Lithiumbatteri er en type batteri, der bruger lithiummetal eller lithiumlegering som negativt elektrodemateriale og bruger en ikke-vandig elektrolytopløsning.Det tidligst præsenterede lithiumbatteri kom fra den store opfinder Edison.
Lithium batterier – Lithium batterier
lithium batteri
Lithiumbatteri er en type batteri, der bruger lithiummetal eller lithiumlegering som negativt elektrodemateriale og bruger en ikke-vandig elektrolytopløsning.Det tidligst præsenterede lithiumbatteri kom fra den store opfinder Edison.
Fordi de kemiske egenskaber af lithiummetal er meget aktive, har forarbejdning, opbevaring og anvendelse af lithiummetal meget høje miljøkrav.Derfor har lithium-batterier ikke været brugt i lang tid.
Med udviklingen af mikroelektronikteknologi i det tyvende århundrede vokser miniaturiserede enheder dag for dag, hvilket stiller høje krav til strømforsyning.Lithium-batterier er så gået ind i en storstilet praktisk fase.
Det blev først brugt i pacemakere.Fordi selvafladningshastigheden for lithiumbatterier er ekstremt lav, er afladningsspændingen stejl.Det gør det muligt at implantere pacemakeren i menneskekroppen i lang tid.
Lithium-batterier har generelt en nominel spænding højere end 3,0 volt og er mere velegnede til integrerede kredsløbsstrømforsyninger.Mangandioxid-batterier er meget udbredt i computere, lommeregnere, kameraer og ure.
For at udvikle sorter med bedre ydeevne er forskellige materialer blevet undersøgt.Og lav så produkter som aldrig før.For eksempel er lithiumsvovldioxidbatterier og lithiumthionylchloridbatterier meget karakteristiske.Deres positive aktive materiale er også et opløsningsmiddel for elektrolytten.Denne struktur er kun til stede i ikke-vandige elektrokemiske systemer.Derfor har undersøgelsen af lithiumbatterier også fremmet udviklingen af den elektrokemiske teori om ikke-vandige systemer.Ud over brugen af forskellige ikke-vandige opløsningsmidler er der også udført forskning i polymer tyndfilmsbatterier.
I 1992 udviklede Sony med succes lithium-ion-batterier.Dens praktiske anvendelse reducerer i høj grad vægten og volumen af bærbare elektroniske enheder såsom mobiltelefoner og bærbare computere.Brugstiden forlænges kraftigt.Fordi lithium-ion-batterier ikke indeholder tungmetal-chrom sammenlignet med nikkel-chrom-batterier, reduceres forureningen til miljøet betydeligt.
1. Lithium-ion batteri
Lithium-ion-batterier er nu opdelt i to kategorier: flydende lithium-ion-batterier (LIB'er) og polymer lithium-ion-batterier (PLB'er).Blandt dem refererer det flydende lithium-ion-batteri til det sekundære batteri, hvori Li + interkalationsforbindelsen er de positive og negative elektroder.Den positive elektrode vælger lithiumforbindelse LiCoO2 eller LiMn2O4, og den negative elektrode vælger lithium-carbon-mellemlagsforbindelse.Lithium-ion-batterier er en ideel drivkraft for udvikling i det 21. århundrede på grund af deres høje driftsspænding, lille størrelse, lette vægt, høje energi, ingen hukommelseseffekt, ingen forurening, lave selvafladning og lange cykluslevetid.
2. En kort historie om udvikling af lithium-ion-batterier
Lithium-batterier og lithium-ion-batterier er nye højenergibatterier udviklet med succes i det 20. århundrede.Den negative elektrode på dette batteri er metallithium, og den positive elektrode er MnO2, SOCL2, (CFx)n osv. Den blev taget i brug i 1970'erne.På grund af dets høje energi, høje batterispænding, brede driftstemperaturområde og lange lagringslevetid er det blevet meget brugt i militære og civile små elektriske apparater, såsom mobiltelefoner, bærbare computere, videokameraer, kameraer osv., delvist. udskiftning af traditionelle batterier..
3. Udviklingsmuligheder for lithium-ion-batterier
Lithium-ion-batterier er blevet meget brugt i bærbare apparater såsom bærbare computere, videokameraer og mobilkommunikation på grund af deres unikke funktionelle fordele.Det nu udviklede lithium-ion-batteri med stor kapacitet er blevet afprøvet i elektriske køretøjer, og det anslås, at det vil blive en af de primære strømkilder til elektriske køretøjer i det 21. århundrede og vil blive brugt i satellitter, rumfart og energilagring .
4. Batteriets grundlæggende funktion
(1) Batteriets tomgangsspænding
(2) Batteriets indre modstand
(3) Batteriets driftsspænding
(4) Ladespænding
Ladespændingen refererer til den spænding, der påføres begge ender af batteriet af den eksterne strømforsyning, når det sekundære batteri oplades.De grundlæggende metoder til opladning omfatter konstant strømopladning og konstantspændingsopladning.Generelt anvendes konstant strømopladning, og dens karakteristik er, at ladestrømmen er stabil under opladningsprocessen.Efterhånden som opladningen skrider frem, genvindes det aktive materiale, elektrodereaktionsområdet reduceres kontinuerligt, og motorens polarisering øges gradvist.
(5) Batterikapacitet
Batterikapacitet refererer til mængden af elektricitet opnået fra batteriet, som normalt udtrykkes ved C, og enheden er normalt udtrykt ved Ah eller mAh.Kapacitet er et vigtigt mål for batteriets elektriske ydeevne.Batteriets kapacitet er normalt opdelt i teoretisk kapacitet, praktisk kapacitet og nominel kapacitet.
Batterikapaciteten bestemmes af elektrodernes kapacitet.Hvis elektrodernes kapacitet ikke er ens, afhænger batteriets kapacitet af elektroden med den mindre kapacitet, men det er på ingen måde summen af kapaciteterne af de positive og negative elektroder.
(6) Opbevaringsfunktion og batteriets levetid
En af de primære egenskaber ved kemiske strømkilder er, at de kan frigive elektrisk energi, når de er i brug, og lagre elektrisk energi, når de ikke er i brug.Den såkaldte lagringsfunktion er muligheden for at opretholde opladningen til det sekundære batteri.
Med hensyn til det sekundære batteri er levetiden en vigtig parameter for at måle batteriets ydeevne.Et sekundært batteri oplades og aflades én gang, kaldet en cyklus (eller cyklus).Under et bestemt op- og afladningskriterium kaldes antallet af op- og afladningstider, som batteriet kan modstå, før batterikapaciteten når en vis værdi, for det sekundære batteris driftscyklus.Lithium-ion-batterier har fremragende opbevaringsydelse og lang levetid.
Lithium batterier – funktioner
A. Høj energitæthed
Vægten af lithium-ion-batteriet er halvdelen af nikkel-cadmium- eller nikkel-hydrogen-batteriet med samme kapacitet, og volumenet er 40-50% af nikkel-cadmium og 20-30% af nikkel-hydrogen-batteriet .
B. Højspænding
Driftsspændingen for et enkelt lithium-ion-batteri er 3,7V (gennemsnitsværdi), hvilket svarer til tre nikkel-cadmium- eller nikkel-metalhydrid-batterier forbundet i serie.
C. Ingen forurening
Lithium-ion-batterier indeholder ikke skadelige metaller som cadmium, bly og kviksølv.
D. Indeholder ikke metallisk lithium
Lithium-ion-batterier indeholder ikke metallisk lithium og er derfor ikke underlagt regler som f.eks. forbuddet mod at medbringe lithium-batterier på passagerfly.
E. Høj cyklus levetid
Under normale forhold kan lithium-ion-batterier have mere end 500 opladnings-afladningscyklusser.
F. Ingen hukommelseseffekt
Hukommelseseffekten refererer til det fænomen, at kapaciteten af nikkel-cadmium-batteriet reduceres under opladnings- og afladningscyklussen.Lithium-ion-batterier har ikke denne effekt.
G. Hurtig opladning
Ved at bruge en konstant strøm- og konstantspændingsoplader med en nominel spænding på 4,2V kan lithium-ion-batteriet oplades fuldt ud på en til to timer.
Lithium-batteri - Lithium-batteriets princip og struktur
1. Struktur og arbejdsprincip for lithium-ion-batteri: Det såkaldte lithium-ion-batteri refererer til et sekundært batteri sammensat af to forbindelser, der reversibelt kan interkalere og deintercalate lithium-ioner som positive og negative elektroder.Folk kalder dette lithium-ion-batteri med en unik mekanisme, der er afhængig af overførsel af lithium-ioner mellem de positive og negative elektroder for at fuldføre batteriets opladning og afladning, som et "gyngestolsbatteri", almindeligvis kendt som "lithiumbatteri" .Tag LiCoO2 som et eksempel: (1) Når batteriet er opladet, deinterkaleres lithiumioner fra den positive elektrode og indlejres i den negative elektrode og omvendt ved afladning.Dette kræver, at en elektrode er i en tilstand af lithium-interkalation før samling.Generelt vælges et lithiuminterkalationsovergangsmetaloxid med et potentiale større end 3V i forhold til lithium og stabilt i luft som den positive elektrode, såsom LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4, LiFePO4.(2) For materialer, der er negative elektroder, skal du vælge intercalable lithiumforbindelser, hvis potentiale er så tæt på lithiumpotentialet som muligt.For eksempel omfatter forskellige kulstofmaterialer naturlig grafit, syntetisk grafit, kulfiber, mesofase sfærisk kulstof osv. og metaloxider, herunder SnO, SnO2, Tin-kompositoxid SnBxPyOz (x=0,4~0,6, y=0,6~0,4, z= (2+3x+5y)/2) osv.
lithium batteri
2. Batteriet omfatter generelt: positiv, negativ, elektrolyt, separator, positiv ledning, negativ plade, central terminal, isoleringsmateriale (isolator), sikkerhedsventil (sikkerhedsventil), tætningsring (pakning), PTC (positiv temperaturkontrolterminal), batterikasse.Generelt er folk mere bekymrede over den positive elektrode, den negative elektrode og elektrolytten.
lithium batteri
Sammenligning af lithium-ion batteristruktur
Ifølge forskellige katodematerialer er det opdelt i jernlithium, koboltlithium, manganlithium osv.;
Fra formklassificeringen er den generelt opdelt i cylindrisk og firkantet, og polymerlithiumioner kan også laves i enhver form;
I henhold til de forskellige elektrolytmaterialer, der bruges i lithium-ion-batterier, kan lithium-ion-batterier opdeles i to kategorier: flydende lithium-ion-batterier (LIB) og solid-state lithium-ion-batterier.PLIB) er en slags solid-state lithium-ion batteri.
elektrolyt
Skal/pakkespærre Strømaftager
Flydende lithium-ion batteri Flydende rustfrit stål, aluminium 25μPE kobberfolie og aluminiumsfolie polymer lithium-ion batteri kolloid polymer aluminium/PP kompositfilm uden barriere eller enkelt μPE kobberfolie og aluminiumsfolie
Lithium-batterier – Lithium-ion-batteriers funktion
1. Høj energitæthed
Sammenlignet med NI/CD- eller NI/MH-batterier med samme kapacitet er lithium-ion-batterier lettere i vægt, og deres volumenspecifikke energi er 1,5 til 2 gange større end disse to typer batterier.
2. Højspænding
Lithium-ion-batterier bruger meget elektronegative element-holdige lithium-elektroder til at opnå terminalspændinger så høje som 3,7V, hvilket er tre gange spændingen af NI/CD- eller NI/MH-batterier.
3. Ikke-forurenende, miljøvenlig
4. Lang levetid
Levetiden overstiger 500 gange
5. Høj belastningskapacitet
Lithium-ion-batterier kan kontinuerligt aflades med stor strøm, så dette batteri kan bruges i højeffektapparater som kameraer og bærbare computere.
6. Fremragende sikkerhed
På grund af brugen af fremragende anodematerialer er problemet med lithiumdendritvækst under batteriopladning overvundet, hvilket i høj grad forbedrer sikkerheden ved lithium-ion-batterier.Samtidig er der udvalgt særligt genopretteligt tilbehør for at sikre batteriets sikkerhed under brug.
Lithium batteri - Lithium ion batteri opladningsmetode
Metode 1. Inden lithium-ion-batteriet forlader fabrikken, har producenten foretaget aktiveringsbehandling og foropladet, så lithium-ion-batteriet har reststrøm, og lithium-ion-batteriet oplades efter justeringsperioden.Denne tilpasningsperiode skal udføres 3 til 5 gange fuldstændigt.Udledning.
Metode 2. Før opladning skal lithium-ion-batteriet ikke aflades specielt.Forkert afladning vil beskadige batteriet.Når du oplader, skal du prøve at bruge langsom opladning og reducere hurtig opladning;tiden bør ikke overstige 24 timer.Først efter at batteriet har gennemgået tre til fem komplette opladnings- og afladningscyklusser, vil dets interne kemikalier være fuldt "aktiveret" for optimal brug.
Metode 3. Brug venligst den originale oplader eller en oplader af anerkendt mærke.Til lithiumbatterier skal du bruge en speciel oplader til lithiumbatterier og følge instruktionerne.Ellers vil batteriet blive beskadiget eller endda risikeret.
Metode 4. Det nyindkøbte batteri er lithium-ion, så de første 3 til 5 gange opladning kaldes generelt justeringsperioden, og det bør oplades i mere end 14 timer for at sikre, at aktiviteten af lithium-ioner er fuldt aktiveret.Lithium-ion-batterier har ingen memory-effekt, men har en stærk inertitet.De bør være fuldt aktiverede for at sikre den bedste ydeevne i fremtidige applikationer.
Metode 5. Lithium-ion-batteriet skal bruge en speciel oplader, ellers kan det ikke nå mætningstilstanden og påvirke dets funktion.Efter opladning skal du undgå at placere den på opladeren i mere end 12 timer, og adskille batteriet fra det mobile elektroniske produkt, når det ikke skal bruges i længere tid.
Lithium batteri – brug
Med udviklingen af mikroelektronikteknologi i det tyvende århundrede vokser miniaturiserede enheder dag for dag, hvilket stiller høje krav til strømforsyning.Lithium-batterier er så gået ind i en storstilet praktisk fase.
Det blev først brugt i pacemakere.Fordi selvafladningshastigheden for lithiumbatterier er ekstremt lav, er afladningsspændingen stejl.Det gør det muligt at implantere pacemakeren i menneskekroppen i lang tid.
Lithium-batterier har generelt en nominel spænding højere end 3,0 volt og er mere velegnede til integrerede kredsløbsstrømforsyninger.Mangandioxid-batterier er meget udbredt i computere, lommeregnere, kameraer og ure.
Eksempel på applikation
1. Der er mange batteripakker som erstatninger for reparationer af batteripakker: som dem, der bruges i bærbare computere.Efter reparation viser det sig, at når denne batteripakke er beskadiget, er det kun de enkelte batterier, der har problemer.Det kan udskiftes med et passende enkeltcellet lithiumbatteri.
2. Fremstilling af en miniaturelygte med høj lysstyrke Forfatteren brugte engang et enkelt 3.6V1.6AH lithiumbatteri med et hvidt lysudsenderrør med superlysstyrke til at lave en miniaturelygte, som er nem at bruge, kompakt og smuk.Og på grund af den store batterikapacitet kan den i gennemsnit bruges en halv time hver nat, og den har været brugt i mere end to måneder uden opladning.
3. Alternativ 3V strømforsyning
Fordi encellet lithium batterispænding er 3,6V.Derfor kan kun ét lithiumbatteri erstatte to almindelige batterier til at levere strøm til små husholdningsapparater som radioer, walkmans, kameraer osv., som ikke kun er let i vægt, men også holder i lang tid.
Lithium-ion batteri anode materiale – lithium titanat
Det kan kombineres med lithiummanganat, ternære materialer eller lithiumjernfosfat og andre positive materialer for at danne 2,4V eller 1,9V lithiumion sekundære batterier.Derudover kan den også bruges som en positiv elektrode til at danne et 1,5V lithiumbatteri med et sekundært batteri af metallithium eller lithiumlegering med negativ elektrode.
På grund af lithiumtitanats høje sikkerhed, høje stabilitet, lang levetid og grønne egenskaber.Det kan forudsiges, at lithiumtitanatmateriale vil blive det negative elektrodemateriale i en ny generation af lithiumionbatterier om 2-3 år og blive meget brugt i nye motorkøretøjer, elektriske motorcykler og dem, der kræver høj sikkerhed, høj stabilitet og lang cyklus.anvendelsesområde.Driftsspændingen af lithium titanat batteri er 2,4V, den højeste spænding er 3,0V, og ladestrømmen er op til 2C.
Lithium titanat batteri sammensætning
Positiv elektrode: lithiumjernfosfat, lithiummanganat eller ternært materiale, lithiumnikkelmanganat.
Negativ elektrode: lithium titanat materiale.
Barriere: Den nuværende lithiumbatteribarriere med kulstof som negativ elektrode.
Elektrolyt: Lithium batterielektrolyt med kulstof som negativ elektrode.
Batterikasse: Lithium batterikasse med kulstof som negativ elektrode.
Fordelene ved lithium-titanat-batterier: at vælge elektriske køretøjer til at erstatte brændstofbiler er det bedste valg til at løse bymiljøforurening.Blandt dem har lithium-ion-batterier tiltrukket sig omfattende opmærksomhed hos forskere.For at imødekomme kravene til elektriske køretøjer til indbyggede lithium-ion-batterier, er forskning og udvikling Negative materialer med høj sikkerhed, god ydelse og lang levetid er dets hot spots og vanskeligheder.
Kommercielle lithium-ion batteri negative elektroder bruger hovedsageligt kulmaterialer, men der er stadig nogle ulemper ved anvendelsen af lithium batterier, der bruger kul som den negative elektrode:
1. Lithiumdendritter udfældes let under overopladning, hvilket resulterer i en kortslutning af batteriet og påvirker lithiumbatteriets sikkerhedsfunktion;
2. Det er let at danne SEI-film, hvilket resulterer i lav initial opladning og afladningseffekt og stor irreversibel kapacitet;
3. Det vil sige, at platformsspændingen af kulstofmaterialer er lav (tæt på metallithium), og det er let at forårsage nedbrydning af elektrolytten, hvilket vil medføre sikkerhedsrisici.
4. I processen med lithiumion-indsættelse og -ekstraktion ændres volumenet meget, og cyklusstabiliteten er dårlig.
Sammenlignet med kulstofmaterialer har spinel-type Li4Ti5012 betydelige fordele:
1. Det er nul-strain materiale og har god cirkulationsydelse;
2. Afladningsspændingen er stabil, og elektrolytten nedbrydes ikke, hvilket forbedrer lithiumbatteriers sikkerhedsydelse;
3. Sammenlignet med carbonanodematerialer har lithiumtitanat en høj lithiumiondiffusionskoefficient (2*10-8cm2/s), og kan oplades og aflades med høj hastighed.
4. Potentialet for lithiumtitanat er højere end for rent metallithium, og det er ikke nemt at generere lithiumdendritter, hvilket giver grundlag for at sikre lithiumbatteriers sikkerhed.
vedligeholdelseskredsløb
Den består af to felteffekttransistorer og en dedikeret vedligeholdelsesintegreret blok S-8232.Overladningskontrolrøret FET2 og overafladningskontrolrøret FET1 er forbundet i serie til kredsløbet, og batterispændingen overvåges og styres af vedligeholdelses-IC'en.Når batterispændingen stiger til 4,2V , slukkes for overopladningsvedligeholdelsesrøret FET1, og opladningen afsluttes.For at undgå fejlfunktion tilføjes en forsinkelseskondensator generelt til det eksterne kredsløb.Når batteriet er i en afladet tilstand, falder batterispændingen til 2,55.
Indlægstid: 30. marts 2023