Литијумска батерија је врста батерије која користи литијум метал или легуру литијума као материјал негативне електроде и користи неводени раствор електролита.Најраније представљена литијумска батерија потиче од великог проналазача Едисона.
Литијумске батерије – Литијумске батерије
литијум батерије
Литијумска батерија је врста батерије која користи литијум метал или легуру литијума као материјал негативне електроде и користи неводени раствор електролита.Најраније представљена литијумска батерија потиче од великог проналазача Едисона.
Пошто су хемијска својства литијум метала веома активна, обрада, складиштење и примена литијум метала имају веома високе еколошке захтеве.Због тога се литијумске батерије дуго не користе.
Са развојем микроелектронске технологије у двадесетом веку, минијатуризовани уређаји се повећавају из дана у дан, што поставља високе захтеве за напајање.Литијумске батерије су тада ушле у практичну фазу великих размера.
Прво је коришћен у срчаним пејсмејкерима.Пошто је брзина самопражњења литијумских батерија изузетно ниска, напон пражњења је стрм.Омогућава имплантацију пејсмејкера у људско тело на дуже време.
Литијумске батерије углавном имају називни напон већи од 3,0 волта и погодније су за напајање интегрисаних кола.Батерије са манган-диоксидом се широко користе у рачунарима, калкулаторима, камерама и сатовима.
Да би се развиле сорте са бољим перформансама, проучавани су различити материјали.А онда правите производе као никада раније.На пример, литијум сумпор диоксидне батерије и литијум тионил хлоридне батерије су веома карактеристичне.Њихов позитивни активни материјал је такође растварач за електролит.Ова структура је присутна само у неводеним електрохемијским системима.Стога је проучавање литијумских батерија такође промовисало развој електрохемијске теорије неводених система.Поред употребе различитих неводених растварача, спроведена су и истраживања на полимерним танкослојним батеријама.
Године 1992. Сони је успешно развио литијум-јонске батерије.Његова практична примена у великој мери смањује тежину и запремину преносивих електронских уређаја као што су мобилни телефони и нотебоок рачунари.Време употребе је знатно продужено.Пошто литијум-јонске батерије не садрже тешки метал хром, у поређењу са никл-хром батеријама, загађење животне средине је знатно смањено.
1. Литијум-јонска батерија
Литијум-јонске батерије су сада подељене у две категорије: течне литијум-јонске батерије (ЛИБ) и полимерне литијум-јонске батерије (ПЛБ).Међу њима, течна литијум-јонска батерија се односи на секундарну батерију у којој је Ли + интеркалационо једињење позитивна и негативна електрода.Позитивна електрода бира једињење литијума ЛиЦоО2 или ЛиМн2О4, а негативна електрода бира међуслојно једињење литијум-угљеника.Литијум-јонске батерије су идеална покретачка снага за развој у 21. веку због свог високог радног напона, мале величине, мале тежине, велике енергије, без меморијског ефекта, без загађења, малог самопражњења и дугог века трајања.
2. Кратка историја развоја литијум-јонских батерија
Литијумске батерије и литијум-јонске батерије су нове високоенергетске батерије које су успешно развијене у 20. веку.Негативна електрода ове батерије је метални литијум, а позитивна електрода МнО2, СОЦЛ2, (ЦФк)н итд. У практичну употребу је пуштена 1970-их година.Због своје високе енергије, високог напона батерије, широког опсега радне температуре и дугог века складиштења, широко се користи у војним и цивилним малим електричним уређајима, као што су мобилни телефони, преносиви рачунари, видео камере, камере, итд., делимично замена традиционалних батерија..
3. Перспективе развоја литијум-јонских батерија
Литијум-јонске батерије се широко користе у преносивим уређајима као што су лаптоп рачунари, видео камере и мобилне комуникације због својих јединствених функционалних предности.Сада развијена литијум-јонска батерија великог капацитета испробана је у електричним возилима, а процењује се да ће постати један од примарних извора енергије за електрична возила у 21. веку, а користиће се у сателитима, ваздухопловству и складиштењу енергије. .
4. Основна функција батерије
(1) Напон отвореног кола батерије
(2) Унутрашњи отпор батерије
(3) Радни напон батерије
(4) Напон пуњења
Напон пуњења се односи на напон који се примењује на оба краја батерије од стране спољашњег напајања када се секундарна батерија пуни.Основне методе пуњења укључују пуњење константном струјом и пуњење константним напоном.Генерално, користи се пуњење константном струјом, а његова карактеристика је да је струја пуњења стабилна током процеса пуњења.Како пуњење напредује, активни материјал се обнавља, реакциона површина електроде се континуирано смањује, а поларизација мотора се постепено повећава.
(5) Капацитет батерије
Капацитет батерије се односи на количину електричне енергије добијене из батерије, која се обично изражава са Ц, а јединица се обично изражава са Ах или мАх.Капацитет је важан циљ електричних перформанси батерије.Капацитет батерије се обично дели на теоретски капацитет, практични капацитет и називни капацитет.
Капацитет батерије је одређен капацитетом електрода.Ако капацитети електрода нису једнаки, капацитет батерије зависи од електроде мањег капацитета, али никако није збир капацитета позитивне и негативне електроде.
(6) Функција складиштења и животни век батерије
Једна од примарних карактеристика хемијских извора енергије је да они могу да ослобађају електричну енергију када су у употреби и да складиште електричну енергију када се не користе.Такозвана функција складиштења је могућност одржавања пуњења за секундарну батерију.
Што се тиче секундарне батерије, животни век је важан параметар за мерење перформанси батерије.Секундарна батерија се пуни и празни једном, што се назива циклус (или циклус).Под одређеним критеријумом пуњења и пражњења, број времена пуњења и пражњења које батерија може да издржи пре него што капацитет батерије достигне одређену вредност назива се радни циклус секундарне батерије.Литијум-јонске батерије имају одличне перформансе складиштења и дуг животни век.
Литијумске батерије – карактеристике
А. Висока густина енергије
Тежина литијум-јонске батерије је упола мања од никл-кадмијумске или никл-водоникове батерије истог капацитета, а запремина је 40-50% никл-кадмијумске и 20-30% никл-водоникове батерије .
Б. Висок напон
Радни напон једне литијум-јонске батерије је 3,7 В (просечна вредност), што је еквивалентно три никл-кадмијум или никл-метал хидридне батерије повезане у серију.
Ц. Нема загађења
Литијум-јонске батерије не садрже штетне метале као што су кадмијум, олово и жива.
Д. Не садржи метални литијум
Литијум-јонске батерије не садрже метални литијум и стога не подлежу прописима као што је забрана ношења литијумских батерија у путничким авионима.
Е. Животни век високог циклуса
У нормалним условима, литијум-јонске батерије могу имати више од 500 циклуса пуњења-пражњења.
Ф. Нема ефекта меморије
Меморијски ефекат се односи на појаву да се капацитет никл-кадмијум батерије смањује током циклуса пуњења и пражњења.Литијум-јонске батерије немају овај ефекат.
Г. Брзо пуњење
Коришћење пуњача константне струје и константног напона са називним напоном од 4,2 В може у потпуности напунити литијум-јонску батерију за један до два сата.
Литијумска батерија – принцип и структура литијумске батерије
1. Структура и принцип рада литијум-јонске батерије: Такозвана литијум-јонска батерија се односи на секундарну батерију састављену од два једињења која могу реверзибилно интеркалирати и деинтеркалирати литијум јоне као позитивне и негативне електроде.Људи ову литијум-јонску батерију са јединственим механизмом, који се ослања на пренос литијум јона између позитивних и негативних електрода како би се завршила операција пуњења и пражњења батерије, називају „батерија столице за љуљање“, обично позната као „литијумска батерија“ .Узмимо ЛиЦоО2 као пример: (1) Када је батерија напуњена, литијум јони се деинтеркалирају са позитивне електроде и интеркалирају у негативну електроду, и обрнуто при пражњењу.Ово захтева да електрода буде у стању интеркалације литијума пре склапања.Генерално, као позитивна електрода се бира литијум интеркалациони прелазни метални оксид са потенцијалом већим од 3В у односу на литијум и стабилан на ваздуху, као што су ЛиЦоО2, ЛиНиО2, ЛиМн2О4, ЛиФеПО4.(2) За материјале који су негативне електроде, изаберите интеркалирајућа литијумова једињења чији је потенцијал што је могуће ближи потенцијалу литијума.На пример, различити угљенични материјали укључују природни графит, синтетички графит, угљенична влакна, мезофазни сферни угљеник, итд. и металне оксиде, укључујући СнО, СнО2, калај композитни оксид СнБкПиОз (к=0,4～0,6, и=0,6～0,4, з= (2+3к+5и)/2) итд.
литијум батерије
2. Батерија генерално укључује: позитиван, негативан, електролит, сепаратор, позитивни вод, негативну плочу, централни терминал, изолациони материјал (изолатор), сигурносни вентил (сигурносни вентил), заптивни прстен (заптивку), ПТЦ (позитивни терминал за контролу температуре), кућиште батерије.Генерално, људи су више забринути за позитивну електроду, негативну електроду и електролит.
литијум батерије
Поређење структуре литијум-јонске батерије
Према различитим катодним материјалима, подељен је на гвожђе литијум, кобалт литијум, манган литијум итд.;
Од класификације облика, генерално се дели на цилиндричне и квадратне, а полимерни литијум јони се такође могу направити у било ком облику;
Према различитим материјалима електролита који се користе у литијум-јонским батеријама, литијум-јонске батерије се могу поделити у две категорије: течне литијум-јонске батерије (ЛИБ) и чврсте литијум-јонске батерије.ПЛИБ) је врста чврсте литијум-јонске батерије.
електролит
Схелл/пацкаге Барриер Цуррент Цоллецтор
Течна литијум-јонска батерија Течни нерђајући челик, алуминијум 25μПЕ бакарна фолија и алуминијумска фолија полимер литијум-јонска батерија колоидни полимер алуминијум/ПП композитни филм без баријере или појединачна μПЕ бакарна фолија и алуминијумска фолија
Литијумске батерије – Функција литијум-јонских батерија
1. Висока густина енергије
У поређењу са НИ/ЦД или НИ/МХ батеријама истог капацитета, литијум-јонске батерије су лакше по тежини, а њихова запреминска специфична енергија је 1,5 до 2 пута већа од ове две врсте батерија.
2. Висок напон
Литијум-јонске батерије користе литијумске електроде које садрже веома електронегативне елементе да би постигли напоне на терминалима до 3,7 В, што је три пута више од напона НИ/ЦД или НИ/МХ батерија.
3. Не загађује, еколошки прихватљив
4. Дуг животни век циклуса
Животни век прелази 500 пута
5. Висока носивост
Литијум-јонске батерије могу се непрекидно празнити великом струјом, тако да се ова батерија може користити у уређајима велике снаге као што су камере и лаптоп рачунари.
6. Одлична сигурност
Због употребе одличних анодних материјала, превазиђен је проблем раста литијум дендрита током пуњења батерије, што у великој мери побољшава безбедност литијум-јонских батерија.Истовремено, одабрани су специјални додаци који се могу вратити како би се осигурала сигурност батерије током употребе.
Литијумска батерија – Метода пуњења литијум-јонске батерије
Метод 1. Пре него што литијум-јонска батерија напусти фабрику, произвођач је извршио третман активације и претходно напуњен, тако да литијум-јонска батерија има преосталу снагу, а литијум-јонска батерија се пуни у складу са периодом прилагођавања.Овај период прилагођавања треба да се изврши 3 до 5 пута у потпуности.Пражњење.
Метод 2. Пре пуњења, литијум-јонска батерија не мора да се посебно празни.Неправилно пражњење ће оштетити батерију.Када пуните, покушајте да користите споро пуњење и смањите брзо пуњење;време не би требало да прелази 24 сата.Тек након што батерија прође три до пет потпуних циклуса пуњења и пражњења, њене унутрашње хемикалије ће се у потпуности „активирати“ за оптималну употребу.
Метод 3. Користите оригинални пуњач или пуњач реномиране марке.За литијумске батерије користите посебан пуњач за литијумске батерије и пратите упутства.У супротном, батерија ће бити оштећена или чак изложена ризику.
Метод 4. Новокупљена батерија је литијум-јонска, тако да се првих 3 до 5 пута пуњења генерално назива период прилагођавања, и треба је пунити дуже од 14 сати како би се осигурало да је активност литијум јона у потпуности активирана.Литијум-јонске батерије немају меморијски ефекат, али имају јаку инертност.Требало би да буду у потпуности активирани да би се обезбедиле најбоље перформансе у будућим апликацијама.
Метод 5. Литијум-јонска батерија мора да користи посебан пуњач, иначе можда неће достићи стање засићења и утицати на његову функцију.Након пуњења, избегавајте да га стављате на пуњач дуже од 12 сати и одвојите батерију од мобилног електронског производа када се не користи дуже време.
Литијумска батерија – употреба
Са развојем микроелектронске технологије у двадесетом веку, минијатуризовани уређаји се повећавају из дана у дан, што поставља високе захтеве за напајање.Литијумске батерије су тада ушле у практичну фазу великих размера.
Прво је коришћен у срчаним пејсмејкерима.Пошто је брзина самопражњења литијумских батерија изузетно ниска, напон пражњења је стрм.Омогућава имплантацију пејсмејкера у људско тело на дуже време.
Литијумске батерије углавном имају називни напон већи од 3,0 волта и погодније су за напајање интегрисаних кола.Батерије са манган-диоксидом се широко користе у рачунарима, калкулаторима, камерама и сатовима.
Пример примене
1. Постоји много батерија као замена за поправке батерија: попут оних које се користе у нотебоок рачунарима.Након поправке, установљено је да када је ова батерија оштећена, само појединачне батерије имају проблема.Може се заменити одговарајућом једноћелијском литијумском батеријом.
2. Прављење минијатурне бакље високог осветљења Аутор је једном користио једну литијумску батерију од 3,6В1,6АХ са белом светлосном цеви супер-светлине да би направио минијатурну бакљу, која је лака за коришћење, компактна и лепа.А због великог капацитета батерије у просеку може да се користи сваке ноћи пола сата, а без пуњења се користи више од два месеца.
3. Алтернативно напајање од 3В
Зато што је напон једноћелијске литијумске батерије 3,6 В.Дакле, само једна литијумска батерија може да замени две обичне батерије за напајање малих кућних апарата као што су радио, вокмени, камере итд., која не само да је мала, већ и дуго траје.
Материјал аноде литијум-јонске батерије – литијум титанат
Може се комбиновати са литијум манганатом, тернарним материјалима или литијум гвожђе фосфатом и другим позитивним материјалима да би се формирале литијум-јонске секундарне батерије од 2,4 В или 1,9 В.Поред тога, може се користити и као позитивна електрода за формирање литијумске батерије од 1,5 В са секундарном батеријом негативне електроде од металне литијум или легуре литијума.
Због високе сигурности, високе стабилности, дуговечности и зелених карактеристика литијум титаната.Може се предвидети да ће материјал литијум титаната постати материјал негативне електроде нове генерације литијум-јонских батерија за 2-3 године и да ће се широко користити у новим моторним возилима, електричним мотоциклима и онима који захтевају високу сигурност, високу стабилност и дуг циклус.поље примене.Радни напон литијум-титанат батерије је 2,4В, највећи напон је 3,0В, а струја пуњења је до 2Ц.
Састав литијум-титанат батерије
Позитивна електрода: литијум гвожђе фосфат, литијум манганат или тернарни материјал, литијум никл манганат.
Негативна електрода: материјал литијум титаната.
Баријера: Тренутна баријера литијумске батерије са угљеником као негативном електродом.
Електролит: Електролит литијумске батерије са угљеником као негативном електродом.
Кућиште батерије: Кућиште литијумске батерије са угљеником као негативном електродом.
Предности литијум-титанатних батерија: избор електричних возила за замену возила на гориво је најбољи избор за решавање урбаног загађења животне средине.Међу њима, литијум-јонске батерије су привукле велику пажњу истраживача.Да би се испунили захтеви електричних возила за уграђене литијум-јонске батерије, истраживање и развој Негативни материјали са високом безбедношћу, добрим перформансама и дуготрајношћу су његове вруће тачке и потешкоће.
Негативне електроде комерцијалних литијум-јонских батерија углавном користе угљеничне материјале, али још увек постоје неки недостаци у примени литијумских батерија које користе угљеник као негативну електроду:
1. Литијумски дендрити се лако таложе током прекомерног пуњења, што доводи до кратког споја батерије и утиче на безбедносну функцију литијумске батерије;
2. Лако је формирати СЕИ филм, што резултира ниском почетном снагом пуњења и пражњења и великим неповратним капацитетом;
3. То јест, напон платформе угљеничних материјала је низак (близу металног литијума), и лако је изазвати разградњу електролита, што ће донети безбедносне ризике.
4. У процесу уметања и екстракције литијум јона, запремина се значајно мења, а стабилност циклуса је лоша.
У поређењу са угљеничним материјалима, Ли4Ти5012 типа спинел има значајне предности:
1. То је материјал без напрезања и има добре перформансе циркулације;
2. Напон пражњења је стабилан, а електролит се неће распасти, побољшавајући сигурносне перформансе литијумских батерија;
3. У поређењу са угљеничним анодним материјалима, литијум титанат има висок коефицијент дифузије литијум јона (2*10-8цм2/с), и може се пунити и празнити великом брзином.
4. Потенцијал литијум титаната је већи од потенцијала чистог металног литијума, а није лако генерисати литијум дендрите, што представља основу за осигурање безбедности литијумских батерија.
коло за одржавање
Састоји се од два транзистора са ефектом поља и наменског интегрисаног блока за одржавање С-8232.Контролна цев ФЕТ2 и контролна цев препуњавања ФЕТ1 серијски су спојене на коло, а напон батерије надгледа и контролише ИЦ за одржавање.Када напон батерије порасте на 4,2 В, цев за одржавање прекомерног пуњења ФЕТ1 се искључује и пуњење се прекида.Да би се избегао квар, кондензатор за одлагање се генерално додаје у екстерно коло.Када је батерија испражњена, напон батерије пада на 2,55.
Време поста: 30.03.2023