Litiozko bateria litio metala edo litio aleazioa elektrodo negatiboen material gisa erabiltzen duen bateria mota bat da eta elektrolito-soluzio ez-urtsua erabiltzen du.Aurkeztutako lehen litiozko bateria Edison asmatzaile handiaren eskutik etorri zen.
Litiozko bateriak - Litiozko bateriak
litiozko bateria
Litiozko bateria litio metala edo litio aleazioa elektrodo negatiboen material gisa erabiltzen duen bateria mota bat da eta elektrolito-soluzio ez-urtsua erabiltzen du.Aurkeztutako lehen litiozko bateria Edison asmatzaile handiaren eskutik etorri zen.
Litio metalaren propietate kimikoak oso aktiboak direnez, litio metalaren prozesaketa, biltegiratze eta aplikazioak ingurumen-eskakizun oso handiak dituzte.Hori dela eta, litiozko bateriak ez dira aspalditik erabiltzen.
mendean mikroelektronikako teknologiaren garapenarekin, miniaturizatutako gailuak handitzen ari dira egunetik egunera, eta horrek elikadura hornidurarako eskakizun handiak ezartzen ditu.Orduan, litiozko bateriak eskala handiko fase praktiko batean sartu dira.
Lehenengo bihotz-taupada-markagailuetan erabili zen.Litiozko baterien autodeskarga-tasa oso baxua denez, deskarga-tentsioa aldapatsua da.Taupada-markagailua giza gorputzean denbora luzez ezartzea ahalbidetzen du.
Litiozko pilek, oro har, 3,0 voltiotik gorako tentsio nominala dute eta egokiagoak dira zirkuitu integratuko elikadura-iturrietarako.Manganeso dioxidoaren bateriak asko erabiltzen dira ordenagailuetan, kalkulagailuetan, kameretan eta erlojuetan.
Errendimendu hobea duten barietateak garatzeko, hainbat material aztertu dira.Eta gero inoiz ez bezalako produktuak egin.Adibidez, litio sufre dioxidozko bateriak eta litio tionil klorurozko bateriak oso bereizgarriak dira.Haien material aktibo positiboa elektrolitoaren disolbatzailea ere bada.Egitura hau sistema elektrokimiko ez-urtsuetan bakarrik dago.Hori dela eta, litiozko baterien azterketak sistema ez-urtsuen teoria elektrokimikoaren garapena ere bultzatu du.Urtsuak ez diren hainbat disolbatzaile erabiltzeaz gain, polimerozko film meheko bateriei buruzko ikerketak ere egin dira.
1992an, Sonyk arrakastaz garatu zituen litio-ioizko bateriak.Bere aplikazio praktikoak gailu elektroniko eramangarrien pisua eta bolumena asko murrizten ditu, hala nola telefono mugikorrak eta ordenagailu eramangarriak.Erabilera denbora asko luzatu da.Litio-ioizko pilek ez dutenez metal astuneko kromorik, nikel-kromozko pilekin alderatuta, ingurumenaren kutsadura asko murrizten da.
1. Litio-ioizko bateria
Gaur egun, litio-ioizko bateriak bi kategoriatan banatzen dira: litio-ioizko bateria likidoak (LIB) eta polimero litio-ioizko bateriak (PLB).Horien artean, litio-ioizko bateria likidoaren bateria sekundarioari dagokio, zeinetan Li + interkalazio-konposatua elektrodo positiboak eta negatiboak diren.Elektrodo positiboak LiCoO2 edo LiMn2O4 litio konposatua hautatzen du, eta elektrodo negatiboak litio-karbono arteko geruza konposatua hautatzen du.Litio-ioizko bateriak XXI. mendean garatzeko indar eragile ezin hobea dira funtzionamendu-tentsio altua, tamaina txikia, pisu arina, energia handia, memoria efekturik gabea, kutsadurarik gabea, autodeskarga baxua eta ziklo-bizitza luzea direlako.
2. Litio-ioizko bateriaren garapenaren historia laburra
Litiozko bateriak eta litio ioizko bateriak XX. mendean arrakastaz garatutako energia handiko bateria berriak dira.Bateria honen elektrodo negatiboa litio metalikoa da, eta elektrodo positiboa MnO2, SOCL2, (CFx)n, etab. 1970eko hamarkadan jarri zen erabilera praktikoa.Energia handia, bateria tentsio handia, funtzionamendu-tenperatura-tarte zabala eta biltegiratze-bizitza luzea direla eta, oso erabilia izan da etxetresna elektriko txiki militar eta zibiletan, hala nola telefono mugikorretan, ordenagailu eramangarrietan, bideo-kameretan, kamerak, etab., partzialki. ohiko bateriak ordezkatuz..
3. Litio-ioizko baterien garapen-aukerak
Litio-ioizko bateriak oso erabiliak izan dira etxetresna eramangarrietan, hala nola ordenagailu eramangarriak, bideo-kamerak eta komunikazio mugikorrak dituzten abantaila funtzional bereziak direla eta.Orain garatutako ahalmen handiko litio-ioizko bateria ibilgailu elektrikoetan probatu da, eta aurreikusi da XXI. mendean ibilgailu elektrikoen energia-iturri nagusietako bat bihurtuko dela, eta sateliteetan, aeroespazialean eta energia biltegietan erabiliko dela. .
4. Bateriaren oinarrizko funtzioa
(1) Bateriaren zirkuitu irekiko tentsioa
(2) Bateriaren barne-erresistentzia
(3) Bateriaren funtzionamendu-tentsioa
(4) Karga-tentsioa
Kargatzeko tentsioa bigarren mailako bateria kargatzen ari denean kanpoko elikatze iturriak bateriaren bi muturretan aplikatzen duen tentsioari egiten dio erreferentzia.Kargatzeko oinarrizko metodoen artean, korronte konstantea eta tentsio konstantea kargatzea daude.Oro har, korronte konstanteko karga erabiltzen da, eta bere ezaugarria da karga-korrontea egonkorra dela kargatzeko prozesuan.Kargatzeak aurrera egin ahala, material aktiboa berreskuratzen da, elektrodoen erreakzio-eremua etengabe murrizten da eta motorraren polarizazioa pixkanaka handitzen da.
(5) Bateriaren edukiera
Bateriaren edukiera bateriatik lortzen den elektrizitate kantitateari dagokio, normalean C-z adierazita, eta unitatea Ah edo mAh-z adierazi ohi da.Ahalmena bateriaren errendimendu elektrikoaren helburu garrantzitsu bat da.Bateriaren edukiera ahalmen teoriko, gaitasun praktiko eta ahalmen nominaletan banatu ohi da.
Bateriaren edukiera elektrodoen ahalmenaren arabera zehazten da.Elektrodoen ahalmenak berdinak ez badira, bateriaren ahalmena ahalmen txikiagoa duen elektrodoaren araberakoa da, baina ez da inola ere elektrodo positiboen eta negatiboen ahalmenen batura.
(6) Biltegiratze funtzioa eta bateriaren bizitza
Energia-iturri kimikoen ezaugarri nagusietako bat erabiltzen direnean energia elektrikoa askatu dezaketela eta erabiltzen ez direnean energia elektrikoa gorde dezakete.Biltegiratze-funtzioa deritzona bigarren mailako bateria kargatzen mantentzeko gaitasuna da.
Bigarren mailako bateriari dagokionez, zerbitzu-bizitza parametro garrantzitsua da bateriaren errendimendua neurtzeko.Bigarren mailako bateria bat behin kargatu eta deskargatzen da, ziklo (edo ziklo) deritzona.Karga- eta deskarga-irizpide jakin baten arabera, bateriak bateriaren edukiera balio jakin batera iritsi aurretik jasan dezakeen karga- eta deskarga-aldi kopuruari bigarren mailako bateriaren funtzionamendu-zikloa deitzen zaio.Litio-ioizko bateriak biltegiratze-errendimendu bikaina eta ziklo-bizitza luzea dute.
Litiozko bateriak - Ezaugarriak
A. Energia-dentsitate handia
Litio-ioizko bateriaren pisua edukiera bereko nikel-kadmio edo nikel-hidrogeno bateriaren erdia da, eta bolumena nikel-kadmioaren % 40-50 eta nikel-hidrogenoaren % 20-30 da. .
B. Tentsio Handia
Litio-ioizko bateria bakar baten funtzionamendu-tentsioa 3,7 V-koa da (batez besteko balioa), hau da, seriean konektatuta dauden nikel-kadmio edo nikel-metal hidruro baterien baliokidea.
C. Kutsadurarik ez
Litio-ioizko pilek ez dute metal kaltegarririk, hala nola kadmioa, beruna eta merkurioa.
D. Ez du litio metalikorik
Litio-ioizko bateriak ez dute litio metalikorik eta, beraz, ez daude bidaiarien hegazkinetan litiozko bateriak eramatearen debekuaren menpe dauden araudiak.
E. Ziklo handiko bizitza
Baldintza normaletan, litio-ioizko bateriek 500 karga-deskarga ziklo baino gehiago izan ditzakete.
F. Memoria efekturik ez
Memoria-efektuak karga- eta deskarga-zikloan nikel-kadmioko bateriaren ahalmena murrizten den fenomenoari egiten dio erreferentzia.Litio-ioizko pilek ez dute eragin hori.
G. Karga azkarra
4,2V-ko tentsio nominala duen korronte konstante eta tentsio konstanteko kargagailu bat erabiliz, litio-ioizko bateria guztiz kargatu daiteke ordubete edo bitan.
Litiozko bateria - Litiozko bateriaren printzipioa eta egitura
1. Litio-ioizko bateriaren egitura eta funtzionamendu-printzipioa: litio-ioizko bateria deiturikoak bi konposatuz osatutako bateria sekundarioari egiten dio erreferentzia, litio-ioiak elektrodo positibo eta negatibo gisa modu itzulgarri batean interkalatu eta desintercalatu ditzaketenak.Jendeak litio-ioizko bateria honi mekanismo berezi batekin deitzen dio, zeina elektrodo positibo eta negatiboen artean litio ioien transferentzian oinarritzen dena, bateria kargatzeko eta deskargatzeko eragiketa burutzeko, " kulunkariaren bateria" gisa, normalean "litiozko bateria" izenez ezagutzen dena. .Hartu LiCoO2 adibide gisa: (1) Bateria kargatzen denean, litio ioiak elektrodo positibotik desinterkalatzen dira eta elektrodo negatiboan elkartzen dira, eta alderantziz deskargatzean.Horretarako, elektrodo bat litio-interkalazio egoeran egon behar da muntatu aurretik.Orokorrean, litioarekiko 3V-tik gorako potentziala eta airean egonkorra den litioaren arteko trantsizio-metal oxidoa hautatzen da elektrodo positibo gisa, hala nola LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4, LiFePO4.(2) Elektrodo negatiboak diren materialen kasuan, hautatu intercalable litio-konposatuak zeinen potentziala litio-potentzialetik ahalik eta hurbilen dagoen.Adibidez, karbono-material ezberdinek grafito naturala, grafito sintetikoa, karbono-zuntza, karbono esferikoa mesofasea, etab. eta oxido metalikoak, besteak beste, SnO, SnO2, eztainu oxido konposatua SnBxPyOz (x=0,4~0,6, y=0,6~0,4, z= (2+3x+5y)/2) etab.
litiozko bateria
2. Bateriak, oro har, honako hauek ditu: positiboa, negatiboa, elektrolitoa, bereizlea, berun positiboa, plaka negatiboa, terminal zentrala, material isolatzailea (isolatzailea), segurtasun-balbula (segurtasuna), zigilatzeko eraztuna (junta), PTC (tenperatura kontrolatzeko terminal positiboa), bateriaren kaxa.Orokorrean, jendea gehiago kezkatzen da elektrodo positiboa, elektrodo negatiboa eta elektrolitoa.
litiozko bateria
Litio-ioizko bateriaren egitura alderatzea
Material katodo ezberdinen arabera, burdina-litioa, kobalto-litioa, manganeso-litioa, etab.;
Forma sailkapenetik, oro har, zilindriko eta karratuetan banatzen da, eta polimero litio ioiak edozein formatan ere egin daitezke;
Litio-ioizko piletan erabiltzen diren elektrolito-material desberdinen arabera, litio-ioizko bateriak bi kategoriatan bana daitezke: litio-ioizko bateria likidoak (LIB) eta egoera solidoko litio-ioizko bateriak.PLIB) egoera solidoko litio-ioizko bateria mota bat da.
elektrolitoa
Maskorra/Paketearen Oztopoa Korronte-biltzailea
Litio-ioizko bateria likidoa Altzairu herdoilgaitzezko likidoa, aluminioa 25μPE kobrezko papera eta aluminiozko papera polimeroa litio-ioizko bateria polimero koloidala aluminio/PP film konposatu oztoporik gabe edo μPE kobrezko paper bakarra eta aluminiozko papera
Litiozko bateriak - Litio ioietako baterien funtzioa
1. Energia-dentsitate handia
Ahalmen bereko NI/CD edo NI/MH pilekin alderatuta, litio-ioizko pilek pisu arinagoak dira, eta haien bolumen-energia espezifikoa bi bateria mota horiena baino 1,5 eta 2 aldiz handiagoa da.
2. Tentsio altua
Litio-ioizko bateriek litio-elektrodoak dituzten elementu oso elektronegatiboak erabiltzen dituzte 3,7V-ko terminaleko tentsioak lortzeko, hau da, NI/CD edo NI/MH baterien tentsioaren hiru aldiz.
3. Ez kutsakorra, ingurumena errespetatzen duena
4. Ziklo-bizitza luzea
Bizi-iraupena 500 aldiz gainditzen du
5. Karga-gaitasun handia
Litio-ioizko bateriak etengabe deskarga daitezke korronte handiarekin, eta, horrela, bateria hau potentzia handiko aparatuetan erabil daiteke, hala nola kamera eta ordenagailu eramangarrietan.
6. Segurtasun bikaina
Anodoen material bikainak erabiltzeagatik, bateria kargatzean litio dendrita hazkuntzaren arazoa gainditzen da, eta horrek asko hobetzen du litio-ioizko baterien segurtasuna.Aldi berean, berreskura daitezkeen osagarri bereziak aukeratzen dira erabileran bateriaren segurtasuna bermatzeko.
Litiozko bateria - Litio ioizko bateria kargatzeko metodoa
Metodoa 1. Litio-ioizko bateria fabrikatik irten aurretik, fabrikatzaileak aktibazio-tratamendua egin du eta aurrez kargatu du, beraz, litio-ioi bateriak hondar-potentzia du, eta litio-ioi bateria doikuntza-aldiaren arabera kargatzen da.Egokitzapen aldi hau 3 eta 5 aldiz egin behar da guztiz.Alta.
2. metodoa. Kargatu aurretik, litio-ioizko bateria ez da bereziki deskargatu behar.Deskarga desegokiak bateria kaltetuko du.Kargatzean, saiatu karga motela erabiltzen eta murrizten karga azkarra;denborak ez du 24 ordutik gorakoa izan behar.Bakarrik bateriak hiru edo bost karga eta deskarga ziklo osorik jasan ondoren bere barneko produktu kimikoak guztiz "aktibatuko" dira erabilera optimorako.
3. metodoa. Erabili jatorrizko kargagailua edo izen handiko markako kargagailua.Litiozko baterien kasuan, erabili litiozko baterien kargagailu berezi bat eta jarraitu argibideak.Bestela, bateria hondatu egingo da edo are arriskuan jarriko da.
4. Metodoa. Erosi berri den bateria litio-ioi da, beraz, lehen 3 eta 5 aldiz kargatzen direnei doikuntza-aldia deitzen zaie orokorrean, eta 14 ordu baino gehiagoz kargatu behar da litio-ioien jarduera guztiz aktibatuta dagoela ziurtatzeko.Litio-ioizko pilek ez dute memoria efekturik, baina inertetasun handia dute.Erabat aktibatu behar dira etorkizuneko aplikazioetan errendimendu onena ziurtatzeko.
5. Metodoa. Litio-ioizko bateriak kargagailu berezi bat erabili behar du, bestela, baliteke saturazio egoerara ez heltzea eta funtzionamenduan eragina izatea.Kargatu ondoren, saihestu kargagailuan 12 ordu baino gehiagoz jartzea, eta bereizi bateria mugikorraren produktu elektronikotik denbora luzez erabiltzen ez denean.
Litiozko bateria - erabili
mendean mikroelektronikako teknologiaren garapenarekin, miniaturizatutako gailuak handitzen ari dira egunetik egunera, eta horrek elikadura hornidurarako eskakizun handiak ezartzen ditu.Orduan, litiozko bateriak eskala handiko fase praktiko batean sartu dira.
Lehenengo bihotz-taupada-markagailuetan erabili zen.Litiozko baterien autodeskarga-tasa oso baxua denez, deskarga-tentsioa aldapatsua da.Taupada-markagailua giza gorputzean denbora luzez ezartzea ahalbidetzen du.
Litiozko pilek, oro har, 3,0 voltiotik gorako tentsio nominala dute eta egokiagoak dira zirkuitu integratuko elikadura-iturrietarako.Manganeso dioxidoaren bateriak asko erabiltzen dira ordenagailuetan, kalkulagailuetan, kameretan eta erlojuetan.
Aplikazioaren adibidea
1. Bateria pakete asko daude bateria konponketetarako ordezko gisa: ordenagailu eramangarrietan erabiltzen direnak, esaterako.Konponketa egin ondoren, bateria-pakete hau hondatuta dagoenean, bakarkako bateriak bakarrik arazoak dituela ikusten da.Litiozko zelula bakarreko bateria egoki batekin ordezkatu daiteke.
2. Distira handiko miniaturazko linterna bat egitea Egileak behin 3.6V1.6AH litiozko bateria bakar bat erabili zuen argi-distira handiko hodi zuri batekin, miniaturazko linterna bat egiteko, erabiltzeko erraza, trinkoa eta ederra.Eta bateriaren edukiera handia dela eta, gauero ordu erdiz erabil daiteke batez beste, eta bi hilabete baino gehiago daramatza kargatu gabe.
3. 3V-ko elikadura alternatiboa
Zelula bakarreko litiozko bateriaren tentsioa 3.6V delako.Hori dela eta, litiozko bateria bakarrak ordezkatu ditzake bi bateria arruntak, irratiak, walkmanak, kamerak eta abar bezalako etxetresna elektriko txikiei energia hornitzeko, pisu arina ez ezik, denbora luzez irauten duena.
Litio-ioizko bateria anodoaren materiala - litio titanatoa
Litio manganatoarekin, material ternarioekin edo litio burdin fosfatoarekin eta beste material positibo batzuekin konbina daiteke 2,4 V edo 1,9 V litio ioizko bigarren mailako bateriak osatzeko.Horrez gain, elektrodo positibo gisa ere erabil daiteke 1.5V litiozko bateria osatzeko, metalezko litio edo litio aleazioko elektrodo negatiboko bigarren mailako bateriarekin.
Litio titanatoaren segurtasun handia, egonkortasuna, iraupena eta ezaugarri berdeak direla eta.Aurreikus daiteke litio titanatoko materiala 2-3 urte barru litio ioizko baterien belaunaldi berri baten elektrodo negatiboko material bihurtuko dela eta oso erabilia izango dela potentziako ibilgailu berrietan, moto elektrikoetan eta segurtasun handia, egonkortasun handia eta ziklo luzea behar dutenetan.aplikazio-eremua.Litio-titanatoko bateriaren funtzionamendu-tentsioa 2,4 V-koa da, tentsio altuena 3,0 V-koa da eta karga-korrontea 2C-koa da.
Litio titanatozko bateriaren konposizioa
Elektrodo positiboa: litio burdin fosfatoa, litio manganatoa edo material ternarioa, litio nikel manganatoa.
Elektrodo negatiboa: litio titanatozko materiala.
Hesia: elektrodo negatibo gisa karbonoa duen litiozko bateriaren egungo hesia.
Elektrolitoa: elektrodo negatibo gisa karbonoa duen litiozko bateriaren elektrolitoa.
Bateriaren kaxa: litiozko bateriaren kaxa, elektrodo negatibo gisa karbonoa duena.
Litio titanatozko baterien abantailak: ibilgailu elektrikoak hautatzea erregaien ibilgailuak ordezkatzeko aukerarik onena da hiri-ingurumenaren kutsadura konpontzeko.Horien artean, litio-ioizko bateriak ikertzaileen arreta handia erakarri dute.Ibilgailu elektrikoen eskakizunak betetzeko litio-ioizko bateriak egiteko, ikerketa eta garapena Segurtasun handiko material negatiboak, tasa errendimendu ona eta iraupena dira bere puntu beroak eta zailtasunak.
Litio-ioizko bateriaren elektrodo komertzialen elektrodo negatiboek karbonozko materialak erabiltzen dituzte batez ere, baina oraindik desabantaila batzuk daude karbonoa elektrodo gisa erabiltzen duten litiozko bateriak aplikatzean:
1. Litio-dendritak erraz hauspeatzen dira gainkargatzean, bateriaren zirkuitu laburra eraginez eta litiozko bateriaren segurtasun funtzioa eraginez;
2. Erraza da SEI filma osatzea, hasierako karga eta deskarga potentzia baxua eta ahalmen itzulezina handia eragiten duena;
3. Hau da, karbono-materialen plataforma-tentsioa baxua da (litio metalikotik gertu), eta elektrolitoaren deskonposizioa eragitea erraza da, segurtasun arriskuak ekarriko dituena.
4. Litio ioiaren txertatze eta erauzketa prozesuan, bolumena asko aldatzen da eta zikloaren egonkortasuna eskasa da.
Karbonozko materialekin alderatuta, Li4Ti5012 espinela motak abantaila handiak ditu:
1. Zero tentsio materiala da eta zirkulazio errendimendu ona du;
2. Deskarga-tentsioa egonkorra da eta elektrolitoa ez da deskonposatuko, litiozko baterien segurtasun-errendimendua hobetuz;
3. Karbono anodoko materialen aldean, litio titanatoak litio ioiaren difusio-koefiziente handia du (2*10-8cm2/s), eta abiadura handian kargatu eta deskargatu daiteke.
4. Litio titanatoaren potentziala metalezko litio puruarena baino handiagoa da, eta ez da erraza litiozko dendritak sortzea, litiozko baterien segurtasuna bermatzeko oinarria ematen dutenak.
mantentze-zirkuitua
Eremu efektuko bi transistorek eta mantentze-bloke integratu dedikatu batek S-8232 ditu.Gehiegizko kargaren kontrol-hodia FET2 eta gain-deskarga-kontrol-hodia FET1 seriean konektatzen dira zirkuitura, eta bateriaren tentsioa mantentze IC-k kontrolatzen eta kontrolatzen du.Bateriaren tentsioa 4,2 V-ra igotzen denean, gainkarga mantentze-hodia FET1 itzaltzen da eta karga amaitu egiten da.Okerrak ekiditeko, atzerapen-kondentsadore bat gehitzen zaio orokorrean kanpoko zirkuituari.Bateria deskargatuta dagoenean, bateriaren tentsioa 2,55era jaisten da.
Argitalpenaren ordua: 2023-mar-30