Ličio baterija yra akumuliatoriaus tipas, kuriame kaip neigiamo elektrodo medžiaga naudojamas ličio metalas arba ličio lydinys ir naudojamas nevandeninis elektrolito tirpalas.Anksčiausią pristatytą ličio bateriją sukūrė didysis išradėjas Edisonas.
Ličio baterijos – ličio baterijos
ličio baterija
Ličio baterija yra akumuliatoriaus tipas, kuriame kaip neigiamo elektrodo medžiaga naudojamas ličio metalas arba ličio lydinys ir naudojamas nevandeninis elektrolito tirpalas.Anksčiausią pristatytą ličio bateriją sukūrė didysis išradėjas Edisonas.
Kadangi ličio metalo cheminės savybės yra labai aktyvios, ličio metalo apdorojimas, saugojimas ir panaudojimas kelia labai aukštus aplinkosaugos reikalavimus.Todėl ličio baterijos ilgą laiką nebuvo naudojamos.
Dvidešimtajame amžiuje tobulėjant mikroelektronikos technologijoms, kasdien daugėja miniatiūrinių įrenginių, o tai kelia aukštus reikalavimus elektros tiekimui.Tada ličio baterijos įžengė į didelio masto praktinį etapą.
Pirmą kartą jis buvo naudojamas širdies stimuliatoriuose.Kadangi ličio baterijų savaiminio išsikrovimo greitis yra labai mažas, iškrovos įtampa yra didelė.Tai leidžia ilgą laiką implantuoti širdies stimuliatorių į žmogaus kūną.
Ličio baterijų vardinė įtampa paprastai yra didesnė nei 3,0 voltų ir yra tinkamesnės integrinių grandynų maitinimo šaltiniams.Mangano dioksido baterijos plačiai naudojamos kompiuteriuose, skaičiuotuvuose, fotoaparatuose ir laikrodžiuose.
Siekiant sukurti geresnių savybių turinčias veisles, buvo tiriamos įvairios medžiagos.Ir tada gaminkite produktus kaip niekada anksčiau.Pavyzdžiui, ličio sieros dioksido baterijos ir ličio tionilchlorido baterijos yra labai savitos.Jų teigiama aktyvi medžiaga taip pat yra elektrolito tirpiklis.Ši struktūra yra tik nevandeninėse elektrocheminėse sistemose.Todėl ličio baterijų tyrimas taip pat paskatino nevandeninių sistemų elektrocheminės teorijos plėtrą.Be įvairių nevandeninių tirpiklių naudojimo, buvo atlikti ir polimerinių plonasluoksnių baterijų tyrimai.
1992 m. Sony sėkmingai sukūrė ličio jonų baterijas.Praktinis jo pritaikymas labai sumažina nešiojamųjų elektroninių prietaisų, tokių kaip mobilieji telefonai ir nešiojamieji kompiuteriai, svorį ir tūrį.Naudojimo laikas labai pailgėja.Kadangi ličio jonų baterijose nėra sunkiųjų metalų chromo, palyginti su nikelio-chromo baterijomis, aplinkos tarša labai sumažėja.
1. Ličio jonų baterija
Ličio jonų baterijos dabar skirstomos į dvi kategorijas: skystos ličio jonų baterijos (LIB) ir polimerinės ličio jonų baterijos (PLB).Tarp jų skystas ličio jonų akumuliatorius reiškia antrinę bateriją, kurioje Li + interkalacijos junginys yra teigiamas ir neigiamas elektrodai.Teigiamas elektrodas parenka ličio junginį LiCoO2 arba LiMn2O4, o neigiamas – ličio ir anglies tarpsluoksnio junginį.Ličio jonų baterijos yra ideali varomoji jėga plėtrai XXI amžiuje dėl didelės darbinės įtampos, mažo dydžio, lengvo svorio, didelės energijos, be atminties efekto, be taršos, mažo savaiminio išsikrovimo ir ilgo veikimo.
2. Trumpa ličio jonų baterijų kūrimo istorija
Ličio baterijos ir ličio jonų baterijos yra naujos didelės energijos baterijos, sėkmingai sukurtos XX amžiuje.Neigiamas šios baterijos elektrodas yra metalinis ličio, o teigiamas – MnO2, SOCL2, (CFx)n ir kt. Praktiškai jis buvo pradėtas naudoti 1970 m.Dėl didelės energijos, didelės baterijos įtampos, plataus darbinės temperatūros diapazono ir ilgo saugojimo laikotarpio jis buvo iš dalies plačiai naudojamas kariniuose ir civiliniuose mažuose elektros prietaisuose, tokiuose kaip mobilieji telefonai, nešiojamieji kompiuteriai, vaizdo kameros, fotoaparatai ir kt. pakeisti tradicines baterijas..
3. Ličio jonų baterijų plėtros perspektyvos
Dėl unikalių funkcinių pranašumų ličio jonų baterijos buvo plačiai naudojamos nešiojamuose prietaisuose, tokiuose kaip nešiojamieji kompiuteriai, vaizdo kameros ir mobilusis ryšys.Dabar sukurta didelės talpos ličio jonų baterija buvo išbandyta elektrinėse transporto priemonėse ir manoma, kad XXI amžiuje ji taps vienu iš pagrindinių elektromobilių energijos šaltinių, bus naudojama palydovuose, aviacijos ir energijos kaupimo srityse. .
4. Pagrindinė akumuliatoriaus funkcija
(1) Akumuliatoriaus atviros grandinės įtampa
(2) Vidinė akumuliatoriaus varža
(3) Akumuliatoriaus darbinė įtampa
(4) Įkrovimo įtampa
Įkrovimo įtampa reiškia įtampą, kurią išorinis maitinimo šaltinis teikia abiejuose akumuliatoriaus galuose, kai įkraunama antrinė baterija.Pagrindiniai įkrovimo būdai yra nuolatinės srovės įkrovimas ir nuolatinės įtampos įkrovimas.Paprastai naudojamas nuolatinės srovės įkrovimas, o jo charakteristika yra ta, kad įkrovimo srovė yra stabili įkrovimo proceso metu.Vykstant įkrovimui, aktyvioji medžiaga atkuriama, elektrodo reakcijos plotas nuolat mažinamas, o variklio poliarizacija palaipsniui didinama.
(5) Baterijos talpa
Akumuliatoriaus talpa reiškia iš akumuliatoriaus gaunamą elektros energijos kiekį, kuris paprastai išreiškiamas C, o vienetas paprastai išreiškiamas Ah arba mAh.Talpa yra svarbus akumuliatoriaus elektrinio veikimo tikslas.Akumuliatoriaus talpa dažniausiai skirstoma į teorinę talpą, praktinę talpą ir vardinę talpą.
Akumuliatoriaus talpa nustatoma pagal elektrodų talpą.Jei elektrodų talpos nevienodos, akumuliatoriaus talpa priklauso nuo mažesnės talpos elektrodo, tačiau tai jokiu būdu nėra teigiamo ir neigiamo elektrodų talpų suma.
(6) Saugojimo funkcija ir akumuliatoriaus tarnavimo laikas
Viena iš pagrindinių cheminių energijos šaltinių savybių yra ta, kad jie gali išleisti elektros energiją, kai naudojami, ir kaupti elektros energiją, kai jie nenaudojami.Vadinamoji saugojimo funkcija – tai galimybė palaikyti antrinės baterijos įkrovimą.
Kalbant apie antrinę bateriją, tarnavimo laikas yra svarbus parametras, matuojant akumuliatoriaus veikimą.Antrinė baterija įkraunama ir iškraunama vieną kartą, vadinama ciklu (arba ciklu).Pagal tam tikrą įkrovimo ir iškrovimo kriterijų įkrovimo ir iškrovimo kartų skaičius, kurį baterija gali atlaikyti, kol akumuliatoriaus talpa pasiekia tam tikrą vertę, vadinamas antrinio akumuliatoriaus veikimo ciklu.Ličio jonų baterijos pasižymi puikiomis saugojimo savybėmis ir ilgu tarnavimo laiku.
Ličio baterijos – savybės
A. Didelis energijos tankis
Ličio jonų akumuliatoriaus svoris yra perpus mažesnis nei tokios pat talpos nikelio-kadmio arba nikelio-vandenilio akumuliatoriaus, o tūris yra 40-50% nikelio-kadmio ir 20-30% nikelio-vandenilio akumuliatoriaus. .
B. Aukšta įtampa
Vieno ličio jonų akumuliatoriaus darbinė įtampa yra 3,7 V (vidutinė vertė), kuri atitinka tris nuosekliai sujungtas nikelio-kadmio arba nikelio-metalo hidrido baterijas.
C. Jokios taršos
Ličio jonų baterijose nėra kenksmingų metalų, tokių kaip kadmis, švinas ir gyvsidabris.
D. Sudėtyje nėra metalinio ličio
Ličio jonų baterijose nėra metalinio ličio, todėl joms netaikomos taisyklės, pvz., draudimas gabenti ličio baterijas keleiviniame lėktuve.
E. Didelė ciklo trukmė
Įprastomis sąlygomis ličio jonų baterijos gali turėti daugiau nei 500 įkrovimo ir iškrovimo ciklų.
F. Nėra atminties efekto
Atminties efektas reiškia reiškinį, kai nikelio-kadmio akumuliatoriaus talpa sumažėja įkrovimo ir iškrovimo ciklo metu.Ličio jonų baterijos neturi tokio poveikio.
G. Greitas įkrovimas
Naudojant nuolatinės srovės ir nuolatinės įtampos įkroviklį, kurio vardinė įtampa yra 4,2 V, ličio jonų akumuliatorių galima visiškai įkrauti per vieną ar dvi valandas.
Ličio baterija – ličio baterijos veikimo principas ir sandara
1. Ličio jonų akumuliatoriaus struktūra ir veikimo principas: Vadinamoji ličio jonų baterija reiškia antrinę bateriją, sudarytą iš dviejų junginių, kurie gali grįžtamai įsiterpti ir deinterkaluoti ličio jonus kaip teigiamus ir neigiamus elektrodus.Žmonės šią ličio jonų bateriją su unikaliu mechanizmu, kuris priklauso nuo ličio jonų pernešimo tarp teigiamo ir neigiamo elektrodų, kad užbaigtų akumuliatoriaus įkrovimo ir iškrovimo operacijas, vadina „supamosios kėdės baterija“, paprastai žinoma kaip „ličio baterija“. .Paimkite LiCoO2 kaip pavyzdį: (1) Kai akumuliatorius įkraunamas, ličio jonai yra deinterkaluojami nuo teigiamo elektrodo ir įsiterpia į neigiamą elektrodą, ir atvirkščiai, kai išsikrauna.Tam reikia, kad elektrodas prieš surinkimą būtų įsiterpęs į ličio kiekį.Paprastai kaip teigiamas elektrodas pasirenkamas ličio interkalacijos pereinamojo metalo oksidas, kurio potencialas didesnis nei 3 V ličio atžvilgiu ir kuris yra stabilus ore, pvz., LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4, LiFePO4.(2) Medžiagoms, kurios yra neigiami elektrodai, pasirinkite sujungtus ličio junginius, kurių potencialas yra kuo artimesnis ličio potencialui.Pavyzdžiui, įvairios anglies medžiagos apima natūralų grafitą, sintetinį grafitą, anglies pluoštą, mezofazės sferinę anglį ir pan. (2+3x+5m)/2) ir kt.
ličio baterija
2. Bateriją paprastai sudaro: teigiamas, neigiamas, elektrolitas, separatorius, teigiamas laidas, neigiama plokštė, centrinis gnybtas, izoliacinė medžiaga (izoliatorius), apsauginis vožtuvas (apsauginis vožtuvas), sandarinimo žiedas (tarpiklis), PTC (teigiamas temperatūros valdymo gnybtas), akumuliatoriaus dėklas.Paprastai žmonėms labiau rūpi teigiamas elektrodas, neigiamas elektrodas ir elektrolitas.
ličio baterija
Ličio jonų akumuliatoriaus struktūros palyginimas
Pagal skirtingas katodo medžiagas jis skirstomas į geležies litį, kobalto litį, mangano litį ir kt.;
Pagal formos klasifikaciją jis paprastai skirstomas į cilindrinį ir kvadratinį, o polimero ličio jonai taip pat gali būti bet kokios formos;
Pagal skirtingas elektrolitų medžiagas, naudojamas ličio jonų akumuliatoriuose, ličio jonų baterijas galima suskirstyti į dvi kategorijas: skystas ličio jonų baterijas (LIB) ir kietojo kūno ličio jonų baterijas.PLIB) yra tam tikra kietojo kūno ličio jonų baterija.
elektrolitas
Korpuso / paketo barjerinės srovės kolektorius
Skysta ličio jonų baterija Skysta nerūdijančio plieno, aliuminio 25μPE vario folija ir aliuminio folijos polimero ličio jonų akumuliatoriaus koloidinė polimero aliuminio/PP kompozicinė plėvelė be barjero arba viena μPE vario folija ir aliuminio folija
Ličio baterijos – ličio jonų baterijų funkcija
1. Didelis energijos tankis
Lyginant su tos pačios talpos NI/CD arba NI/MH akumuliatoriais, ličio jonų baterijos yra lengvesnės, o jų savitoji energija yra 1,5–2 kartus didesnė nei šių dviejų tipų baterijų.
2. Aukšta įtampa
Ličio jonų baterijose naudojami labai elektroneigiamų elementų turintys ličio elektrodai, kad būtų pasiekta net 3,7 V gnybtų įtampa, o tai tris kartus viršija NI/CD arba NI/MH baterijų įtampą.
3. Neteršiantis, draugiškas aplinkai
4. Ilgas ciklo gyvenimas
Gyvenimo trukmė viršija 500 kartų
5. Didelė apkrova
Ličio jonų baterijas galima nuolat iškrauti didele srove, todėl šią bateriją galima naudoti didelės galios prietaisuose, pavyzdžiui, fotoaparatuose ir nešiojamuosiuose kompiuteriuose.
6. Puikus saugumas
Naudojant puikias anodo medžiagas, įveikiama ličio dendrito augimo problema akumuliatoriaus įkrovimo metu, o tai labai pagerina ličio jonų akumuliatorių saugumą.Tuo pačiu metu parenkami specialūs atkuriami priedai, užtikrinantys akumuliatoriaus saugumą naudojimo metu.
Ličio baterija – ličio jonų akumuliatoriaus įkrovimo būdas
1 būdas. Prieš išvežant ličio jonų akumuliatorių iš gamyklos, gamintojas atliko aktyvinimo apdorojimą ir iš anksto įkrovė, todėl ličio jonų akumuliatorius turi likutinę galią, o ličio jonų akumuliatorius įkraunamas pagal reguliavimo laikotarpį.Šį derinimo laikotarpį reikia atlikti 3–5 kartus.Iškrovimas.
2 būdas. Prieš įkraunant ličio jonų akumuliatoriaus nereikia specialiai iškrauti.Netinkamas iškrovimas sugadins akumuliatorių.Įkraudami stenkitės naudoti lėtą įkrovimą ir sumažinti greitąjį įkrovimą;laikas neturi viršyti 24 valandų.Tik po trijų ar penkių pilnų akumuliatoriaus įkrovimo ir iškrovimo ciklų jo vidinės cheminės medžiagos bus visiškai „suaktyvintos“, kad būtų galima optimaliai naudoti.
3 būdas. Naudokite originalų arba geros reputacijos įkroviklį.Ličio akumuliatoriams naudokite specialų ličio baterijų įkroviklį ir vadovaukitės instrukcijomis.Priešingu atveju akumuliatorius bus sugadintas arba netgi kyla pavojus.
4 būdas. Naujai įsigytas akumuliatorius yra ličio jonų, todėl pirmieji 3–5 įkrovimo kartai paprastai vadinami prisitaikymo periodu ir turi būti kraunamas ilgiau nei 14 valandų, kad būtų visiškai suaktyvinta ličio jonų veikla.Ličio jonų baterijos neturi atminties efekto, tačiau turi stiprų inertiškumą.Jie turėtų būti visiškai suaktyvinti, kad būtų užtikrintas geriausias našumas būsimose programose.
5 būdas. Ličio jonų akumuliatoriui reikia naudoti specialų įkroviklį, kitaip jis gali nepasiekti prisotinimo būsenos ir paveikti jo veikimą.Po įkrovimo nedėkite jo ant įkroviklio ilgiau nei 12 valandų, o akumuliatorių atskirkite nuo mobiliojo elektroninio gaminio, kai jis ilgą laiką nenaudojamas.
Ličio baterija – naudokite
Dvidešimtajame amžiuje tobulėjant mikroelektronikos technologijoms, kasdien daugėja miniatiūrinių įrenginių, o tai kelia aukštus reikalavimus elektros tiekimui.Tada ličio baterijos įžengė į didelio masto praktinį etapą.
Pirmą kartą jis buvo naudojamas širdies stimuliatoriuose.Kadangi ličio baterijų savaiminio išsikrovimo greitis yra labai mažas, iškrovos įtampa yra didelė.Tai leidžia ilgą laiką implantuoti širdies stimuliatorių į žmogaus kūną.
Ličio baterijų vardinė įtampa paprastai yra didesnė nei 3,0 voltų ir yra tinkamesnės integrinių grandynų maitinimo šaltiniams.Mangano dioksido baterijos plačiai naudojamos kompiuteriuose, skaičiuotuvuose, fotoaparatuose ir laikrodžiuose.
Taikymo pavyzdys
1. Yra daug baterijų blokų, kurie gali pakeisti akumuliatorių taisymą: pavyzdžiui, naudojamų nešiojamuosiuose kompiuteriuose.Po remonto nustatoma, kad sugadinus šį akumuliatorių, problemų kyla tik pavieniams akumuliatoriams.Jį galima pakeisti tinkama vieno elemento ličio baterija.
2. Didelio ryškumo miniatiūrinio žibintuvėlio gamyba Autorius kadaise panaudojo vieną 3,6V1,6AH ličio bateriją su baltu itin ryškiu šviesą skleidžiančiu vamzdeliu, kad pagamintų miniatiūrinį žibintuvėlį, kurį lengva naudoti, kompaktiškas ir gražus.O dėl didelės baterijos talpos kasnakt galima išnaudoti vidutiniškai pusvalandį, o be įkrovimo jau daugiau nei du mėnesius.
3. Alternatyvus 3V maitinimo šaltinis
Kadangi vieno elemento ličio baterijos įtampa yra 3,6 V.Todėl tik viena ličio baterija gali pakeisti dvi įprastas baterijas, tiekiančias elektros energiją smulkiems buitiniams prietaisams, tokiems kaip radijo imtuvai, walkmanai, fotoaparatai ir kt., kurie yra ne tik lengvi, bet ir ilgai tarnauja.
Ličio jonų akumuliatoriaus anodo medžiaga – ličio titanatas
Jis gali būti derinamas su ličio manganatu, trikomponentėmis medžiagomis arba ličio geležies fosfatu ir kitomis teigiamomis medžiagomis, kad susidarytų 2,4 V arba 1,9 V ličio jonų antrinės baterijos.Be to, jis taip pat gali būti naudojamas kaip teigiamas elektrodas formuojant 1,5 V ličio bateriją su metalo ličio arba ličio lydinio neigiamo elektrodo antrine baterija.
Dėl didelio ličio titanato saugumo, didelio stabilumo, ilgaamžiškumo ir žaliųjų savybių.Galima prognozuoti, kad ličio titanato medžiaga po 2-3 metų taps neigiama elektrodų medžiaga naujos kartos ličio jonų akumuliatoriams ir bus plačiai naudojama naujose motorinėse transporto priemonėse, elektriniuose motocikluose ir tose, kurioms reikalingas didelis saugumas, didelis stabilumas ir ilgas ciklas.taikymo sritis.Ličio titanato akumuliatoriaus darbinė įtampa yra 2,4 V, aukščiausia – 3,0 V, o įkrovimo srovė iki 2 C.
Ličio titanato akumuliatoriaus sudėtis
Teigiamas elektrodas: ličio geležies fosfatas, ličio manganatas arba trinarė medžiaga, ličio nikelio manganatas.
Neigiamas elektrodas: ličio titanato medžiaga.
Barjeras: dabartinis ličio akumuliatoriaus barjeras, kurio neigiamas elektrodas yra anglis.
Elektrolitas: ličio akumuliatoriaus elektrolitas, kurio neigiamas elektrodas yra anglis.
Akumuliatoriaus dėklas: ličio akumuliatoriaus dėklas su anglimi kaip neigiamu elektrodu.
Ličio titanato akumuliatorių privalumai: elektra varomų transporto priemonių pasirinkimas pakeisti kurą varomus automobilius yra geriausias pasirinkimas sprendžiant miesto aplinkos taršą.Tarp jų ličio jonų baterijos sulaukė didelio tyrėjų dėmesio.Siekiant patenkinti elektromobiliams keliamus reikalavimus ličio jonų akumuliatoriams, tyrimai ir plėtra Neigiamos medžiagos, pasižyminčios dideliu saugumu, geru greičiu ir ilgaamžiškumu, yra karštosios vietos ir sunkumai.
Komerciniuose ličio jonų akumuliatoriaus neigiamuose elektroduose daugiausia naudojamos anglies medžiagos, tačiau vis dar yra tam tikrų trūkumų naudojant ličio baterijas, naudojant anglį kaip neigiamą elektrodą:
1. Ličio dendritai lengvai nusėda perkrovimo metu, todėl akumuliatorius trumpai jungiasi ir turi įtakos ličio akumuliatoriaus saugos funkcijai;
2. Lengva formuoti SEI plėvelę, todėl pradinė įkrovimo ir iškrovimo galia yra maža ir didelė negrįžtama talpa;
3. Tai yra, anglies medžiagų platformos įtampa yra žema (arti metalo ličio), todėl nesunku sukelti elektrolito skilimą, o tai sukels pavojų saugumui.
4. Ličio jonų įterpimo ir ekstrahavimo procese tūris labai pasikeičia, o ciklo stabilumas yra prastas.
Palyginti su anglies medžiagomis, špinelio tipo Li4Ti5012 turi didelių pranašumų:
1. Tai nulinės deformacijos medžiaga ir turi gerą cirkuliaciją;
2. Iškrovos įtampa yra stabili, o elektrolitas nesuirs, pagerindamas ličio baterijų saugumą;
3. Palyginti su anglies anodo medžiagomis, ličio titanatas turi didelį ličio jonų difuzijos koeficientą (2*10-8cm2/s), jį galima įkrauti ir iškrauti dideliu greičiu.
4. Ličio titanato potencialas yra didesnis nei gryno metalo ličio, be to, nėra lengva generuoti ličio dendritus, kurie suteikia pagrindą užtikrinti ličio baterijų saugumą.
priežiūros grandinė
Jį sudaro du lauko efekto tranzistoriai ir specialus priežiūros integruotas blokas S-8232.Perkrovimo valdymo vamzdelis FET2 ir perkrovos valdymo vamzdelis FET1 yra nuosekliai prijungti prie grandinės, o akumuliatoriaus įtampą stebi ir valdo priežiūros IC.Kai akumuliatoriaus įtampa pakyla iki 4,2 V, perkrovos priežiūros vamzdelis FET1 išjungiamas ir įkrovimas nutraukiamas.Siekiant išvengti gedimo, į išorinę grandinę paprastai pridedamas uždelsimo kondensatorius.Kai akumuliatorius išsikrovęs, akumuliatoriaus įtampa nukrenta iki 2,55.
Paskelbimo laikas: 2023-03-30