Litiumbattery is 'n tipe battery wat litiummetaal of litiumlegering as die negatiewe elektrodemateriaal gebruik en 'n nie-waterige elektrolietoplossing gebruik.Die vroegste voorgestelde litiumbattery kom van die groot uitvinder Edison.
Litiumbatterye – Litiumbatterye
litium battery
Litiumbattery is 'n tipe battery wat litiummetaal of litiumlegering as die negatiewe elektrodemateriaal gebruik en 'n nie-waterige elektrolietoplossing gebruik.Die vroegste voorgestelde litiumbattery kom van die groot uitvinder Edison.
Omdat die chemiese eienskappe van litiummetaal baie aktief is, het die verwerking, berging en toediening van litiummetaal baie hoë omgewingsvereistes.Daarom word litiumbatterye lanklaas gebruik.
Met die ontwikkeling van mikro-elektroniese tegnologie in die twintigste eeu, neem geminiaturiseerde toestelle daagliks toe, wat hoë vereistes vir kragvoorsiening stel.Litiumbatterye het toe 'n grootskaalse praktiese stadium betree.
Dit is die eerste keer in hartpasaangeërs gebruik.Omdat die selfontladingstempo van litiumbatterye uiters laag is, is die ontladingsspanning steil.Dit maak dit moontlik om die pasaangeër vir 'n lang tyd in die menslike liggaam in te plant.
Litiumbatterye het oor die algemeen 'n nominale spanning hoër as 3,0 volt en is meer geskik vir geïntegreerde stroombaankragbronne.Mangaandioksiedbatterye word wyd gebruik in rekenaars, sakrekenaars, kameras en horlosies.
Ten einde variëteite met beter prestasie te ontwikkel, is verskeie materiale bestudeer.En maak dan produkte soos nog nooit tevore nie.Byvoorbeeld, litium swaeldioksied batterye en litium thioniel chloried batterye is baie kenmerkend.Hul positiewe aktiewe materiaal is ook 'n oplosmiddel vir die elektroliet.Hierdie struktuur is slegs teenwoordig in nie-waterige elektrochemiese stelsels.Daarom het die studie van litiumbatterye ook die ontwikkeling van die elektrochemiese teorie van nie-waterige sisteme bevorder.Benewens die gebruik van verskeie nie-waterige oplosmiddels, is navorsing oor polimeer dunfilmbatterye ook gedoen.
In 1992 het Sony suksesvol litium-ioon-batterye ontwikkel.Die praktiese toepassing daarvan verminder die gewig en volume van draagbare elektroniese toestelle soos selfone en notaboekrekenaars aansienlik.Die gebruikstyd word aansienlik verleng.Omdat litium-ioonbatterye nie swaarmetaalchroom bevat nie, in vergelyking met nikkel-chroombatterye, word die besoedeling van die omgewing aansienlik verminder.
1. Litium-ioon battery
Litiumioonbatterye word nou in twee kategorieë verdeel: vloeibare litiumioonbatterye (LIB's) en polimeerlitiumioonbatterye (PLB's).Onder hulle verwys die vloeibare litiumioonbattery na die sekondêre battery waarin die Li + interkalasieverbinding die positiewe en negatiewe elektrodes is.Die positiewe elektrode kies litiumverbinding LiCoO2 of LiMn2O4, en die negatiewe elektrode kies litium-koolstof-tussenlaagverbinding.Litium-ioonbatterye is 'n ideale dryfkrag vir ontwikkeling in die 21ste eeu vanweë hul hoë bedryfsspanning, klein grootte, ligte gewig, hoë energie, geen geheue-effek, geen besoedeling, lae selfontlading en lang sikluslewe.
2. 'n Kort geskiedenis van litium-ioon battery ontwikkeling
Litiumbatterye en litiumioonbatterye is nuwe hoë-energiebatterye wat suksesvol in die 20ste eeu ontwikkel is.Die negatiewe elektrode van hierdie battery is metaallitium, en die positiewe elektrode is MnO2, SOCL2, (CFx)n, ens. Dit is in die 1970's in praktiese gebruik geneem.As gevolg van sy hoë energie, hoë batteryspanning, wye bedryfstemperatuurreeks en lang bergingslewe, is dit wyd gebruik in militêre en burgerlike klein elektriese toestelle, soos selfone, draagbare rekenaars, videokameras, kameras, ens., gedeeltelik. tradisionele batterye te vervang..
3. Ontwikkelingsvooruitsigte van litium-ioonbatterye
Litium-ioonbatterye is wyd gebruik in draagbare toestelle soos skootrekenaars, videokameras en mobiele kommunikasie vanweë hul unieke funksionele voordele.Die litium-ioonbattery met groot kapasiteit wat nou ontwikkel is, is in elektriese voertuie getoets, en daar word beraam dat dit een van die primêre kragbronne vir elektriese voertuie in die 21ste eeu sal word en in satelliete, lugvaart en energieberging gebruik sal word. .
4. Die basiese funksie van die battery
(1) Die oopbaanspanning van die battery
(2) Interne weerstand van die battery
(3) Die bedryfspanning van die battery
(4) Laaispanning
Die laaispanning verwys na die spanning wat aan beide kante van die battery toegepas word deur die eksterne kragtoevoer wanneer die sekondêre battery gelaai word.Die basiese metodes van laai sluit in konstante stroomlaai en konstante spanningslaai.Oor die algemeen word konstante stroomlaai gebruik, en die kenmerk daarvan is dat die laaistroom stabiel is tydens die laaiproses.Soos die laai vorder, word die aktiewe materiaal herwin, die elektrode reaksie area word voortdurend verminder, en die polarisasie van die motor word geleidelik verhoog.
(5) Batterykapasiteit
Batterykapasiteit verwys na die hoeveelheid elektrisiteit wat van die battery verkry word, wat gewoonlik deur C uitgedruk word, en die eenheid word gewoonlik uitgedruk deur Ah of mAh.Kapasiteit is 'n belangrike doelwit van battery-elektriese werkverrigting.Die kapasiteit van die battery word gewoonlik verdeel in teoretiese kapasiteit, praktiese kapasiteit en gegradeerde kapasiteit.
Die batterykapasiteit word bepaal deur die kapasiteit van die elektrodes.As die kapasiteit van die elektrodes nie gelyk is nie, hang die kapasiteit van die battery af van die elektrode met die kleiner kapasiteit, maar dit is geensins die som van die kapasiteit van die positiewe en negatiewe elektrodes nie.
(6) Bergingsfunksie en lewensduur van die battery
Een van die primêre kenmerke van chemiese kragbronne is dat hulle elektriese energie kan vrystel wanneer dit gebruik word en elektriese energie kan stoor wanneer dit nie gebruik word nie.Die sogenaamde bergingsfunksie is die vermoë om laai vir die sekondêre battery te handhaaf.
Wat die sekondêre battery betref, is die dienslewe 'n belangrike parameter om die batteryprestasie te meet.'n Sekondêre battery word een keer gelaai en ontlaai, 'n siklus (of siklus) genoem.Onder 'n sekere laai- en ontlaaimaatstaf word die aantal laai- en ontlaaitye wat die battery kan weerstaan voordat die batterykapasiteit 'n sekere waarde bereik, die bedryfsiklus van die sekondêre battery genoem.Litium-ioonbatterye het uitstekende bergingswerkverrigting en lang sikluslewe.
Litiumbatterye – Kenmerke
A. Hoë energiedigtheid
Die gewig van die litium-ioonbattery is die helfte van dié van die nikkel-kadmium- of nikkel-waterstofbattery met dieselfde kapasiteit, en die volume is 40-50% van die nikkel-kadmium en 20-30% van die nikkel-waterstofbattery .
B. Hoëspanning
Die bedryfspanning van ’n enkele litiumioonbattery is 3,7V (gemiddelde waarde), wat gelykstaande is aan drie nikkel-kadmium- of nikkel-metaalhidriedbatterye wat in serie gekoppel is.
C. Geen besoedeling nie
Litiumioonbatterye bevat nie skadelike metale soos kadmium, lood en kwik nie.
D. Bevat nie metaallitium nie
Litiumioonbatterye bevat nie metaallitium nie en is dus nie onderhewig aan regulasies soos die verbod op die vervoer van litiumbatterye op passasiersvliegtuie nie.
E. Hoë siklus lewe
Onder normale toestande kan litiumioonbatterye meer as 500 laai-ontladingsiklusse hê.
F. Geen geheue-effek nie
Die geheue-effek verwys na die verskynsel dat die kapasiteit van die nikkel-kadmiumbattery tydens die laai- en ontlaaisiklus verminder word.Litiumioonbatterye het nie hierdie effek nie.
G. Vinnige laai
Deur 'n konstante stroom en konstante spanning laaier met 'n nominale spanning van 4.2V te gebruik, kan die litiumioonbattery binne een tot twee uur ten volle laai.
Litiumbattery – Beginsel en struktuur van litiumbattery
1. Struktuur en werkingsbeginsel van litiumioonbattery: Die sogenaamde litiumioonbattery verwys na 'n sekondêre battery wat bestaan uit twee verbindings wat litiumione omkeerbaar kan interkaleer en deinterkaleer as positiewe en negatiewe elektrodes.Mense noem hierdie litiumioonbattery met 'n unieke meganisme, wat staatmaak op die oordrag van litiumione tussen die positiewe en negatiewe elektrodes om die batterylading en -ontlading te voltooi, as 'n "skommelstoelbattery", algemeen bekend as "litiumbattery". .Neem LiCoO2 as 'n voorbeeld: (1) Wanneer die battery gelaai is, word litiumione van die positiewe elektrode gedeinterkaleer en in die negatiewe elektrode geïntegreer, en omgekeerd wanneer dit ontlaai word.Dit vereis dat 'n elektrode in 'n toestand van litium-interkalasie moet wees voor montering.Oor die algemeen word 'n litium-interkalasie-oorgangsmetaaloksied met 'n potensiaal groter as 3V relatief tot litium en stabiel in lug gekies as die positiewe elektrode, soos LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4, LiFePO4.(2) Vir materiale wat negatiewe elektrodes is, kies interkaleerbare litiumverbindings waarvan die potensiaal so na as moontlik aan die litiumpotensiaal is.Verskeie koolstofmateriale sluit byvoorbeeld natuurlike grafiet, sintetiese grafiet, koolstofvesel, mesofase sferiese koolstof, ens. en metaaloksiede in, insluitend SnO, SnO2, Tin saamgestelde oksied SnBxPyOz (x=0.4～0.6, y=0.6～0.4, z= (2+3x+5j)/2) ens.
litium battery
2. Die battery sluit gewoonlik in: positief, negatief, elektroliet, skeier, positiewe lood, negatiewe plaat, sentrale terminaal, isolasiemateriaal (isolator), veiligheidsklep (veiligheidsventilasie), seëlring (pakking), PTC (positiewe temperatuurbeheerterminaal), batterykas.Oor die algemeen is mense meer bekommerd oor die positiewe elektrode, die negatiewe elektrode en die elektroliet.
litium battery
Litium-ioon battery struktuur vergelyking
Volgens verskillende katode-materiale word dit verdeel in ysterlitium, koballitium, mangaanlitium, ens .;
Uit die vormklassifikasie word dit oor die algemeen in silindriese en vierkantige verdeel, en polimeer litiumione kan ook in enige vorm gemaak word;
Volgens die verskillende elektrolietmateriale wat in litiumioonbatterye gebruik word, kan litiumioonbatterye in twee kategorieë verdeel word: vloeibare litiumioonbatterye (LIB) en vastestof litiumioonbatterye.PLIB) is 'n soort vaste-toestand litium-ioon battery.
elektroliet
Dop/Pakketversperring Stroomversamelaar
Vloeibare litiumioonbattery Vloeibare vlekvrye staal, aluminium 25μPE koperfoelie en aluminiumfoelie polimeer litiumioonbattery kolloïdale polimeer aluminium/PP saamgestelde film sonder versperring of enkel μPE koperfoelie en aluminiumfoelie
Litiumbatterye – Die funksie van litiumioonbatterye
1. Hoë energiedigtheid
In vergelyking met NI/CD- of NI/MH-batterye van dieselfde kapasiteit, is litium-ioonbatterye ligter in gewig, en hul volume spesifieke energie is 1,5 tot 2 keer dié van hierdie twee tipes batterye.
2. Hoë spanning
Litiumioonbatterye gebruik hoogs elektronegatiewe elementbevattende litiumelektrodes om terminaalspannings so hoog as 3,7V te bereik, wat drie keer die spanning van NI/CD of NI/MH-batterye is.
3. Nie-besoedelend, omgewingsvriendelik
4. Lang siklus lewe
Die lewensduur oorskry 500 keer
5. Hoë vragvermoë
Litium-ioonbatterye kan voortdurend met 'n groot stroom ontlaai word, sodat hierdie battery in hoëkragtoestelle soos kameras en skootrekenaars gebruik kan word.
6. Uitstekende sekuriteit
As gevolg van die gebruik van uitstekende anodemateriaal, word die probleem van litiumdendrietgroei tydens batterylaai oorkom, wat die veiligheid van litiumioonbatterye aansienlik verbeter.Terselfdertyd word spesiale herwinbare bykomstighede gekies om die veiligheid van die battery tydens gebruik te verseker.
Litiumbattery – Litiumioonbattery laai metode
Metode 1. Voordat die litiumioonbattery die fabriek verlaat, het die vervaardiger aktiveringsbehandeling uitgevoer en vooraf gelaai, dus het die litiumioonbattery oorblywende krag, en die litiumioonbattery word volgens die aanpassingsperiode gelaai.Hierdie aanpassingsperiode moet 3 tot 5 keer volledig uitgevoer word.Ontslag.
Metode 2. Voor laai hoef die litium-ioonbattery nie spesiaal ontlaai te word nie.Onbehoorlike ontlading sal die battery beskadig.Wanneer jy laai, probeer stadige laai gebruik en verminder vinnige laai;die tyd moet nie 24 uur oorskry nie.Eers nadat die battery drie tot vyf volledige laai- en ontladingsiklusse ondergaan het, sal sy interne chemikalieë ten volle "geaktiveer" wees vir optimale gebruik.
Metode 3. Gebruik asseblief die oorspronklike laaier of 'n betroubare handelsmerklaaier.Vir litiumbatterye, gebruik 'n spesiale laaier vir litiumbatterye en volg die instruksies.Andersins sal die battery beskadig word of selfs in gevaar gestel word.
Metode 4. Die nuutgekoopte battery is litiumioon, dus die eerste 3 tot 5 keer van laai word gewoonlik die aanpassingsperiode genoem, en dit moet vir meer as 14 uur gelaai word om te verseker dat die aktiwiteit van litiumione ten volle geaktiveer is.Litiumioonbatterye het geen geheue-effek nie, maar het sterk traagheid.Hulle moet ten volle geaktiveer word om die beste werkverrigting in toekomstige toepassings te verseker.
Metode 5. Die litium-ioonbattery moet 'n spesiale laaier gebruik, anders mag dit nie die versadigingstoestand bereik nie en sy funksie beïnvloed.Na laai, vermy om dit vir meer as 12 uur op die laaier te plaas, en skei die battery van die mobiele elektroniese produk wanneer dit vir 'n lang tyd nie gebruik word nie.
Litiumbattery – gebruik
Met die ontwikkeling van mikro-elektroniese tegnologie in die twintigste eeu, neem geminiaturiseerde toestelle daagliks toe, wat hoë vereistes vir kragvoorsiening stel.Litiumbatterye het toe 'n grootskaalse praktiese stadium betree.
Dit is die eerste keer in hartpasaangeërs gebruik.Omdat die selfontladingstempo van litiumbatterye uiters laag is, is die ontladingsspanning steil.Dit maak dit moontlik om die pasaangeër vir 'n lang tyd in die menslike liggaam in te plant.
Litiumbatterye het oor die algemeen 'n nominale spanning hoër as 3,0 volt en is meer geskik vir geïntegreerde stroombaankragbronne.Mangaandioksiedbatterye word wyd gebruik in rekenaars, sakrekenaars, kameras en horlosies.
Toepassingsvoorbeeld
1. Daar is baie batterypakke as vervangings vir batterypakherstelwerk: soos dié wat in notaboekrekenaars gebruik word.Na herstel word gevind dat wanneer hierdie batterypak beskadig is, slegs individuele batterye probleme het.Dit kan met 'n geskikte enkelsel-litiumbattery vervang word.
2. Maak 'n hoë-helderheid miniatuur flits Die skrywer het eenkeer 'n enkele 3.6V1.6AH litiumbattery met 'n wit superhelderheid liguitstralende buis gebruik om 'n miniatuur flits te maak, wat maklik is om te gebruik, kompak en pragtig is.En vanweë die groot batterykapasiteit kan dit gemiddeld elke aand ’n halfuur lank gebruik word, en word dit vir meer as twee maande gebruik sonder om te laai.
3. Alternatiewe 3V kragtoevoer
Omdat die enkelsel-litiumbatteryspanning 3,6V is.Daarom kan net een litiumbattery twee gewone batterye vervang om krag te voorsien aan klein huishoudelike toestelle soos radio's, walkmans, kameras, ens., wat nie net lig in gewig is nie, maar ook lank hou.
Litium-ioon battery anode materiaal – litium titanaat
Dit kan gekombineer word met litiummanganaat, ternêre materiale of litiumysterfosfaat en ander positiewe materiale om 2,4V of 1,9V litiumioon sekondêre batterye te vorm.Daarbenewens kan dit ook as 'n positiewe elektrode gebruik word om 'n 1.5V litiumbattery met metaallitium of litiumlegering negatiewe elektrode sekondêre battery te vorm.
As gevolg van die hoë veiligheid, hoë stabiliteit, lang lewe en groen eienskappe van litiumtitanaat.Daar kan voorspel word dat litiumtitanaatmateriaal binne 2-3 jaar die negatiewe elektrodemateriaal van 'n nuwe generasie litiumioonbatterye sal word en wyd gebruik sal word in nuwe kragvoertuie, elektriese motorfietse en dié wat hoë veiligheid, hoë stabiliteit en lang siklus vereis.toepassingsveld.Die bedryfspanning van litiumtitanaatbattery is 2.4V, die hoogste spanning is 3.0V, en die laaistroom is tot 2C.
Litium titanaat battery samestelling
Positiewe elektrode: litium yster fosfaat, litium manganaat of drieledige materiaal, litium nikkel manganaat.
Negatiewe elektrode: litiumtitanaatmateriaal.
Versperring: Die huidige litiumbatteryversperring met koolstof as die negatiewe elektrode.
Elektroliet: Litiumbattery-elektroliet met koolstof as die negatiewe elektrode.
Batteryhouer: Litiumbatterykas met koolstof as die negatiewe elektrode.
Die voordele van litiumtitanaatbatterye: die keuse van elektriese voertuie om brandstofvoertuie te vervang is die beste keuse om stedelike omgewingsbesoedeling op te los.Onder hulle het litium-ioon-kragbatterye uitgebreide aandag van navorsers getrek.Ten einde te voldoen aan die vereistes van elektriese voertuie vir aan boord litium-ioon krag batterye, navorsing en ontwikkeling Negatiewe materiale met 'n hoë veiligheid, goeie koers werkverrigting en lang lewe is sy hot spots en probleme.
Kommersiële litium-ioon battery negatiewe elektrodes gebruik hoofsaaklik koolstof materiale, maar daar is steeds 'n paar nadele in die toepassing van litium batterye wat koolstof as die negatiewe elektrode gebruik:
1. Litiumdendriete word maklik neergeslag tydens oorlaai, wat 'n kortsluiting van die battery tot gevolg het en die veiligheidsfunksie van die litiumbattery beïnvloed;
2. Dit is maklik om SEI-film te vorm, wat lei tot lae aanvanklike lading en ontladingskrag en groot onomkeerbare kapasiteit;
3. Dit wil sê, die platformspanning van koolstofmateriale is laag (naby metaallitium), en dit is maklik om die ontbinding van die elektroliet te veroorsaak, wat sekuriteitsrisiko's sal meebring.
4. In die proses van litiumiooninvoeging en -ekstraksie verander die volume baie, en die siklusstabiliteit is swak.
In vergelyking met koolstofmateriale het spineltipe Li4Ti5012 aansienlike voordele:
1. Dit is geen spanningsmateriaal en het goeie sirkulasieprestasie;
2. Die ontladingsspanning is stabiel, en die elektroliet sal nie ontbind nie, wat die veiligheidsprestasie van litiumbatterye verbeter;
3. In vergelyking met koolstofanodemateriale, het litiumtitanaat 'n hoë litiumioondiffusiekoëffisiënt (2*10-8cm2/s), en kan teen 'n hoë tempo gelaai en ontlaai word.
4. Die potensiaal van litiumtitanaat is hoër as dié van suiwer metaallitium, en dit is nie maklik om litiumdendriete te genereer nie, wat 'n basis bied om die veiligheid van litiumbatterye te verseker.
onderhoud kring
Dit bestaan uit twee veldeffektransistors en 'n toegewyde onderhoudsgeïntegreerde blok S-8232.Die oorlaaibeheerbuis FET2 en die oorontladingsbeheerbuis FET1 is in serie aan die stroombaan gekoppel, en die batteryspanning word gemonitor en beheer deur die onderhoud-IC.Wanneer die batteryspanning tot 4.2V styg, word die oorlaai-onderhoudsbuis FET1 afgeskakel, en die laai word beëindig.Om wanfunksionering te vermy, word 'n vertragingskondensator gewoonlik by die eksterne stroombaan gevoeg.Wanneer die battery in 'n ontlaai toestand is, daal die batteryspanning tot 2,55.
Postyd: 30-Mrt-2023