리튬전지는 리튬금속 또는 리튬합금을 음극재로 사용하고, 비수계 전해액을 사용하는 전지의 일종이다.가장 먼저 제시된 리튬 배터리는 위대한 발명가 에디슨에게서 나왔습니다.
리튬 배터리 - 리튬 배터리
리튬 배터리
리튬전지는 리튬금속 또는 리튬합금을 음극재로 사용하고, 비수계 전해액을 사용하는 전지의 일종이다.가장 먼저 제시된 리튬 배터리는 위대한 발명가 에디슨에게서 나왔습니다.
리튬 금속의 화학적 특성은 매우 활발하기 때문에 리튬 금속의 가공, 저장 및 응용에 대한 환경 요구 사항은 매우 높습니다.따라서 리튬 배터리는 오랫동안 사용되지 않았습니다.
20세기 마이크로 전자공학 기술의 발달로 인해 장치의 소형화가 날로 증가하고 있으며 이로 인해 전원 공급에 대한 요구가 높아지고 있습니다.리튬 배터리는 이제 대규모 실용화 단계에 진입했습니다.
심장 박동기에서 처음 사용되었습니다.리튬 배터리는 자체 방전율이 매우 낮기 때문에 방전 전압이 가파르게 나타납니다.심장 박동기를 인체에 장기간 이식하는 것이 가능해졌습니다.
리튬 배터리는 일반적으로 공칭 전압이 3.0V보다 높으며 집적 회로 전원 공급 장치에 더 적합합니다.이산화망간 배터리는 컴퓨터, 계산기, 카메라, 시계에 널리 사용됩니다.
더 좋은 성능을 지닌 품종을 개발하기 위해 다양한 소재가 연구되어 왔습니다.그리고 이전과는 전혀 다른 제품을 만들어보세요.예를 들어 리튬 이산화황 배터리와 리튬 염화 티오닐 배터리는 매우 독특합니다.이들의 양극 활물질은 전해질용 용매이기도 합니다.이 구조는 비수성 전기화학 시스템에만 존재합니다.따라서 리튬 배터리에 대한 연구는 비수계 시스템의 전기화학 이론 개발도 촉진했습니다.다양한 비수용매를 활용하는 것 외에도 고분자박막전지에 대한 연구도 진행되고 있다.
1992년 소니는 리튬이온 배터리 개발에 성공했다.실제 적용을 통해 휴대폰, 노트북 컴퓨터 등 휴대용 전자 장치의 무게와 부피를 크게 줄일 수 있습니다.사용시간이 대폭 늘어납니다.리튬 이온 배터리에는 중금속 크롬이 포함되어 있지 않기 때문에 니켈-크롬 배터리에 비해 환경 오염이 크게 줄어듭니다.
1. 리튬이온 배터리
리튬 이온 배터리는 현재 액체 리튬 이온 배터리(LIB)와 폴리머 리튬 이온 배터리(PLB)의 두 가지 범주로 구분됩니다.그 중, 액체 리튬 이온 전지는 Li+ 삽입 화합물이 양극 및 음극인 이차 전지를 말한다.양극은 리튬 화합물 LiCoO2 또는 LiMn2O4를 선택하고, 음극은 리튬-탄소 층간 화합물을 선택합니다.리튬 이온 배터리는 높은 작동 전압, 작은 크기, 가벼운 무게, 높은 에너지, 메모리 효과 없음, 오염 없음, 낮은 자체 방전 및 긴 사이클 수명으로 인해 21세기 개발의 이상적인 원동력입니다.
2. 리튬이온 배터리 개발의 간략한 역사
리튬전지와 리튬이온전지는 20세기에 개발에 성공한 새로운 고에너지 전지이다.이 전지의 음극은 금속리튬이고 양극은 MnO2, SOCL2, (CFx)n 등이다. 1970년대에 실용화됐다.높은 에너지, 높은 배터리 전압, 넓은 작동 온도 범위 및 긴 보관 수명으로 인해 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 비디오 카메라, 카메라 등과 같은 군용 및 민간 소형 가전 제품에 부분적으로 널리 사용되었습니다. 기존 배터리 교체..
3. 리튬이온 배터리 개발 전망
리튬이온 배터리는 고유한 기능적 장점으로 인해 노트북 컴퓨터, 비디오 카메라, 이동통신 등 휴대용 기기에 널리 사용되어 왔습니다.현재 개발된 대용량 리튬이온 배터리는 전기자동차에 시험 적용되었으며, 21세기 전기자동차의 주요 동력원 중 하나로 자리잡을 것으로 예상되며 위성, 항공우주, 에너지 저장장치 등에 활용될 것으로 예상된다. .
4. 배터리의 기본 기능
(1) 배터리의 개방 회로 전압
(2) 배터리의 내부 저항
(3) 배터리의 작동 전압
(4) 충전전압
충전전압은 2차 전지가 충전 중일 때 외부 전원에 의해 전지 양단에 인가되는 전압을 말한다.충전의 기본 방법에는 정전류 충전과 정전압 충전이 있습니다.일반적으로 정전류 충전이 사용되며, 충전 과정에서 충전 전류가 안정적이라는 것이 특징이다.충전이 진행됨에 따라 활물질이 회수되고, 전극 반응 면적은 지속적으로 감소하며, 모터의 분극은 점차 증가한다.
(5) 배터리 용량
배터리 용량은 배터리에서 얻은 전기량을 말하며, 일반적으로 C로 표시하며, 단위는 대개 Ah 또는 mAh로 표시합니다.용량은 배터리 전기적 성능의 중요한 목표입니다.배터리의 용량은 일반적으로 이론 용량, 실제 용량, 정격 용량으로 구분됩니다.
배터리 용량은 전극 용량에 따라 결정됩니다.전극의 용량이 동일하지 않은 경우, 전지의 용량은 용량이 작은 전극에 따라 달라지지만 결코 양극과 음극의 용량을 합한 것이 아닙니다.
(6) 배터리의 보관 기능 및 수명
화학적 동력원의 주요 특징 중 하나는 사용 중일 때 전기 에너지를 방출하고 사용하지 않을 때 전기 에너지를 저장할 수 있다는 것입니다.소위 스토리지 기능은 2차 전지의 충전 상태를 유지하는 능력이다.
2차전지의 경우, 수명은 배터리 성능을 측정하는 중요한 지표입니다.2차 전지는 한 번 충전되고 방전되는 과정을 사이클(또는 사이클)이라고 합니다.특정 충방전 기준에 따라 배터리 용량이 특정 값에 도달하기 전에 배터리가 견딜 수 있는 충방전 횟수를 2차 전지의 작동 주기라고 합니다.리튬 이온 배터리는 저장 성능이 뛰어나고 수명이 길다.
리튬 배터리 – 기능
A. 높은 에너지 밀도
리튬이온 배터리의 무게는 같은 용량의 니켈-카드뮴이나 니켈-수소 배터리의 절반 수준이며, 부피는 니켈-카드뮴이 40~50%, 니켈-수소 배터리가 20~30% 수준이다. .
B. 고전압
리튬 이온 배터리 1개의 작동 전압은 3.7V(평균값)로 니켈-카드뮴 또는 니켈-수소 배터리 3개를 직렬로 연결한 것과 같습니다.
C. 오염 없음
리튬 이온 배터리에는 카드뮴, 납, 수은과 같은 유해 금속이 포함되어 있지 않습니다.
D. 금속 리튬을 포함하지 않습니다.
리튬 이온 배터리에는 금속 리튬이 포함되어 있지 않으므로 여객기 기내 반입 금지 등의 규제 대상이 아닙니다.
E. 높은 사이클 수명
정상적인 조건에서 리튬 이온 배터리는 500회 이상의 충전-방전 주기를 가질 수 있습니다.
F. 메모리 효과 없음
메모리 효과란 니켈-카드뮴 배터리가 충전과 방전을 반복하면서 용량이 감소하는 현상을 말한다.리튬 이온 배터리에는 이러한 효과가 없습니다.
G. 고속 충전
정격 전압 4.2V의 정전류 및 정전압 충전기를 사용하면 1~2시간 안에 리튬이온 배터리를 완전히 충전할 수 있습니다.
리튬전지 – 리튬전지의 원리와 구조
1. 리튬 이온 배터리의 구조 및 작동 원리: 소위 리튬 이온 배터리는 리튬 이온을 양극 및 음극으로 가역적으로 삽입 및 방출할 수 있는 두 가지 화합물로 구성된 2차 전지를 의미합니다.사람들은 양극과 음극 사이의 리튬 이온 이동에 의존하여 배터리 충전 및 방전 작업을 완료하는 독특한 메커니즘을 갖춘 이 리튬 이온 배터리를 일반적으로 "리튬 배터리"로 알려진 "흔들 의자 배터리"라고 부릅니다. .LiCoO2를 예로 들어 보겠습니다. (1) 배터리가 충전되면 리튬 이온이 양극에서 빠져나와 음극으로 삽입되고, 방전 시에는 그 반대가 됩니다.이를 위해서는 조립 전 전극이 리튬 삽입 상태에 있어야 합니다.일반적으로 LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4, LiFePO4와 같이 리튬에 비해 전위가 3V보다 크고 공기 중에서 안정한 리튬 삽입 전이 금속 산화물이 양극으로 선택됩니다.(2) 음극 재료의 경우 전위가 리튬 전위에 최대한 가까운 삽입 가능한 리튬 화합물을 선택하십시오.예를 들어, 다양한 탄소재료로는 천연흑연, 합성흑연, 탄소섬유, 메조페이즈 구상탄소 등이 있고, SnO, SnO2, 주석복합산화물 SnBxPyOz(x=0.4~0.6, y=0.6~0.4, z=) 등의 금속산화물이 있다. (2+3x+5y)/2) 등.
리튬 배터리
2. 배터리에는 일반적으로 양극, 음극, 전해질, 분리기, 양극 리드, 음극판, 중앙 터미널, 절연재(절연체), 안전 밸브(안전 통풍구), 밀봉 링(개스킷), PTC(양극 온도 제어 터미널), 배터리 케이스.일반적으로 사람들은 양극, 음극, 전해질에 대해 더 관심을 갖고 있습니다.
리튬 배터리
리튬이온 배터리 구조 비교
다양한 음극 재료에 따라 철 리튬, 코발트 리튬, 망간 리튬 등으로 구분됩니다.
모양 분류에서 일반적으로 원통형과 사각형으로 나뉘며 고분자 리튬 이온은 어떤 모양으로도 만들 수 있습니다.
리튬 이온 배터리에 사용되는 다양한 전해질 재료에 따라 리튬 이온 배터리는 액체 리튬 이온 배터리(LIB)와 고체 리튬 이온 배터리의 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다.PLIB)는 고체 리튬이온 배터리의 일종이다.
전해질
쉘/패키지 배리어 전류 수집기
액체 리튬 이온 배터리 액체 스테인레스 스틸, 알루미늄 25μPE 구리 호일 및 알루미늄 호일 폴리머 리튬 이온 배터리 장벽이 없는 콜로이드 폴리머 알루미늄/PP 복합 필름 또는 단일 μPE 구리 호일 및 알루미늄 호일
리튬 배터리 - 리튬 이온 배터리의 기능
1. 높은 에너지 밀도
동일한 용량의 NI/CD 또는 NI/MH 배터리에 비해 리튬 이온 배터리는 무게가 더 가볍고, 부피 비에너지는 이 두 유형의 배터리에 비해 1.5~2배입니다.
2. 고전압
리튬 이온 배터리는 전기 음성도가 높은 원소가 포함된 리튬 전극을 사용하여 NI/CD 또는 NI/MH 배터리 전압의 3배인 3.7V의 높은 단자 전압을 달성합니다.
3. 무공해, 환경 친화적
4. 긴 사이클 수명
수명은 500배를 초과합니다
5. 높은 부하 용량
리튬이온 배터리는 큰 전류로 지속적으로 방전이 가능해 카메라, 노트북 컴퓨터 등 고전력 가전제품에 사용할 수 있다.
6. 뛰어난 보안성
우수한 양극재 사용으로 인해 배터리 충전 중 리튬 수지상 성장 문제가 극복되어 리튬 이온 배터리의 안전성이 크게 향상되었습니다.동시에 사용 중 배터리의 안전을 보장하기 위해 복구 가능한 특수 액세서리가 선택되었습니다.
리튬 배터리 – 리튬 이온 배터리 충전 방법
방법 1. 리튬 이온 배터리가 공장에서 출고되기 전에 제조업체는 활성화 처리 및 사전 충전을 수행하여 리튬 이온 배터리에 잔류 전력이 있으며 조정 기간에 따라 리튬 이온 배터리를 충전합니다.이 조정 기간은 3~5회 완전히 수행되어야 합니다.해고하다.
방법 2. 충전하기 전에 리튬 이온 배터리를 특별히 방전할 필요는 없습니다.부적절한 방전은 배터리를 손상시킵니다.충전할 때는 느린 충전을 사용하고 빠른 충전을 줄이세요.시간은 24시간을 초과해서는 안 됩니다.배터리는 3~5번의 완전한 충전 및 방전 주기를 거친 후에야 내부 화학 물질이 최적의 사용을 위해 완전히 "활성화"됩니다.
방법 3. 정품 충전기나 유명 브랜드의 충전기를 사용하세요.리튬 배터리의 경우 리튬 배터리 전용 충전기를 사용하고 지침을 따르십시오.그렇지 않으면 배터리가 손상되거나 위험할 수도 있습니다.
방법 4. 새로 구입한 배터리는 리튬이온 배터리이므로 처음 3~5회 충전을 일반적으로 조정기간이라고 하며, 리튬이온의 활성이 완전히 활성화되도록 14시간 이상 충전해야 합니다.리튬 이온 배터리는 메모리 효과가 없지만 강한 불활성을 가지고 있습니다.향후 애플리케이션에서 최상의 성능을 보장하려면 완전히 활성화되어야 합니다.
방법 5. 리튬 이온 배터리는 특수 충전기를 사용해야 합니다. 그렇지 않으면 포화 상태에 도달하지 못해 기능에 영향을 미칠 수 있습니다.충전 후 12시간 이상 충전기 위에 올려두는 것을 피하시고, 장시간 사용하지 않을 때에는 배터리를 모바일 전자제품에서 분리해 주세요.
리튬 배터리 – 사용
20세기 마이크로 전자공학 기술의 발달로 인해 장치의 소형화가 날로 증가하고 있으며 이로 인해 전원 공급에 대한 요구가 높아지고 있습니다.리튬 배터리는 이제 대규모 실용화 단계에 진입했습니다.
심장 박동기에서 처음 사용되었습니다.리튬 배터리는 자체 방전율이 매우 낮기 때문에 방전 전압이 가파르게 나타납니다.심장 박동기를 인체에 장기간 이식하는 것이 가능해졌습니다.
리튬 배터리는 일반적으로 공칭 전압이 3.0V보다 높으며 집적 회로 전원 공급 장치에 더 적합합니다.이산화망간 배터리는 컴퓨터, 계산기, 카메라, 시계에 널리 사용됩니다.
적용예
1. 노트북 컴퓨터에 사용되는 것과 같이 배터리 팩 수리를 위한 교체용 배터리 팩이 많이 있습니다.수리 결과 이 배터리 팩이 손상되면 개별 배터리에만 문제가 있는 것으로 확인되었습니다.적합한 단일 셀 리튬 배터리로 교체할 수 있습니다.
2. 고휘도 소형 토치 만들기 저자는 3.6V1.6AH 리튬 배터리 1개와 백색 초고휘도 발광관을 사용하여 사용하기 쉽고 컴팩트하며 아름다운 소형 토치를 만든 적이 있습니다.그리고 배터리 용량이 크기 때문에 매일 밤 평균 30분 정도 사용이 가능하며, 충전 없이 2개월 이상 사용했습니다.
3. 대체 3V 전원 공급 장치
단일 셀 리튬 배터리 전압은 3.6V이기 때문입니다.따라서 리튬배터리 1개만으로 일반 배터리 2개를 대체해 라디오, 워크맨, 카메라 등 소형 가전제품에 전원을 공급할 수 있어 무게가 가벼울 뿐만 아니라 오래 사용할 수 있다.
리튬이온 배터리 음극재 – 티탄산리튬
망간산리튬, 삼원계 물질 또는 인산철리튬 및 기타 양극 물질과 결합하여 2.4V 또는 1.9V 리튬 이온 2차 전지를 형성할 수 있습니다.또한, 금속 리튬 또는 리튬 합금 음극 이차전지로 1.5V 리튬전지를 형성하기 위해 양극으로도 사용할 수 있다.
티타늄산리튬의 높은 안전성, 높은 안정성, 수명 및 친환경 특성으로 인해.티탄산리튬재료는 2~3년 내에 차세대 리튬이온전지의 음극재료가 될 것이며 신형동력자동차, 전기오토바이 및 높은 안전성, 높은 안정성, 긴 사이클을 요구하는 분야에 널리 사용될 것으로 예상된다.적용 분야.티탄산 리튬 배터리의 작동 전압은 2.4V, 최고 전압은 3.0V, 충전 전류는 최대 2C입니다.
티탄산리튬 전지 구성
양극: 인산 철 리튬, 망간산 리튬 또는 삼원 물질, 망간 니켈 리튬.
음극: 티탄산리튬재료.
장벽: 탄소를 음극으로 사용하는 현재 리튬 배터리 장벽입니다.
전해질: 탄소를 음극으로 사용하는 리튬 배터리 전해질.
배터리 케이스: 탄소를 음극으로 사용한 리튬 배터리 케이스입니다.
티탄산 리튬 배터리의 장점: 연료 차량을 대체하기 위해 전기 자동차를 선택하는 것은 도시 환경 오염을 해결하는 최선의 선택입니다.그 중 리튬이온 배터리는 연구자들의 큰 관심을 끌었다.온보드 리튬 이온 전원 배터리에 대한 전기 자동차의 요구 사항을 충족하기 위해 연구 개발 높은 안전성, 우수한 속도 성능 및 수명을 갖춘 네거티브 재료가 핫스팟이자 어려움입니다.
상업용 리튬 이온 배터리 음극은 주로 탄소 재료를 사용하지만 탄소를 음극으로 사용하는 리튬 배터리를 적용하는 데는 여전히 몇 가지 단점이 있습니다.
1. 리튬 수상돌기는 과충전 중에 쉽게 침전되어 배터리 단락을 일으키고 리튬 배터리의 안전 기능에 영향을 미칩니다.
2. SEI 피막 형성이 용이하여 초기 충방전 전력이 낮고 비가역 용량이 크다.
3. 즉, 탄소재료의 플랫폼 전압은 낮고(금속 리튬에 가까움) 전해질의 분해를 일으키기 쉬우므로 보안 위험이 있습니다.
4. 리튬 이온 삽입 및 추출 과정에서 부피 변화가 크게 발생하고 사이클 안정성이 좋지 않습니다.
탄소 재료와 비교하여 스피넬형 Li4Ti5012는 다음과 같은 중요한 장점을 가지고 있습니다.
1. 변형이 없는 소재이며 순환 성능이 좋습니다.
2. 방전 전압이 안정적이고 전해질이 분해되지 않아 리튬 배터리의 안전 성능이 향상됩니다.
3. 티탄산리튬은 탄소계 음극재료에 비해 리튬이온 확산계수가 높고(2*10-8cm2/s) 고속 충방전이 가능하다.
4. 티탄산리튬의 잠재력은 순수 금속 리튬보다 높으며 리튬 수지상 결정을 생성하기가 쉽지 않아 리튬 배터리의 안전성을 보장하는 기반이 됩니다.
유지 보수 회로
두 개의 전계 효과 트랜지스터와 전용 유지 보수 통합 블록 S-8232로 구성됩니다.과충전 제어관 FET2와 과방전 제어관 FET1은 회로에 직렬로 연결되며 배터리 전압은 유지 관리 IC에 의해 모니터링 및 제어됩니다.배터리 전압이 4.2V까지 상승하면 과충전 유지관FET1이 꺼지며 충전이 종료된다.오작동을 방지하기 위해 일반적으로 외부 회로에 지연 커패시터를 추가합니다.배터리가 방전된 상태에서는 배터리 전압이 2.55로 떨어집니다.
게시 시간: 2023년 3월 30일