Lityum batareýasy, negatiw elektrod materialy hökmünde litiý metal ýa-da litiý garyndysyny ulanýan we suwsuz elektrolit erginini ulanýan batareýanyň bir görnüşidir.Iň irki hödürlenen litiý batareýasy beýik oýlap tapyjy Edisondan geldi.
Lityum batareýalary - Lityum batareýalary
litiý batareýasy
Lityum batareýasy, negatiw elektrod materialy hökmünde litiý metal ýa-da litiý garyndysyny ulanýan we suwsuz elektrolit erginini ulanýan batareýanyň bir görnüşidir.Iň irki hödürlenen litiý batareýasy beýik oýlap tapyjy Edisondan geldi.
Lityum metalyň himiki aýratynlyklary örän işjeň bolany üçin, litiý metalyny gaýtadan işlemek, saklamak we ulanmak daşky gurşaw talaplaryna gaty ýokary.Şonuň üçin litiý batareýalary köp wagt bäri ulanylmaýar.
XX asyrda mikroelektronika tehnologiýasynyň ösmegi bilen miniatýurlaşdyrylan enjamlar günsaýyn artýar, bu bolsa elektrik üpjünçiligine ýokary talaplary öňe sürýär.Soňra litiý batareýalary uly göwrümli amaly tapgyra gadam basdy.
Ilki bilen ýürek kardiostimulýatorlarynda ulanyldy.Lityum batareýalarynyň öz-özünden çykaryş tizligi gaty pes bolany üçin, çykaryş naprýa .eniýesi dikdir.Elektrokardiostimulýatory uzak wagtlap adam bedenine ornaşdyrmaga mümkinçilik berýär.
Lityum batareýalary, adatça nominal naprýa 3.0eniýeden 3.0 woltdan ýokary bolup, toplumlaýyn elektrik üpjünçiligi üçin has amatlydyr.Marganes dioksid batareýalary kompýuterlerde, kalkulýatorlarda, kameralarda we sagatlarda giňden ulanylýar.
Has oňat öndürijilikli görnüşleri ösdürmek üçin dürli materiallar öwrenildi.Soň bolsa öňküsi ýaly önüm öndüriň.Mysal üçin, litiý kükürt dioksid batareýalary we litiý tionil hlorid batareýalary gaty tapawutlanýar.Oňyn işjeň material hem elektrolit üçin çözüjidir.Bu gurluş diňe suw däl elektrohimiýa ulgamlarynda bar.Şonuň üçin litiý batareýalaryny öwrenmek, suw däl ulgamlaryň elektrokimiki teoriýasynyň ösmegine hem kömek etdi.Dürli suw däl erginleri ulanmakdan başga-da, polimer inçe filmli batareýalar boýunça gözleg geçirildi.
1992-nji ýylda “Sony” litiý-ion batareýalaryny üstünlikli ösdürdi.Amaly amaly, jübi telefonlary we depder kompýuterleri ýaly göçme elektron enjamlarynyň agramyny we göwrümini ep-esli azaldar.Ulanyş wagty gaty uzaldyldy.Lityum-ion batareýalarynda nikel-hrom batareýalary bilen deňeşdirilende agyr metal hromy ýoklugy sebäpli daşky gurşawa hapalanmak ep-esli azalýar.
1. Lityum-ion batareýasy
Lityum-ion batareýalary indi iki kategoriýa bölünýär: suwuk litiý-ion batareýalary (LIB) we polimer litiý-ion batareýalary (PLB).Olaryň arasynda suwuk litiý ion batareýasy Li + interkalasiýa birleşmesiniň polo positiveitel we otrisatel elektrodlar bolan ikinji derejeli batareýany aňladýar.Pozitiw elektrod litiý birleşmesini LiCoO2 ýa-da LiMn2O4, negatiw elektrod bolsa litiý-uglerod interleýer birleşmesini saýlaýar.Lityum-ion batareýalary, ýokary işleýän naprýa .eniýesi, kiçi göwrümi, ýeňil agramy, ýokary energiýasy, ýadyň täsiri ýok, hapalanma ýok, öz-özüni akdyrma we uzak aýlawly ömri sebäpli 21-nji asyrda ösüş üçin amatly hereketlendiriji güýçdir.
2. Lityum-ion batareýasynyň ösüşiniň gysgaça taryhy
Lityum batareýalary we litiý ion batareýalary 20-nji asyrda üstünlikli ösen täze ýokary energiýa batareýalarydyr.Bu batareýanyň otrisatel elektrody metal litiý, polo positiveitel elektrod bolsa MnO2, SOCL2, (CFx) n we ş.m. 1970-nji ýyllarda ulanylyp başlandy.Energyokary energiýasy, batareýanyň ýokary naprýa .eniýesi, giň işleýiş temperaturasy we uzak saklanyş möhleti sebäpli, jübi telefonlary, göçme kompýuterler, wideo kameralar, kameralar we ş.m. ýaly harby we raýat kiçi elektrik enjamlarynda giňden ulanylýar. adaty batareýalary çalyşmak..
3. Lityum-ion batareýalarynyň ösüş perspektiwalary
Lityum-ion batareýalary, özboluşly funksional artykmaçlyklary sebäpli noutbuk kompýuterleri, wideo kameralar we ykjam aragatnaşyk ýaly göçme enjamlarda giňden ulanyldy.Häzirki wagtda işlenip düzülen uly kuwwatly litiý-ion batareýasy elektrik ulaglarynda synagdan geçirildi we 21-nji asyrda elektrik ulaglary üçin esasy güýç çeşmeleriniň birine öwrüljekdigi we hemralarda, howa giňişliginde we energiýa saklanyşynda ulanyljakdygy çak edilýär. .
4. Batareýanyň esasy wezipesi
(1) Batareýanyň açyk zynjyr naprýa .eniýesi
(2) Batareýanyň içki garşylygy
(3) Batareýanyň işleýiş naprýa .eniýesi
(4) Zarýad beriş naprýa .eniýesi
Zarýad beriş naprýa .eniýesi, ikinji batareýa zarýad berlende daşarky elektrik üpjünçiligi bilen batareýanyň iki ujuna ulanylýan naprýa .eniýäni aňladýar.Zarýad bermegiň esasy usullary hemişelik tok zarýadyny we hemişelik naprýa .eniýe zarýadyny öz içine alýar.Adatça, hemişelik tok zarýady ulanylýar we onuň häsiýetnamasy zarýad beriş prosesinde zarýad togunyň durnukly bolmagydyr.Zarýad berişiň gidişi bilen işjeň material dikeldilýär, elektrod reaksiýa meýdany yzygiderli azalýar we motoryň polýarizasiýasy kem-kemden ýokarlanýar.
(5) Batareýanyň kuwwaty
Batareýanyň kuwwaty, adatça C bilen aňladylýan we enjam adatça Ah ýa-da mAh bilen aňladylýan batareýadan alnan elektrik mukdaryny aňladýar.Potensial batareýanyň elektrik öndürijiliginiň möhüm maksadydyr.Batareýanyň kuwwaty adatça teoretiki kuwwata, amaly kuwwata we bahalandyrylan kuwwata bölünýär.
Batareýanyň kuwwaty elektrodlaryň kuwwaty bilen kesgitlenýär.Elektrodlaryň kuwwaty deň bolmasa, batareýanyň kuwwaty kiçi göwrümli elektroda baglydyr, ýöne polo positiveitel we otrisatel elektrodlaryň kuwwatynyň jemi däldir.
(6) Batareýanyň saklanyş funksiýasy we ömri
Himiki energiýa çeşmeleriniň esasy aýratynlyklaryndan biri, ulanylanda elektrik energiýasyny goýberip we ulanylmaýan wagty elektrik energiýasyny saklamagydyr.Saklaýyş funksiýasy, ikinji batareýa üçin zarýad bermegi dowam etdirmek ukybydyr.
Ikinji batareýa barada aýdylanda, hyzmat möhleti batareýanyň işleýşini ölçemek üçin möhüm parametrdir.Ikinji derejeli batareýa bir gezek (ýa-da sikl) diýilýär we zarýad berilýär.Belli bir zarýad beriş we zarýad beriş kriteriýasyna görä, batareýanyň kuwwaty belli bir gymmata ýetmezden ozal çydap bilýän zarýad beriş we zarýad beriş wagtynyň sanyna ikinji batareýanyň işleýiş sikli diýilýär.Lityum-ion batareýalary ajaýyp saklaýyş ýerine ýetirijiligine we uzak aýlawly ömrüne eýe.
Lityum batareýalary - aýratynlyklary
A. energyokary energiýa dykyzlygy
Lityum-ion batareýasynyň agramy şol bir kuwwatly nikel-kadminiň ýa-da nikel-wodorod batareýasynyň ýarysyna, göwrümi nikel-kadminiň 40-50% we nikel-wodorod batareýasynyň 20-30% -ine deňdir. .
B. Volokary naprýa .eniýe
Bir litiý-ion batareýasynyň işleýiş naprýa .eniýesi 3,7V (ortaça bahasy) bolup, yzygiderli birleşdirilen üç nikel-kadmiuma ýa-da nikel-metal gidrid batareýalaryna deňdir.
C. Hapalanma ýok
Lityum-ion batareýalarynda kadmium, gurşun we simap ýaly zyýanly metallar ýok.
D. Metal litiý ýok
Lityum-ion batareýalarynda metal litiý ýok we şonuň üçin ýolagçy uçarlarynda litiý batareýalaryny götermegi gadagan etmek ýaly düzgünlere tabyn däldir.
E. Cycleokary aýlawly durmuş
Adaty şertlerde litiý-ion batareýalarynda 500-den gowrak zarýad beriş sikli bolup biler.
F. memoryat täsiri ýok
Effectat täsiri, zarýad beriş we zarýad beriş siklinde nikel-kadmium batareýasynyň kuwwatynyň peselmegi hadysasyna degişlidir.Lityum-ion batareýalarynyň bu täsiri ýok.
G. Çalt zarýad bermek
Bahasy 4.2V bolan hemişelik tok we hemişelik naprýa .eniýe güýçlendirijisini ulanmak litiý-ion batareýasyny bir-iki sagadyň içinde doly zarýad berip biler.
Lityum batareýasy - Lityum batareýasynyň ýörelgesi we gurluşy
1. Lityum ion batareýasynyň gurluşy we iş prinsipi: Lityum ion batareýasy diýilýän zat, litiý ionlaryny polo positiveitel we otrisatel elektrodlar hökmünde tersine birleşdirip we bölüp bilýän iki birleşmeden ybarat ikinji derejeli batareýany aňladýar.Adamlar bu litiý-ion batareýasyny, batareýanyň zarýadyny we zarýad beriş işini tamamlamak üçin polo positiveitel we otrisatel elektrodlaryň arasynda litiý ionlarynyň geçirilmegine bil baglaýan, adatça “litiý batareýasy” diýlip atlandyrylýan “titreýän oturgyç batareýasy” diýip atlandyrýarlar. .LiCoO2-ni mysal hökmünde alyň: (1) Batareýa zarýad berlende, litiý ionlary polo positiveitel elektroddan bölünip aýrylýar we otrisatel elektrodda biri-biri bilen baglanyşdyrylýar we zarýad berlende tersine.Munuň üçin elektrodyň gurulmazdan ozal litiý interkalasiýa ýagdaýynda bolmagy zerur.Adatça, litiý bilen deňeşdirilende 3V-den uly we howada durnukly bolan litiý interkalasiýa geçiş metal oksidi LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4, LiFePO4 ýaly polo positiveitel elektrod hökmünde saýlanýar.(2) negativearamaz elektrodlar bolan materiallar üçin potensialy litiý potensialyna ýakyn bolan biri-birine bagly litiý birleşmelerini saýlaň.Mysal üçin, dürli uglerod materiallaryna tebigy grafit, sintetiki grafit, uglerod süýümi, mezofaza sferik uglerod we ş.m. we SnO, SnO2, galaýy birleşýän oksid SnBxPyOz (x = 0.4 ～ 0.6, y = 0.6 ～ 0.4, z =) girýär. (2 + 3x + 5y) / 2) we ş.m.
litiý batareýasy
2 batareýaAdatça adamlar polo positiveitel elektrod, otrisatel elektrod we elektrolit hakda has köp alada edýärler.
litiý batareýasy
Lityum-ion batareýasynyň gurluşyny deňeşdirmek
Dürli katod materiallaryna görä, ol demir litiý, kobalt litiý, marganes litiý we ş.m. bölünýär;
Formanyň klassifikasiýasyndan adatça silindr we inedördül bölünýär we polimer litiý ionlary hem islendik görnüşde ýasalyp bilner;
Lityum-ion batareýalarynda ulanylýan dürli elektrolit materiallaryna görä, litiý-ion batareýalaryny iki kategoriýa bölmek bolar: suwuk litiý-ion batareýalary (LIB) we gaty litiý-ion batareýalary.PLIB) gaty ýagdaýly litiý-ion batareýasynyň bir görnüşidir.
elektrolit
Gabyk / paket barýeriniň häzirki kollektory
Suwuk litiý-ion akkumulýator
Lityum batareýalary - Lityum Ion batareýalarynyň işi
1. energyokary energiýa dykyzlygy
Birmeňzeş kuwwatly NI / CD ýa-da NI / MH batareýalary bilen deňeşdirilende, litiý-ion batareýalary has ýeňil bolýar we göwrüminiň aýratyn energiýasy bu iki görnüşli batareýadan 1,5-2 esse köpdür.
2. volokary naprýa .eniýe
Lityum-ion batareýalary, 3,7V çenli ýokary naprýa .eniýelere ýetmek üçin ýokary elektronegatiw elementi bolan litiý elektrodlaryny ulanýarlar, bu bolsa NI / CD ýa-da NI / MH batareýalarynyň naprýa .eniýesinden üç esse köp.
3. Hapalanmaýan, ekologiýa taýdan arassa
4. Uzak aýlawly ömri
Ömri 500 esse geçýär
5. loadük göterijiligi
Lityum-ion batareýalary kamera we noutbuk kompýuterleri ýaly ýokary kuwwatly enjamlarda ulanylyp bilner ýaly, uly tok bilen üznüksiz zyňylyp bilner.
6. Ajaýyp howpsuzlyk
Ajaýyp anod materiallarynyň ulanylmagy sebäpli, batareýa zarýad berlende litiý dendritiň ösmegi meselesi ýeňilýär, bu litiý-ion batareýalarynyň howpsuzlygyny ep-esli ýokarlandyrýar.Şol bir wagtyň özünde, ulanylanda batareýanyň howpsuzlygyny üpjün etmek üçin ýörite dikeldilýän esbaplar saýlanýar.
Lityum batareýasy - Lityum ion batareýasyna zarýad bermek usuly
Usul 1. Lityum-ion batareýasy zawoddan çykmazdan ozal öndüriji işjeňleşdirme bejergisini geçirdi we öňünden zarýad aldy, şonuň üçin litiý-ion batareýasynyň galyndy güýji bar we litiý-ion batareýasy düzediş döwrüne görä zarýad alýar.Bu düzediş döwri 3-5 gezek doly ýerine ýetirilmeli.Akdyrmak.
Usul 2. Zarýad bermezden ozal litiý-ion batareýasynyň ýörite çykarylmagy zerur däl.Nädogry zarýad batareýa zeper ýetirer.Zarýad berlende haýal zarýad bermäge synanyşyň we çalt zarýad bermegi azaldyň;wagt 24 sagatdan geçmeli däldir.Diňe batareýa üç-bäş doly zarýaddan we zarýad beriş siklinden soň içerki himiki serişdeleri optimal ulanmak üçin doly “işjeňleşdiriler”.
Usul 3. Asyl güýçlendirijini ýa-da abraýly marka güýçlendirijisini ulanyň.Lityum batareýalary üçin litiý batareýalary üçin ýörite güýçlendiriji ulanyň we görkezmelere eýeriň.Otherwiseogsam, batareýa zaýalanar ýa-da töwekgelçilik ediler.
Usul 4. Täze satyn alnan batareýa litiý ionydyr, şonuň üçin ilkinji 3-5 gezek zarýad beriş adatça düzediş döwri diýilýär we litiý ionlarynyň işjeňliginiň doly işjeňleşmegi üçin 14 sagatdan gowrak zarýad bermeli.Lityum-ion batareýalarynyň ýat täsiri ýok, ýöne güýçli inertsiýasy bar.Geljekdäki programmalarda iň oňat öndürijiligi üpjün etmek üçin olary doly işjeňleşdirmeli.
Usul 5. Lityum-ion batareýasy ýörite güýçlendiriji ulanmalydyr, ýogsam doýma ýagdaýyna ýetip bilmez we işine täsir edip bilmez.Zarýad berlenden soň, zarýad berijä 12 sagatdan gowrak wagt goýmaň we uzak wagtlap ulanylmasa batareýany ykjam elektron önüminden aýyryň.
Lityum batareýasy - ulanyň
XX asyrda mikroelektronika tehnologiýasynyň ösmegi bilen miniatýurlaşdyrylan enjamlar günsaýyn artýar, bu bolsa elektrik üpjünçiligine ýokary talaplary öňe sürýär.Soňra litiý batareýalary uly göwrümli amaly tapgyra gadam basdy.
Ilki bilen ýürek kardiostimulýatorlarynda ulanyldy.Lityum batareýalarynyň öz-özünden çykaryş tizligi gaty pes bolany üçin, çykaryş naprýa .eniýesi dikdir.Elektrokardiostimulýatory uzak wagtlap adam bedenine ornaşdyrmaga mümkinçilik berýär.
Lityum batareýalary, adatça nominal naprýa 3.0eniýeden 3.0 woltdan ýokary bolup, toplumlaýyn elektrik üpjünçiligi üçin has amatlydyr.Marganes dioksid batareýalary kompýuterlerde, kalkulýatorlarda, kameralarda we sagatlarda giňden ulanylýar.
Programmanyň mysaly
1. Batareýa paketini bejermek üçin çalyşýan batareýa paketleri köp: meselem, depder kompýuterlerinde ulanylýanlar.Bejerilenden soň, bu batareýa paketi zaýalananda diňe aýratyn batareýalarda kynçylyk ýüze çykýar.Oňa laýyk bir öýjükli litiý batareýasy bilen çalşyp bolar.
2. brightokary ýagtylykly miniatýura fakel ýasamak Awtor bir gezek ulanmak aňsat, ykjam we owadan bolan kiçijik fakel ýasamak üçin ak super ýagtylyk ýagtylyk turbasy bilen ýekeje 3.6V1.6AH litiý batareýasyny ulandy.Batareýanyň kuwwaty uly bolany üçin, her gije ortaça ýarym sagat ulanylyp bilner we zarýad bermezden iki aýdan gowrak wagt bäri ulanylýar.
3. Alternatiw 3V elektrik üpjünçiligi
Bir öýjükli litiý batareýasynyň naprýa .eniýesi 3,6V.Şonuň üçin diňe bir litiý batareýasy diňe bir ýeňil däl, eýsem uzak wagtlap dowam edýän radio, pyýada maşynlar, kameralar we ş.m. ýaly ownuk durmuş enjamlaryny elektrik bilen üpjün etmek üçin iki sany adaty batareýany çalşyp biler.
Lityum-ion batareýa anod materialy - litiý titanat
Lityum marganat, üç taraplaýyn materiallar ýa-da litiý demir fosfat we beýleki oňyn materiallar bilen birleşdirilip, 2,4V ýa-da 1,9V litiý ion ikinji batareýalaryny emele getirip biler.Mundan başga-da, polo positiveitel elektrod hökmünde ulanylyp, metal litiý ýa-da litiý garyndysy negatiw elektrod ikinji batareýasy bilen 1.5V litiý batareýasyny emele getirip biler.
Highokary howpsuzlyk, ýokary durnuklylyk, uzak ömür we litiý titanatyň ýaşyl aýratynlyklary sebäpli.Lityum titanat materialynyň 2-3 ýyldan täze nesil litiý ion batareýalarynyň negatiw elektrod materialyna öwrüljekdigini we täze elektrik ulaglarynda, elektrik motosikllerinde we ýokary howpsuzlygy, ýokary durnuklylygy we uzak aýlawy talap edýänlerde giňden ulanyljakdygyny çaklamak mümkin.ulanylyş ugry.Lityum titanat batareýasynyň işleýiş naprýa 2.eniýesi 2,4V, iň ýokary naprýa .eniýe 3.0V, zarýad beriş tok 2C çenli.
Lityum titanat batareýasynyň düzümi
Oňyn elektrod: litiý demir fosfat, litiý marganat ýa-da üçünji material, litiý nikel marganat.
Ativearamaz elektrod: litiý titanat materialy.
Päsgelçilik: negatiw elektrod hökmünde uglerod bilen häzirki litiý batareýasynyň päsgelçiligi.
Elektrolit: negatiw elektrod hökmünde uglerod bilen litiý batareý elektrolit.
Batareýa korpusy: negatiw elektrod hökmünde uglerod bilen litiý batareýasy.
Lityum titanat batareýalarynyň artykmaçlyklary: ýangyç ulaglaryny çalyşmak üçin elektrik ulaglaryny saýlamak, şäher daşky gurşawyň hapalanmagyny çözmek üçin iň gowy saýlawdyr.Olaryň arasynda litiý-ion kuwwatly batareýalary gözlegçileriň ünsüni özüne çekdi.Bortdaky litiý-ion kuwwatly batareýalary, gözleg we ösüş üçin elektrik ulaglarynyň talaplaryny kanagatlandyrmak üçin ýokary howpsuzlyk, oňat öndürijilik we uzak ömri bolan negatiw materiallar onuň gyzgyn nokatlary we kynçylyklarydyr.
Söwda litiý-ion batareýasynyň negatiw elektrodlary esasan uglerod materiallaryny ulanýarlar, ýöne negatiw elektrod hökmünde uglerody ulanmak bilen litiý batareýalaryny ulanmakda käbir kemçilikler bar:
1. Artykmaç zarýad berlende litiý dendritleri aňsatlyk bilen çökýär, netijede batareýanyň gysga utgaşmagy we litiý batareýasynyň howpsuzlyk işine täsir etmegi;
2. SEI filmini döretmek aňsat, netijede başlangyç zarýad pes we zarýad güýji we uly yzyna gaýtaryp bolmajak kuwwat;
3. carbonagny, uglerod materiallarynyň platforma naprýa .eniýesi pes (metal litiýa ýakyn) we howpsuzlyk töwekgelçiligini getirjek elektrolitiň dargamagyna sebäp bolmak aňsat.
4. Lityum ionyny salmak we çykarmak prosesinde ses gaty üýtgeýär we aýlawyň durnuklylygy pes bolýar.
Uglerod materiallary bilen deňeşdirilende, spinel görnüşli Li4Ti5012 möhüm artykmaçlyklara eýedir:
1. Nol görnüşli material bolup, aýlanyşygyň gowy ýerine ýetirilişi bar;
2. Zyňylyş naprýa; eniýesi durnukly we elektrolit çüýremez, litiý batareýalarynyň howpsuzlyk netijeliligini ýokarlandyrar;
3. Uglerod anod materiallary bilen deňeşdirilende, litiý titanat ýokary litiý ion diffuziýa koeffisiýentine (2 * 10-8cm2 / s) eýe bolup, ýokary zarýad alyp we zarýad berip biler.
4. Lityum titanatynyň potensialy arassa metal litiýiňkiden has ýokarydyr we litiý batareýalarynyň howpsuzlygyny üpjün etmek üçin esas berýän litiý dendritleri döretmek aňsat däl.
hyzmat ediş zynjyry
Iki meýdan effekt tranzistoryndan we S-8232 aýratyn tehniki hyzmat blokundan ybarat.Artykmaç zarýad dolandyryş turbasy FET2 we artykmaç zarýad dolandyryş turbasy FET1 yzygiderli birikdirilýär we batareýanyň naprýa .eniýesi tehniki hyzmat IC tarapyndan gözegçilik edilýär we gözegçilikde saklanýar.Batareýanyň naprýa .eniýesi 4.2V çenli ýokarlananda, FET1 artykmaç zarýad beriji turba öçürilýär we zarýad berilýär.Näsazlygyň öňüni almak üçin daşarky zynjyrda gijikdiriji kondensator goşulýar.Batareýa zarýad berlen ýagdaýynda, batareýanyň naprýa .eniýesi 2,55-e düşýär.
Iş wagty: Mart-30-2023