Литиумската батерија е тип на батерија која користи литиум метал или легура на литиум како негативен материјал на електродата и користи неводен раствор на електролит.Најраната претставена литиумска батерија дојде од големиот пронаоѓач Едисон.
Литиумски батерии - Литиумски батерии
литиумска батерија
Литиумската батерија е тип на батерија која користи литиум метал или легура на литиум како негативен материјал на електродата и користи неводен раствор на електролит.Најраната претставена литиумска батерија дојде од големиот пронаоѓач Едисон.
Бидејќи хемиските својства на литиум металот се многу активни, обработката, складирањето и примената на литиум металот имаат многу високи еколошки барања.Затоа, литиумските батерии не се користат долго време.
Со развојот на технологијата за микроелектроника во дваесеттиот век, минијатуризираните уреди се зголемуваат од ден на ден, што поставува високи барања за напојување.Литиумските батерии потоа влегоа во практична фаза од големи размери.
За прв пат се користеше во срцеви пејсмејкери.Бидејќи стапката на само-празнење на литиумските батерии е исклучително мала, напонот на празнење е голем.Овозможува вградување на пејсмејкерот во човечкото тело долго време.
Литиумските батерии обично имаат номинален напон повисок од 3,0 волти и се посоодветни за напојување со интегрирано коло.Батериите со манган диоксид се широко користени во компјутери, калкулатори, камери и часовници.
Со цел да се развијат сорти со подобри перформанси, проучени се различни материјали.А потоа правете производи како никогаш досега.На пример, батериите со литиум сулфур диоксид и батериите со литиум тионил хлорид се многу карактеристични.Нивниот позитивен активен материјал е исто така растворувач за електролитот.Оваа структура е присутна само во неводени електрохемиски системи.Затоа, проучувањето на литиумските батерии исто така го промовираше развојот на електрохемиската теорија на неводените системи.Покрај употребата на различни неводени растворувачи, спроведено е и истражување на полимерни батерии со тенок филм.
Во 1992 година, Sony успешно разви литиум-јонски батерии.Неговата практична примена во голема мера ја намалува тежината и обемот на преносливите електронски уреди како што се мобилните телефони и преносните компјутери.Времето на употреба е значително продолжено.Бидејќи литиум-јонските батерии не содржат хром од тешки метали, во споредба со никел-хром батериите, загадувањето на животната средина е значително намалено.
1. Литиум-јонска батерија
Литиум-јонските батерии сега се поделени во две категории: течни литиум-јонски батерии (LIBs) и полимерни литиум-јонски батерии (PLBs).Меѓу нив, течната литиум-јонска батерија се однесува на секундарната батерија во која соединението за интеркалирање Li + се позитивните и негативните електроди.Позитивната електрода избира литиумско соединение LiCoO2 или LiMn2O4, а негативната електрода избира меѓуслојно соединение литиум-јаглерод.Литиум-јонските батерии се идеална движечка сила за развој во 21 век поради нивниот висок работен напон, малата големина, малата тежина, високата енергија, без мемориски ефект, без загадување, ниско само-празнење и долг животен век.
2. Кратка историја на развој на литиум-јонски батерии
Литиумските батерии и литиум-јонските батерии се нови високо-енергетски батерии кои успешно се развиле во 20 век.Негативната електрода на оваа батерија е метален литиум, а позитивната електрода е MnO2, SOCL2, (CFx)n, итн. Беше пуштена во практична употреба во 1970-тите.Поради високата енергија, високиот напон на батеријата, широкиот опсег на работна температура и долгиот век на складирање, тој е широко користен во воени и цивилни мали електрични апарати, како што се мобилни телефони, преносни компјутери, видео камери, камери итн., делумно замена на традиционалните батерии..
3. Изгледи за развој на литиум-јонски батерии
Литиум-јонските батерии се широко користени во преносливи уреди како што се лаптоп компјутери, видео камери и мобилни комуникации поради нивните уникатни функционални предности.Литиум-јонската батерија со голем капацитет развиена сега е пробана во електрични возила и се проценува дека ќе стане еден од примарните извори на енергија за електричните возила во 21-от век и ќе се користи во сателити, воздухопловство и складирање енергија .
4. Основната функција на батеријата
(1) Напонот на отвореното коло на батеријата
(2) Внатрешен отпор на батеријата
(3) Работниот напон на батеријата
(4) Напон на полнење
Напонот за полнење се однесува на напонот што се применува на двата краја на батеријата од надворешното напојување кога се полни секундарната батерија.Основните методи на полнење вклучуваат полнење со постојана струја и полнење со постојан напон.Општо земено, се користи полнење со постојана струја, а неговата карактеристика е што струјата на полнење е стабилна за време на процесот на полнење.Како што напредува полнењето, активниот материјал се обновува, површината на реакцијата на електродата постојано се намалува и поларизацијата на моторот постепено се зголемува.
(5) Капацитет на батеријата
Капацитетот на батеријата се однесува на количината на електрична енергија добиена од батеријата, која обично се изразува со C, а единицата обично се изразува со Ah или mAh.Капацитетот е важна цел на електричните перформанси на батеријата.Капацитетот на батеријата обично се дели на теоретски капацитет, практичен капацитет и номинален капацитет.
Капацитетот на батеријата се одредува според капацитетот на електродите.Ако капацитетите на електродите не се еднакви, капацитетот на батеријата зависи од електродата со помал капацитет, но тоа во никој случај не е збир на капацитетите на позитивните и негативните електроди.
(6) Функција за складирање и век на траење на батеријата
Една од основните карактеристики на хемиските извори на енергија е тоа што тие можат да ослободуваат електрична енергија кога се во употреба и да складираат електрична енергија кога не се користат.Таканаречената функција за складирање е способноста да се одржи полнењето на секундарната батерија.
Што се однесува до секундарната батерија, работниот век е важен параметар за мерење на перформансите на батеријата.Секундарната батерија се полни и испразнува еднаш, наречена циклус (или циклус).Според одреден критериум за полнење и празнење, бројот на времиња на полнење и празнење што батеријата може да ги издржи пред капацитетот на батеријата да достигне одредена вредност се нарекува работен циклус на секундарната батерија.Литиум-јонските батерии имаат одлични перформанси за складирање и долг животен век.
Литиумски батерии - Карактеристики
A. Висока енергетска густина
Тежината на литиум-јонската батерија е половина од онаа на никел-кадмиумската или никел-водородната батерија со ист капацитет, а волуменот е 40-50% од никел-кадмиум и 20-30% од никел-водородната батерија .
Б. Висок напон
Работниот напон на една литиум-јонска батерија е 3,7 V (просечна вредност), што е еквивалентно на три никел-кадмиум или никел-метал хидрид батерии поврзани во серија.
В. Без загадување
Литиум-јонските батерии не содржат штетни метали како кадмиум, олово и жива.
D. Не содржи метален литиум
Литиум-јонските батерии не содржат метален литиум и затоа не подлежат на прописи како што е забраната за носење литиумски батерии на патнички авиони.
E. Висок циклус на траење
Во нормални услови, литиум-јонските батерии можат да имаат повеќе од 500 циклуси на полнење-празнење.
F. Нема мемориски ефект
Меморискиот ефект се однесува на феноменот дека капацитетот на никел-кадмиумската батерија е намален за време на циклусот на полнење и празнење.Литиум-јонските батерии го немаат овој ефект.
G. Брзо полнење
Користењето на полнач со постојана струја и постојан напон со номинален напон од 4,2 V може целосно да ја наполни литиум-јонската батерија за еден до два часа.
Литиумска батерија - Принцип и структура на литиумска батерија
1. Структура и принцип на работа на литиум-јонската батерија: Таканаречената литиум-јонска батерија се однесува на секундарна батерија составена од две соединенија кои можат реверзибилно да ги интеркалираат и деинтеркалираат литиумските јони како позитивни и негативни електроди.Луѓето ја нарекуваат оваа литиум-јонска батерија со уникатен механизам, кој се потпира на преносот на јони на литиум помеѓу позитивните и негативните електроди за да се заврши работата на полнење и празнење на батеријата, како „батерија за столче за лулка“, попозната како „литиумска батерија“. .Земете го LiCoO2 како пример: (1) Кога батеријата е наполнета, јоните на литиум се деинтеркалираат од позитивната електрода и се мешаат во негативната електрода, и обратно при празнење.Ова бара електродата да биде во состојба на интеркалација на литиум пред склопување.Општо земено, како позитивна електрода се избира литиумски оксид на преоден метал со потенцијал поголем од 3V во однос на литиумот и стабилен во воздухот, како што се LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4, LiFePO4.(2) За материјали кои се негативни електроди, изберете интеркалибилни соединенија на литиум чиј потенцијал е што е можно поблиску до потенцијалот на литиум.На пример, различни јаглеродни материјали вклучуваат природен графит, синтетички графит, јаглеродни влакна, мезофазен сферичен јаглерод итн. и метални оксиди, вклучувајќи SnO, SnO2, композитен оксид на калај SnBxPyOz (x=0,4-0,6, y=0,6-0,4, z= (2+3x+5y)/2) итн.
литиумска батерија
2. Батеријата генерално вклучува: позитивен, негативен, електролит, сепаратор, позитивно олово, негативна плоча, централен терминал, изолационен материјал (изолатор), сигурносен вентил (безбедносен вентил), запечатувачки прстен (заптивка), PTC (приклучок за позитивна контрола на температурата), кутија за батерија.Општо земено, луѓето се повеќе загрижени за позитивната електрода, негативната електрода и електролитот.
литиумска батерија
Споредба на структурата на литиум-јонската батерија
Според различни катодни материјали, тој е поделен на железен литиум, кобалт литиум, манган литиум итн.;
Од класификацијата на обликот, генерално се дели на цилиндрични и квадратни, а полимерните литиумски јони исто така може да се направат во која било форма;
Според различните електролитни материјали што се користат во литиум-јонските батерии, литиум-јонските батерии можат да се поделат во две категории: течни литиум-јонски батерии (LIB) и литиум-јонски батерии во цврста состојба.PLIB) е еден вид литиум-јонска батерија во цврста состојба.
електролит
Тековен колектор на школка/пакет бариера
Течна литиум-јонска батерија Течен нерѓосувачки челик, алуминиумска фолија 25μPE полимерна литиум-јонска батерија колоиден полимер алуминиум/PP композитен филм без бариера или единечна μPE бакарна фолија и алуминиумска фолија
Литиумски батерии - Функцијата на литиум-јонските батерии
1. Висока енергетска густина
Во споредба со NI/CD или NI/MH батериите со ист капацитет, литиум-јонските батерии се полесни по тежина, а нивната волуменска специфична енергија е 1,5 до 2 пати поголема од овие два типа батерии.
2. Висок напон
Литиум-јонските батерии користат високо електронегативни литиумски електроди кои содржат елементи за да постигнат приклучен напон до 3,7 V, што е три пати поголем од напонот од NI/CD или NI/MH батериите.
3. Не загадува, еколошки
4. Долг животен циклус
Животниот век надминува 500 пати
5. Висок капацитет на оптоварување
Литиум-јонските батерии може континуирано да се испразнуваат со голема струја, така што оваа батерија може да се користи во апарати со голема моќност како камери и лаптоп компјутери.
6. Одлична безбедност
Поради употребата на одлични анодни материјали, проблемот со растот на литиум дендрит при полнење на батериите е надминат, што во голема мера ја подобрува безбедноста на литиум-јонските батерии.Во исто време, се избираат специјални додатоци што може да се повратат за да се осигури безбедноста на батеријата при употреба.
Литиумска батерија - Начин на полнење на литиум-јонска батерија
Метод 1. Пред литиум-јонската батерија да ја напушти фабриката, производителот извршил третман со активирање и претходно се наполнил, така што литиум-јонската батерија има преостаната моќност, а литиум-јонската батерија се полни според периодот на прилагодување.Овој период на прилагодување треба да се изврши 3 до 5 пати целосно.Испуштање.
Метод 2. Пред полнење, литиум-јонската батерија не треба посебно да се испразнува.Неправилното празнење ќе ја оштети батеријата.Кога се полни, обидете се да користите бавно полнење и намалете го брзото полнење;времето не треба да надминува 24 часа.Само откако батеријата ќе помине три до пет целосни циклуси на полнење и празнење, нејзините внатрешни хемикалии ќе бидат целосно „активирани“ за оптимална употреба.
Метод 3. Ве молиме користете го оригиналниот полнач или полнач од реномирана марка.За литиумски батерии, користете специјален полнач за литиумски батерии и следете ги упатствата.Во спротивно, батеријата ќе биде оштетена или дури и загрозена.
Метод 4. Новокупената батерија е литиум-јонска, така што првите 3 до 5 пати на полнење обично се нарекуваат период на прилагодување и треба да се полни повеќе од 14 часа за да се осигура дека активноста на јоните на литиум е целосно активирана.Литиум-јонските батерии немаат мемориски ефект, но имаат силна инертност.Тие треба да бидат целосно активирани за да се обезбедат најдобри перформанси во идните апликации.
Метод 5. Литиум-јонската батерија мора да користи специјален полнач, во спротивно може да не ја достигне состојбата на заситеност и да влијае на нејзината функција.По полнењето, избегнувајте да го ставате на полначот повеќе од 12 часа и одвојте ја батеријата од мобилниот електронски производ кога не се користи долго време.
Литиумска батерија – употреба
Со развојот на технологијата за микроелектроника во дваесеттиот век, минијатуризираните уреди се зголемуваат од ден на ден, што поставува високи барања за напојување.Литиумските батерии потоа влегоа во практична фаза од големи размери.
За прв пат се користеше во срцеви пејсмејкери.Бидејќи стапката на само-празнење на литиумските батерии е исклучително мала, напонот на празнење е голем.Тоа овозможува долго време да се вградува пејсмејкерот во човечкото тело.
Литиумските батерии обично имаат номинален напон повисок од 3,0 волти и се посоодветни за напојување со интегрирано коло.Батериите со манган диоксид се широко користени во компјутери, калкулатори, камери и часовници.
Пример за апликација
1. Постојат многу батерии како замена за поправки на батериите: како што се оние што се користат во лаптоп компјутерите.По поправката, откриено е дека кога овој пакет батерии е оштетен, проблеми имаат само поединечни батерии.Може да се замени со соодветна едноклеточна литиумска батерија.
2. Изработка на минијатурен факел со висока осветленост Авторот еднаш користел единечна литиумска батерија 3.6V1.6AH со бела цевка што емитува светлина со супер осветленост за да направи минијатурен факел, кој е лесен за употреба, компактен и убав.А поради големиот капацитет на батеријата, може да се користи во просек по половина час секоја вечер, а се користи повеќе од два месеци без полнење.
3. Алтернативно 3V напојување
Бидејќи напонот на едноклеточната литиумска батерија е 3,6V.Затоа, само една литиумска батерија може да замени две обични батерии за напојување на малите апарати за домаќинство како што се радија, вокмени, камери итн., што не само што е со мала тежина, туку и трае долго време.
Материјал за анодна литиум-јонска батерија – литиум титанат
Може да се комбинира со литиум манганат, тројни материјали или литиум железо фосфат и други позитивни материјали за да се формираат секундарни литиум-јонски батерии од 2,4V или 1,9V.Покрај тоа, може да се користи и како позитивна електрода за да се формира литиумска батерија од 1,5 V со секундарна батерија на метална литиум или легура на литиум со негативна електрода.
Поради високата безбедност, високата стабилност, долговечноста и зелените карактеристики на литиум титанат.Може да се предвиди дека материјалот од литиум титанат ќе стане материјал за негативна електрода на новата генерација на литиум-јонски батерии за 2-3 години и ќе биде широко користен во возила со нова моќност, електрични мотоцикли и оние кои бараат висока безбедност, висока стабилност и долг циклус.поле на примена.Работниот напон на литиум титанат батеријата е 2,4V, највисокиот напон е 3,0V, а струјата на полнење е до 2C.
Состав на батерија од литиум титанат
Позитивна електрода: литиум железо фосфат, литиум манганат или троен материјал, литиум никел манганат.
Негативна електрода: материјал од литиум титанат.
Бариера: Тековната бариера на литиумска батерија со јаглерод како негативна електрода.
Електролит: Електролит од литиумска батерија со јаглерод како негативна електрода.
Куќиште за батерија: Куќиште за литиумска батерија со јаглерод како негативна електрода.
Предностите на литиум титанат батериите: изборот на електрични возила за замена на возила со гориво е најдобриот избор за решавање на урбаното загадување на животната средина.Меѓу нив, литиум-јонските батерии привлекоа големо внимание на истражувачите.Со цел да се задоволат барањата на електричните возила за вградени литиум-јонски батерии за напојување, истражување и развој Негативни материјали со висока безбедност, добри перформанси и долговечност се нејзините жешки точки и тешкотии.
Комерцијалните негативни електроди на литиум-јонски батерии главно користат јаглеродни материјали, но сè уште има некои недостатоци во примената на литиумските батерии кои користат јаглерод како негативна електрода:
1. Литиумските дендрити лесно се таложат при преполнување, што резултира со краток спој на батеријата и влијае на безбедносната функција на литиумската батерија;
2. Лесно е да се формира SEI филм, што резултира со мала моќност на почетно полнење и празнење и голем неповратен капацитет;
3. Односно, напонот на платформата на јаглеродните материјали е низок (блиску до металниот литиум), и лесно е да се предизвика распаѓање на електролитот, што ќе донесе безбедносни ризици.
4. Во процесот на вметнување и екстракција на литиум јони, волуменот значително се менува, а стабилноста на циклусот е слаба.
Во споредба со јаглеродните материјали, Li4Ti5012 од типот на спинел има значајни предности:
1. Тоа е материјал со нула вирус и има добри циркулациони перформанси;
2. Напонот на празнење е стабилен, а електролитот нема да се распаѓа, подобрувајќи ги безбедносните перформанси на литиумските батерии;
3. Во споредба со материјалите од јаглеродна анода, литиум титанат има висок коефициент на дифузија на литиум јони (2*10-8cm2/s), и може да се полни и испразни со голема брзина.
4. Потенцијалот на литиум титанат е поголем од оној на чистиот метален литиум и не е лесно да се генерираат литиумски дендрити, што дава основа за обезбедување на безбедноста на литиумските батерии.
коло за одржување
Се состои од два транзистори со ефект на поле и специјален интегриран блок за одржување S-8232.Контролната цевка за преполнување FET2 и контролната цевка за прекумерно празнење FET1 се поврзани во серија на колото, а напонот на батеријата се следи и контролира со ИЦ за одржување.Кога напонот на батеријата ќе се зголеми на 4,2 V, цевката за одржување на преполнување FET1 се исклучува и полнењето се прекинува.Со цел да се избегне дефект, генерално се додава кондензатор за одложување на надворешното коло.Кога батеријата е во испразнета состојба, напонот на батеријата паѓа на 2,55.
Време на објавување: Мар-30-2023