímica dos sistemas non acuosos.Ademais do uso de diversos disolventes non acuosos, tamén se realizou investigacións sobre baterías de película fina de polímero.

En 1992, Sony desenvolveu con éxito baterías de iones de litio.A súa aplicación práctica reduce moito o peso e o volume dos dispositivos electrónicos portátiles como teléfonos móbiles e ordenadores portátiles.Amplíase moito o tempo de uso.Debido a que as baterías de ión-litio non conteñen metal pesado cromo, en comparación coas baterías de níquel-cromo, a contaminación ambiental redúcese moito.

1. Batería de ión-litio
As baterías de ión-litio divídense agora en dúas categorías: baterías de ión-litio líquido (LIB) e baterías de ión-litio de polímero (PLB).Entre elas, a batería de iones de litio líquido refírese á batería secundaria na que o composto de intercalación Li + é os electrodos positivos e negativos.O electrodo positivo selecciona o composto de litio LiCoO2 ou LiMn2O4, e o electrodo negativo selecciona o composto intercapa de litio-carbono.As baterías de ión-litio son unha forza motriz ideal para o desenvolvemento no século XXI debido á súa alta tensión de funcionamento, tamaño pequeno, peso lixeiro, alta enerxía, sen efecto de memoria, sen contaminación, baixa autodescarga e ciclo de vida longo.

2. Unha breve historia do desenvolvemento da batería de ión-litio
As baterías de litio e as baterías de ións de litio son novas baterías de alta enerxía desenvolvidas con éxito no século XX.O electrodo negativo desta batería é de litio metálico, e o electrodo positivo é MnO2, SOCL2, (CFx)n, etc. Púxose en uso na década de 1970.Debido á súa alta enerxía, alta tensión da batería, amplo rango de temperatura de funcionamento e longa vida útil, foi amplamente utilizado en pequenos electrodomésticos militares e civís, como teléfonos móbiles, ordenadores portátiles, cámaras de vídeo, cámaras, etc., parcialmente. substituíndo as pilas tradicionais..

3. Perspectivas de desenvolvemento das baterías de ión-litio
As baterías de iones de litio foron moi utilizadas en aparellos portátiles como ordenadores portátiles, cámaras de vídeo e comunicacións móbiles debido ás súas vantaxes funcionais únicas.A batería de iones de litio de gran capacidade desenvolvida agora foi probada en vehículos eléctricos, e calcúlase que se converterá nunha das principais fontes de enerxía dos vehículos eléctricos no século XXI e que se utilizará en satélites, aeroespacial e almacenamento de enerxía. .

4. A función básica da batería
(1) A tensión de circuíto aberto da batería
(2) Resistencia interna da batería
(3) A tensión de funcionamento da batería

(4) Tensión de carga
A tensión de carga refírese á tensión aplicada a ambos os extremos da batería pola fonte de alimentación externa cando se está cargando a batería secundaria.Os métodos básicos de carga inclúen a carga de corrente constante e a carga de tensión constante.En xeral, úsase carga de corrente constante e a súa característica é que a corrente de carga é estable durante o proceso de carga.A medida que avanza a carga, o material activo é recuperado, a área de reacción do electrodo redúcese continuamente e a polarización do motor aumenta gradualmente.

(5) Capacidade da batería
A capacidade da batería refírese á cantidade de electricidade obtida da batería, que normalmente se expresa en C, e a unidade adoita expresarse en Ah ou mAh.A capacidade é un obxectivo importante do rendemento eléctrico da batería.A capacidade da batería adoita dividirse en capacidade teórica, capacidade práctica e capacidade nominal.

A capacidade da batería está determinada pola capacidade dos electrodos.Se as capacidades dos electrodos non son iguais, a capacidade da batería depende do eléctrodo de menor capacidade, pero non é de ningún xeito a suma das capacidades dos electrodos positivos e negativos.

(6) Función de almacenamento e vida útil da batería
Unha das principais características das fontes de enerxía química é que poden liberar enerxía eléctrica cando están en uso e almacenar enerxía eléctrica cando non están en uso.A chamada función de almacenamento é a capacidade de manter a carga da batería secundaria.

No que respecta á batería secundaria, a vida útil é un parámetro importante para medir o rendemento da batería.Unha batería secundaria cárgase e descárgase unha vez, chamado ciclo (ou ciclo).Segundo un determinado criterio de carga e descarga, o número de veces de carga e descarga que pode soportar a batería antes de que a capacidade da batería alcance un determinado valor chámase ciclo de funcionamento da batería secundaria.As baterías de ión-litio teñen un excelente rendemento de almacenamento e un longo ciclo de vida.

Baterías de litio - Características
A. Alta densidade de enerxía
O peso da batería de ión-litio é a metade do da batería de níquel-cadmio ou níquel-hidróxeno da mesma capacidade, e o volume é do 40-50% da batería de níquel-cadmio e do 20-30% da batería de níquel-hidróxeno. .

B. Alta Tensión
A tensión de funcionamento dunha soa batería de ión-litio é de 3,7 V (valor medio), o que equivale a tres baterías de níquel-cadmio ou níquel-hidruro metálico conectadas en serie.

C. Sen contaminación
As baterías de ión-litio non conteñen metais nocivos como cadmio, chumbo e mercurio.

D. Non contén litio metálico
As baterías de ión-litio non conteñen litio metálico e, polo tanto, non están suxeitas a normativas como a prohibición de levar baterías de litio en avións de pasaxeiros.

E. Ciclo de vida alto
En condicións normais, as baterías de ión-litio poden ter máis de 500 ciclos de carga-descarga.

F. Sen efecto memoria
O efecto memoria refírese ao fenómeno de que a capacidade da batería de níquel-cadmio redúcese durante o ciclo de carga e descarga.As baterías de ión-litio non teñen este efecto.

G. Carga rápida
Usando un cargador de corrente constante e tensión constante cunha tensión nominal de 4,2 V pode cargar completamente a batería de iones de litio nunha ou dúas horas.

Batería de litio: principio e estrutura da batería de litio
1. Estrutura e principio de funcionamento da batería de ión-litio: a chamada batería de ión-litio refírese a unha batería secundaria composta por dous compostos que poden intercalar e desintercalar de forma reversible ións de litio como electrodos positivos e negativos.A xente chama a esta batería de iones de litio cun mecanismo único, que depende da transferencia de ións de litio entre os electrodos positivos e negativos para completar a operación de carga e descarga da batería, como "batería de mecedora", comunmente coñecida como "batería de litio". .Tome LiCoO2 como exemplo: (1) Cando a batería está cargada, os ións de litio son desintercalados do electrodo positivo e intercalados no electrodo negativo, e viceversa cando se descarga.Isto require que un electrodo estea en estado de intercalación de litio antes da montaxe.Xeralmente, selecciónase como electrodo positivo un óxido de metal de transición de intercalación de litio cun potencial superior a 3V en relación ao litio e estable no aire, como LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4, LiFePO4.(2) Para materiais que sexan electrodos negativos, seleccione compostos de litio intercalables cuxo potencial sexa o máis próximo posible ao potencial de litio.Por exemplo, varios materiais de carbono inclúen grafito natural, grafito sintético, fibra de carbono, carbono esférico mesofase, etc. (2+3x+5y)/2) etc.

batería de litio
2. A batería xeralmente inclúe: positivo, negativo, electrólito, separador, cable positivo, placa negativa, terminal central, material illante (illante), válvula de seguridade (ventilación de seguridade), anel de selado (xunta), PTC (terminal de control de temperatura positivo), funda de batería.Xeralmente, a xente está máis preocupada polo electrodo positivo, polo negativo e polo electrólito.

batería de litio
Comparación da estrutura da batería de iones de litio
Segundo os diferentes materiais do cátodo, divídese en ferro-litio, cobalto-litio, manganeso-litio, etc.;
A partir da clasificación da forma, xeralmente divídese en cilíndrico e cadrado, e os ións de polímero de litio tamén se poden facer en calquera forma;
Segundo os diferentes materiais electrolíticos utilizados nas baterías de ión-litio, as baterías de ión-litio pódense dividir en dúas categorías: baterías de ión-litio líquido (LIB) e baterías de ión-litio de estado sólido.PLIB) é unha especie de batería de iones de litio de estado sólido.

electrólito
Colector de corrente de barreira de carcasa/paquete
Batería de iones de litio líquido Aceiro inoxidable líquido, aluminio 25 μPE lámina de cobre e papel de aluminio polímero batería de ión-litio polímero coloidal película composta de aluminio/PP sen barreira ou lámina de cobre μPE única e papel de aluminio

Baterías de litio - A función das baterías de ión de litio

1. Alta densidade de enerxía
En comparación coas baterías NI/CD ou NI/MH da mesma capacidade, as baterías de iones de litio teñen un peso máis lixeiro e o seu volume de enerxía específica é de 1,5 a 2 veces a destes dous tipos de baterías.

2. Alta tensión
As baterías de ión-litio usan electrodos de litio que conteñen elementos altamente electronegativos para acadar voltaxes de terminais de ata 3,7 V, o que é tres veces a tensión das baterías NI/CD ou NI/MH.

3. Non contaminante, respectuoso co medio ambiente

4. Ciclo de vida longo
A vida útil supera as 500 veces

5. Alta capacidade de carga
As baterías de iones de litio poden descargarse continuamente cunha gran corrente, polo que esta batería pode ser utilizada en aparellos de alta potencia como cámaras e ordenadores portátiles.

6. Excelente seguridade
Debido ao uso de excelentes materiais de ánodo, superouse o problema do crecemento das dendritas de litio durante a carga da batería, o que mellora moito a seguridade das baterías de iones de litio.Ao mesmo tempo, selecciónanse accesorios especiais recuperables para garantir a seguridade da batería durante o uso.

Batería de litio: método de carga da batería de iones de litio
Método 1. Antes de que a batería de ión-litio saia da fábrica, o fabricante realizou un tratamento de activación e precargouse, polo que a batería de ión-litio ten enerxía residual e a batería de ión-litio cárgase segundo o período de axuste.Este período de axuste debe realizarse de 3 a 5 veces por completo.Descarga.
Método 2. Antes de cargar, a batería de iones de litio non necesita ser especialmente descargada.A descarga incorrecta dañará a batería.Ao cargar, intenta usar a carga lenta e reduce a carga rápida;o tempo non debe exceder as 24 horas.Só despois de que a batería teña sometido a tres ou cinco ciclos completos de carga e descarga, os seus produtos químicos internos "activaranse" completamente para un uso óptimo.
Método 3. Utilice o cargador orixinal ou un cargador de marca acreditada.Para baterías de litio, use un cargador especial para baterías de litio e siga as instrucións.En caso contrario, a batería estará danada ou mesmo arriscada.
Método 4. A batería recén comprada é de ión de litio, polo que as primeiras 3 a 5 veces de carga chámanse xeralmente período de axuste e debe cargarse durante máis de 14 horas para garantir que a actividade dos ións de litio estea totalmente activada.As baterías de ión-litio non teñen efecto memoria, pero teñen unha forte inercia.Deben estar totalmente activados para garantir o mellor rendemento en futuras aplicacións.
Método 5. A batería de ión-litio debe usar un cargador especial, se non, pode non chegar ao estado de saturación e afectar a súa función.Despois da carga, evite colocalo no cargador durante máis de 12 horas e separe a batería do produto electrónico móbil cando non se utilice durante moito tempo.

Batería de litio - uso
Co desenvolvemento da tecnoloxía microelectrónica no século XX, os dispositivos miniaturizados están aumentando día a día, o que presenta altos requisitos para a subministración de enerxía.As baterías de litio entraron entón nunha etapa práctica a gran escala.
Utilizouse por primeira vez en marcapasos cardíacos.Debido a que a taxa de autodescarga das baterías de litio é moi baixa, a tensión de descarga é elevada.Permite implantar o marcapasos no corpo humano durante moito tempo.
As baterías de litio xeralmente teñen unha tensión nominal superior a 3,0 voltios e son máis adecuadas para fontes de alimentación de circuítos integrados.As baterías de dióxido de manganeso úsanse amplamente en ordenadores, calculadoras, cámaras e reloxos.

Exemplo de aplicación
1. Hai moitos paquetes de baterías como substitutos para as reparacións de baterías: como as que se usan nos ordenadores portátiles.Despois da reparación, compróbase que cando este paquete de baterías está danado, só as baterías individuais teñen problemas.Pódese substituír por unha batería de litio unicélula adecuada.
2. Facendo un facho en miniatura de alto brillo O autor utilizou unha vez unha soa batería de litio de 3,6V1.6AH cun tubo emisor de luz branco super-brillo para facer un facho en miniatura, que é fácil de usar, compacto e fermoso.E debido á gran capacidade da batería, pódese usar durante media hora todas as noites de media, e leva máis de dous meses empregado sen cargar.
3. Fonte de alimentación alternativa de 3V

Porque a tensión da batería de litio de célula única é de 3,6 V.Polo tanto, só unha batería de litio pode substituír dúas baterías comúns para subministrar enerxía a pequenos electrodomésticos como radios, walkmans, cámaras, etc., que non só son lixeiros, senón que tamén duran moito tempo.

Material do ánodo da batería de iones de litio: titanato de litio

Pódese combinar con manganato de litio, materiais ternarios ou fosfato de ferro de litio e outros materiais positivos para formar baterías secundarias de iones de litio de 2,4 V ou 1,9 V.Ademais, tamén se pode usar como electrodo positivo para formar unha batería de litio de 1,5 V con batería secundaria de electrodo negativo de litio metálico ou aliaxe de litio.

Debido á alta seguridade, alta estabilidade, lonxevidade e características verdes do titanato de litio.Pódese prever que o material de titanato de litio converterase no material de electrodo negativo dunha nova xeración de baterías de ión de litio en 2-3 anos e será amplamente utilizado en novos vehículos eléctricos, motocicletas eléctricas e aqueles que requiran alta seguridade, alta estabilidade e ciclo longo.campo de aplicación.A tensión de funcionamento da batería de titanato de litio é de 2,4 V, a tensión máis alta é de 3,0 V e a corrente de carga é de ata 2 C.

Composición da batería de titanato de litio
Electrodo positivo: fosfato de ferro de litio, manganato de litio ou material ternario, manganato de níquel litio.
Electrodo negativo: material de titanato de litio.
Barreira: a actual barreira de batería de litio con carbono como electrodo negativo.
Electrolito: electrólito de batería de litio con carbono como electrodo negativo.
Carcasa de batería: carcasa de batería de litio con carbón como electrodo negativo.

As vantaxes das baterías de titanato de litio: a elección de vehículos eléctricos para substituír aos vehículos de combustible é a mellor opción para resolver a contaminación ambiental urbana.Entre elas, as baterías de iones de litio atraeron unha gran atención dos investigadores.Co fin de satisfacer os requisitos dos vehículos eléctricos para as baterías de iones de litio a bordo, a investigación e o desenvolvemento de materiais negativos con alta seguridade, bo rendemento e lonxevidade son os seus puntos quentes e dificultades.

Os electrodos negativos de baterías de ión-litio comerciais usan principalmente materiais de carbono, pero aínda hai algunhas desvantaxes na aplicación de baterías de litio que usan carbono como electrodo negativo:
1. As dendritas de litio son facilmente precipitadas durante a sobrecarga, o que provoca un curtocircuíto da batería e afecta a función de seguridade da batería de litio;
2. É fácil formar película SEI, o que resulta en baixa carga inicial e potencia de descarga e gran capacidade irreversible;
3. É dicir, a tensión da plataforma dos materiais de carbono é baixa (preto do litio metálico) e é fácil provocar a descomposición do electrólito, o que traerá riscos de seguridade.
4. No proceso de inserción e extracción de ións de litio, o volume cambia moito e a estabilidade do ciclo é pobre.

En comparación cos materiais de carbono, o tipo espinela Li4Ti5012 ten vantaxes significativas:
1. É un material de tensión cero e ten un bo rendemento de circulación;
2. A tensión de descarga é estable e o electrólito non se descompoñerá, mellorando o rendemento de seguridade das baterías de litio;
3. En comparación cos materiais de ánodo de carbono, o titanato de litio ten un alto coeficiente de difusión de ións de litio (2 * 10-8 cm2/s) e pódese cargar e descargar a un ritmo elevado.
4. O potencial do titanato de litio é maior que o do litio metálico puro, e non é fácil xerar dendritas de litio, o que proporciona unha base para garantir a seguridade das baterías de litio.

circuíto de mantemento
Consta de dous transistores de efecto de campo e un bloque integrado de mantemento dedicado S-8232.O tubo de control de sobrecarga FET2 e o tubo de control de sobredescarga FET1 están conectados en serie ao circuíto, e a tensión da batería é supervisada e controlada polo IC de mantemento.Cando a tensión da batería sobe a 4,2 V, o tubo de mantemento de sobrecarga FET1 apágase e finaliza a carga.Para evitar un mal funcionamento, xeralmente engádese un capacitor de retardo ao circuíto externo.Cando a batería está en estado descargado, a tensión da batería cae a 2,55.