Koja je litijum-jonska punjiva baterija?

Litijum-jonska baterija je sekundarna baterija (punjiva baterija) koja se uglavnom oslanja na kretanje litijumskih jona između pozitivne elektrode i negativne elektrode, u ugrađenoj i ispuštanju, li + se ugrađuje iz pozitivne elektrode i ugrađuje u negativnu elektrodu, a negativna elektroda u a negativna elektroda Državno bogato litijum; Prilikom pražnjenja, suprotno je .

Dio 1: Uvod u baterije
Litijumske baterije podijeljene su u litijumske baterije i litijum-jonske baterije i prijenosna računala koriste litijum-jonske baterije, koje su litijumske baterije; . baterije koje sadrže litijumske baterije ., međutim, u svakodnevnim elektroničkim proizvodima zbog visokog rizika.
Litijum-jonske baterije prvo je razvio Sony Corporation iz Japana u 1990. u ugradi litijum-jone u ugljik (naftni koks i grafit) da formiraju negativnu elektrodu ili litijumsku leguru kao negativna elektroda, a u. i lixmno4 i lixmno4 koriste se i liksio2 i lixmno4 i koristili su i liksio2 i lixmno4 Lipf 6+ Dietilenski karbonat (EZ) + dimetil karbonat (DMC) koristi se kao elektrolit .
Naftni koks i grafit nisu toksični i obilni resursi kao negativni materijali elektrode . ugrađeni u Carbon-u, što se navodi na litijumskim litijumskim baterijama . u hitnim nivoima i iznimljivim performansama, što u kratkom roku smanjuje troškove, sveobuhvatne performanse litijum-jona Poboljšane su baterije . Očekuje se da će litijum-jonske baterije zauzimati veliko tržište u 21. veku .

Dio 2: Razlike u bateriji
Litijum-jonske baterije se lako zbunjuju sa slijedećim dvije baterije
Litijumske baterije: Koristite metalik litijum kao negativna elektroda .
Litijum-jonske baterije: Koristite nevakirani tekući organski elektrolits .
Litijum-jonske polimerne baterije: Koristite polimere u gel tekućim organskim otapalima ili direktno koristite sve čvrste elektrolite . litijum-jonske baterije općenito koriste grafitne ugljične materijale kao negativne elektrode .

Dio 3: Glavne vrste
Prema različitim elektrolitnim materijalima koji se koriste u litijum-jonskim baterijama podijeljene su u tekuće litijum-jonske baterije (likvijuno litijum-jonska baterija, naziva se litijum-jonske baterije i polimerne litijum-jonske baterije (polimerna litijum-jonska baterija, naziva plb) .
3.1 Tečne litijum-jonske baterije
Punjive litijum-jonske baterije su najčešće korištene baterije poput mobilnih telefona i prijenosnih računala . da li su zaštitne komponente ili zaštitne baterije da budu oštećeni . da bi se osiguralo da je tačnost napona za raskid u vrijednosti od ± 1%, glavne proizvođače uređaja za poluvodičke uređaje razvili su a Raznolikost litijum-jonske baterije ICS za osiguranje sigurnog, pouzdanog i brzog punjenja .
Mainstream Mobilni telefoni opremljeni su litijum-jonskim baterijama . Litijum-jonske baterije vrlo važno za produženje baterije . Može se izraditi u ravnim pravokutnim, cilindričnim, pravokutnim i gumbnim pakovima u skladu sa nekoliko baterija povezanih u seriju i paralelno . je nazivni napon litijum-jonskih baterija Općenito 3 . 7V zbog materijalnih promjena, dok je litijum-gvožđe fosfat pozitivne elektrode 3 {. 2V . napon punjenja kada je potpuno napunjen općenito 4 . 2V, a litijum-gvožđe fosfat je 3,65V. Konačni pražnjenje litijum-jonskih baterija je 2,75V do 3.0V (tvornica baterije daje raspon radnog napona ili napon konačnog pražnjenja, a parametri su malo različiti, uglavnom 3.0V-a, a općenito je 3,0 V-a i onog od željeznog fosfata 2,5 V). Nastavljajući pražnjenje ispod 2,5 V (2.0V za litijum gvožđe fosfat) naziva se prekoračenjem, što će oštetiti bateriju.
Litijum-jonske baterije sa litijumskim kobaltnim tipom oksida, kao pozitivne elektrode nisu prikladne za visoko-trenutnu pražnjenje . Preveliki trenutni pražnjenje će smanjiti vrijeme ispuštanja (viša temperatura će se stvoriti iznutra i može biti opasna) i može biti opasna; Ali litijumske baterije sa litijumskim željeznim materijalima elektrode mogu se napuniti i ispustiti na visokoj struji od 20c ili čak veće (c =800 mah, kao što je c {=800, kao što je c {{{4}, a to je pogodno za električna vozila ., a da je proizvođač baterije, a to je za praznu struju, što bi trebalo biti manji od maksimalne struje za pražnjenje tokom upotrebe .
Litijum-jonske baterije imaju određene temperaturne potrebe . davalac temperature punjenja, raspon temperature pražnjenja i punjenje pohrane . punjenje litijum-jonskih baterija treba zasnivati ​​na preporukama proizvođača litijum-jonskih baterija, a potreban je strujni krug za ograničavanje (pregrijavanje) .
. 25C ~ 1c . Prilično korišteno je 0 . Prilikom punjenja velike struje, temperatura baterije se često otkriva kako bi se spriječilo pregrijavanje od oštećenja baterije ili izazivanja eksplozije.
Litijum-jonska punjenje baterije podijeljena je u dvije faze: Na primjer, a zatim se na primjer, a zatim u neposrednoj raskid napajanja puni . 3 . na početku punila 800mA (brzina punjenja 1C), napon baterije se povećava Sa velikim nagibom . Kada je napon baterije blizu 4 . 2V, promenjen je u 4,2 V stalan napon punjenje, struja se postepeno opada, a napon se ne mijenja mnogo. Kada se struja punjenja padne na 1 /10-50 c (vrijednost podešavanja svake tvornice je različita i ne utječe na upotrebu), smatra se da je blizu pune i punjenje se može prekinuti (neki punjači pokreću tajmer nakon određenog vremena).
3.2 Kondenzovana litijum-jonska baterija
19. aprila 2023. godine, CATL je objavio kondenzovanu bateriju sa gustoćom energetske gustoće do 500Wh / kg, što će imati masovnu proizvodnu kapacitet unutar 2023.

Dio 4: Princip rada

Litijum-jonske baterije koriste ugljenike kao negativne elektrode i litijumske elektrode . Ne postoji litijum-jonski baterija . za baterije sa litijumskim ionskim materijalima kao pozitivne elektrode proces i ispunjavanje litijum-jona Baterije su proces ugradnje litijum-jona i uklanjanja . u procesu ugradnje litijumskih jona, ugradnja i de-ugradnja ekvivalentnih elektrona litijumskim ionima (u umetanju je za predstavljanje ili umetnuće ili umetnuće za predstavljanje negativne elektrode) . u procesu Punjenje i pražnjenje, litijum-joni su ugrađeni / ugrađeni i ubačeni / ubačene / umetnute naprijed i nazad između pozitivnih i negativnih elektroda, koji se živo zvane "baterija za ljuljanje" .
Kad se baterija napuni, litijum-ioni se generiraju na pozitivnoj elektrodi baterije, a nastali litijum-joni premještaju se u negativnu elektrodu kao negativna struktura i ima li litijum-jone ugrađene u mikroporore ugljičnog sloja . što su više litijum-jona ugrađeni, to je više Kapacitet punjenja . Slično, kada se baterija isprazni (to je proces korištenja baterije), litijum-joni ugrađeni u ugljenični sloj negativne elektrode . koji se vraćaju na pozitivnu elektrodu, veće je kapacitet za pražnjenje .
Slika
Općenito, struja punjenja litijumskih baterija je postavljena između 0. 2c i 1c ., a to je brže punjenje, jer je struja prevelika, jer je elektrohemijska reakcija u bateriji, kao što se izlijeva prebrzo, to će prebrzo izliti i ne bit će prebrzo, to će proizvesti pjenu i ne biti puna.

Dio 5: Komponente

Čelična školjka / aluminijska školjka / cilindrična / meka serija pakiranja
Pozitivna elektroda općenito litijum manganski oksid ili litijum kobaltni oksid, i električni bicikli uglavnom koriste nikl kobaltni manganski oksid . čisti litijum mangan oksid i litijum-željezo fosfat postepeno izdvajaju zbog velike veličine, loših ili visokih Trošak . Kolekcionar koji provodi struju koristi elektrolitičku aluminijsku foliju sa debljinom 10-20 mikrona .
Dijafragma: Posebno formirani polimer film sa mikroporoznom strukturom koja omogućava litijum-joni da slobodno pređu, ali elektroni ne mogu proći .
Negativna elektroda: Aktivni materijal je grafit ili ugljik sa grafitnom strukturom, a provodljiv trenutni kolekcionar koristi elektrolitičku bakrenu foliju s debljinom 7-15 mikrona .
Elektrolit: karbonatni otapala koji rastvaraju litijum heksafluorofosfat, dok polimeri koriste gel elektrolite .
Shell baterije: podijeljeno u čeličnu školjku (retko se koristi u kvadratnim baterijama), aluminijska školjka, ponikl-poplećena školjka (koristi se u cilindričnim baterijama), aluminijski-plastični film (meko pakovanje), kao i kapaciteta baterije, kao i pozitivni i negativni terminal baterije .

Dio 6: Sastav baterije

Kao i sve hemijske baterije, litijum-jonske baterije također su sastoji se od tri dijela: pozitivna elektroda, negativna elektroda i elektrolit . Elektrodni materijali su svi litijumski joni koji se mogu ugraditi (umetnuti) / umetnuti) .
6.1 Pozitivni materijali za elektrodu
1) Pozitivni materijali elektrode
Postoji mnogo neobaveznih materijala za pozitivne elektrode, a glavni proizvodi uglavnom koriste litijum gvožđe fosfat . usporedbu različitih pozitivnih elektroda:

2) Pozitivna reakcija elektrode
Litijum-ioni su umetnuti tokom pražnjenja i deinterkalizirane tokom punjenja .
Prilikom punjenja: LifePo4 → Li 1- XFepo 4 + XLi ++ Xe-
Kada se prazni: Li 1- XLi ++ Xe- → LifePo4
6.2 Negativni materijali elektrode
1) Negativni materijali elektrode
Grafit je uglavnom korišten . nova istraživanja je otkrila da titanati mogu biti bolji materijal . negativna reakcija elektrode: litijum-joni ubačeni su tokom punjenja i de dalji se tokom pražnjenja (2}}
Prilikom punjenja: XLi ++ xe -+ 6 C → lixc6
Prilikom ispuštanja: Lixc6 → XLI ++ XE -+ 6 C
Uglavnom podijeljeni u sljedeće kategorije:
Karbonski materijali za elektrodu: Negativni materijali elektrode koji se koriste u litijum-jonskim baterijama u osnovi su ugljični materijali, poput umjetnog grafita, prirodnog grafita, mezofaznog ugljičnog mikrobead-a, naftni koks, karbonski vlakno, karbon od ugljičnog vlakana, itd. .
Limene materice zasnovane na limenim elektrodama može se podijeliti u dvije vrste: Kompozitni oksid u obliku limenog oksida . oksid se odnosi na okside različitih valencija od metalne mala . ne postoje komercijalni proizvodi.
Tranzicijski metalni nitrid koji sadrži litijum-a negativne elektrode: nema komercijalnih proizvoda .
Legura negativnih elektroda: uključujući legure na bazi litaca, legure sa silikonskim legurima, aluminijumske legure, legure na bazi antimona, legure na bazi antimona, legure sa magnezijuma i ostale legure, bez komercijalnih proizvoda .
Nano-skale negativni materijali elektrode: nano ugljični cijevi, materijali nano legura .
Nano materijali su nano oksidni materijali: prema najnovijim tržišnim kretanjem litijumske baterije nove energetske industrije u 2009. godini i nano silicijumske oksid i nano silicijumske cijevi, a nano ugljikovske cijevi, uvelike poboljšavaju kapacitet i punjenje i vrijeme ispuštanja litijumske baterije .
6.3 Elektrolit
Solute: Litijumske soli se često koriste, poput litijumske perčarozije (liclo4), litijum-heksafluorofosfat (Lipf6) i litijum tetrafluoroborate (libf4) .
Otapalo: Budući da je radni napon baterije mnogo veći od raspadanja vode, organski otapala, poput etičkog karbonata, propilen karbonata, dietilnih karbonata, a na površini se na njenoj površini oguliti strukturu grafita, uzrokujući da se oguli i formira čvrstu elektrolitnu interfazu (SEI) na svojoj površini, Rezultat pasiviranja elektrode . Organska otapala takođe donose pitanja sigurnosti poput zapaljivosti i eksplozije .
6.4 Provodni premaz
Aluminijska folija sa ugljen-obloženom baterijama (provodljiv premaz)
Prednosti aluminijske folije sa ugljen-prekrivenim u litijum-jon aplikacijama baterije
Inhibirati polarizaciju baterije, smanjite toplotne efekte i poboljšajte performanse brzine;
Smanjite unutrašnju otpornost na bateriju i značajno smanjite dinamičan povećanje interne otpornosti tokom ciklusa procesa;
Visoka konzistencija, povećajte život ciklusa baterije;
Visoka adhezija između aktivnih tvari i strujnih kolektora, smanjujući troškove proizvodnje polnih komada;
Zaštitite trenutni kolekcionar od korodiranja elektrolita;
Poboljšajte performanse obrade litijum gvožđeh fosfata i litijum-titanate materijala .
Koristeći funkcionalne premaze za liječenje provodljivosti baterije je probojno tehnološka inovacija . aluminijska folija / bakrena folija je ravnomjerno i fino premazana nano-provodljivom grafitnom i ugljičnom folijom / bakrenom folijom . Može pružiti odličnu statičku provodljivost i prikupiti mikroproizvodnju aktivnog materijala, u velikoj mjeri smanjujući Kontakt otpornost između pozitivnog / negativnog elektroda i sakupljača, a može poboljšati adheziju između dva, što može umanjiti količinu korištenog učvršćivanja, na taj način značajno poboljšavajući cjelokupni izvor baterije . (vodeni sustav zasnovan na vodi i ulje (organsko otapalo) .

Deo 7: Prednosti i nedostaci

7.1 Prednosti
Visoki napon: Radni napon jedne ćelije je visok kao 3.7-3.8 V (3. 2V za litijum gvožđe fosfat), što je 3 puta od ni-CD-a i Ni-MH baterija.
Velika specifična energija: Stvarna specifična energija koja se može postići je oko 555Wh / kg, odnosno materijal može dostići određeni kapacitet više od 150 mha / g ({3-4 puta koji je iz ni-MH), koji je blizu oko 88% svoje teorijske vrijednosti .
Dug životni vijek: Općenito, može dostići više od 500 puta, ili čak više od 1000 puta, a litijum-gvožđe fosfat može dostići 8000 puta . za električne uređaje sa malim trenutnim pražnjenjem, udvostručit će servisni vijek trajanja baterije.
Dobra sigurnosna performans: Nema zagađenja, bez memorije . kao prethodnik Li-Iona, litijumske baterije smanjile su svoje aplikacije jer je metalni litijumski za formiranje dendriti i kratkog spoja: Li-Ion ne sadrži kadmijum, olovo, živu i druge elemente koji zagađuju okoliš; Glavni nedostatak ni-CD baterija u nekim procesima (poput sinterovanja) je "memorijski efekt", što ozbiljno ograničava upotrebu baterija, ali li-Ion uopće nema ovaj problem .
Niska samozaslojnost: Samozaslovna stopa potpuno napunjene li-jonske baterije pohranjene na sobnoj temperaturi za jedan mjesec iznosi oko 2%, što je mnogo niže od {25-30% NI-MH .
Brzo punjenje: Kapacitet 1C punjenja 30 minuta može dostići više od 80% nominalnog kapaciteta, a baterija od željeza-fosfora može se naplaćivati ​​na 90% nominalnog kapaciteta za 10 minuta .
Radna temperatura: Radna temperatura je -25 ~ 45 stepena . uz poboljšanje elektrolita i pozitivne elektrode, očekuje se da će se proširiti na. ~ 70 stepena .
7.2 Nedostaci
Starenje: Za razliku od ostalih punjivih baterija, polako će se smanjiti, što se odnosi na broj korištenih i temperaturi ., jer se odnosi na temperaturu ili se čini u elektroničkom proizvodu sa visokim radnim aktuelom . za zamjenu grafita sa litijumskim titanatima Život . Odnos temperature skladištenja i brzinu gubitka trajnog kapaciteta: