Primele lucrări asupra bateriilor cu litiu au început în 1912. G.N. Lewis. Cu toate acestea, bateriile cu litiu au apărut în vânzare doar la începutul anilor 70, dar nu au fost reîncărcabile. În anii '80, munca a continuat cu privire la crearea de baterii, cu toate acestea, fără succes, deoarece Litiul metalic, folosit ca anod, a fost instabil.
Instabilitatea litiului metalic, în special în timpul încărcării, a făcut necesară căutarea materialelor nemetalice în care ionii ar funcționa în locul litiului metalic. În ciuda faptului că tehnologia Li-Ion pierde în litiu metal, este relativ mai sigură.
Energia specifică a bateriilor Li-Ion este de două ori mai mare decât cea a bateriilor NiCd. Iar tensiunea de funcționare este de 3,6 V, în loc de 1,2A pentru bateriile pe bază de Ni. Îmbunătățirea ulterioară a materialului electrod în viitor poate duce la o creștere semnificativă a capacității energetice a bateriilor Li.
Intervalul de tensiune de lucru pentru bateriile Li-Ion este de 2.8. 4.2V. Caracteristicile de încărcare și descărcare pentru curba Bateriile Li-ion face posibilă utilizarea în mod eficient energia stocată în intervalul de tensiune dorit de la 3,7 la 2,8 volți per celulă. bazate pe curba tehnologii NiCd baterii de descărcare este în intervalul de la 1,25 la 1,0 volți per celulă.
Tipuri de baterii litiu-ion
Ca orice baterie, bateria Li-Ion este alcătuită din doi electrozi - un catod și un anod, un separator care le separă și un electrolit ca conductor. Catodul este un oxid metalic (Li), iar anodul constă din carbon poros. În timpul descărcării, fluxul de ioni se deplasează de la anod la catod prin electrolit și separator. Când se încarcă, mișcarea se schimbă în sens invers. Acest proces este prezentat în Figura 1.
Figura 1: Mișcarea ionilor într-o baterie litiu-ion
Când celulele sunt încărcate și descărcate, ionii circulă între catod (electrod pozitiv) și anod (electrod negativ). În timpul descărcării, anodul oxidează și pierde electronii, iar catodul în acel moment atrage electrozii. Când încărcarea este inversată.
Diferențele dintre tipurile de baterii Li-ion sunt determinate în principal de materialul catodic.
Alte materiale de carbon, cum ar fi, de exemplu, conductele de carbon, nu au găsit încă o aplicare comercială pe scară largă. Figura 2 prezintă curbele de tensiune pentru descărcarea bateriilor moderne Li-ion cu grafit ca anod și versiunile anterioare cu cocs.
Figura 2: Curba de tensiune la descărcarea bateriilor li-ion. Cu cât este mai curbă curba de descărcare, cu atât mai bine.
Noile evoluții sunt, de asemenea, în curs de desfășurare cu anod. Deci, ca noul material este încercarea de a utiliza aliaje de siliciu. Utilizarea de siliciu permite creșterea energiei specifice cu 20-30% din cauza reducerii în curentul de sarcină și de a reduce ciclul de viață. structurat Nano titanat de litiu, atunci când este utilizat ca anod, permite creșterea ciclului de viață prezintă caracteristici bune de încărcare și temperatură scăzută, dar are o capacitate termică redusă.
Folosind materiale diferite pentru catod și anod permite fabricanților să îmbunătățească caracteristicile bateriilor Li-ion produse. Cu toate acestea, o anumită creștere a performanței poate duce la o deteriorare a celuilalt. Fabricarea bateriilor, de exemplu, se pot optimiza energia specifică (capacitate) pentru a crește timpul de utilizare, poate crește, de asemenea, puterea specifică pentru a crește caracteristicile de sarcină, se poate prelungi durata de viață pentru a îmbunătăți durabilitatea, poate face bateria mai sigura pentru a reduce impactul negativ asupra mediului. Dar există dezavantaje. Deci, în creștere, capacitatea reduce curentul de sarcină, de optimizare a sarcinii de curent reduce de celule specifice de întărire a energiei pentru a crește durata de viață și siguranța bateriei mărește dimensiunea și costul datorită stratului său separator mai larg. Separatorul este cea mai scumpă parte a bateriei Li-ion.
Pentru a obține o energie specifică mai mare și costuri mai mici, producătorii pot folosi nichel în loc de cobalt, dar acest lucru face ca bateriile să fie mai puțin stabile. Companiile noi se pot concentra pe creșterea capacității specifice pentru progresul rapid pe piața bateriilor, dar siguranța și longevitatea utilizării pot avea de suferit. Firmele bine-cunoscute de producție acordă atenție în primul rând siguranței și durabilității bateriilor.
In tabelul 3 sunt caracteristicile combinate Bateriile Li-ion cu diferite materiale ca catod. Tabelul de mai jos listează cele mai comune patru tipuri de Li-Ion. Bateriile pot fi de următoarele tipuri: Litiu Cobalt, de litiu mangan, litiu fosfat și Nichel-mangan-cobalt (NMC).
Tabelul 1. Caracteristicile celor patru tipuri cele mai utilizate de baterii litiu-ion.
Notă: Nichel-mangan-cobalt (NMK), NKM, CMN, OLS și MCS sunt aceleași baterii. Compoziția chimică a acestor baterii este Li [Ni (1/3) Co (1/3) Mn (1/3)] O2. Locația Ni, Mn și Co nu este deosebit de importantă.
În căutarea ideală bateria litiu-ion este în plină desfășurare. Producătorii văd noile utilizări ale bateriilor în motoarele auto și în stocarea energiei. La momentul scrierii, se crede că motoarele sunt cele mai potrivite acumulator de litiu-mangan și / sau nichel-mangan-cobalt.
Acum, practic, bateriile Li-Ion utilizate în dispozitive portabile, precum și proprietăților lor prin utilizarea pe termen lung în unitățile electrice nu sunt încă cunoscute. O evaluare clară a costurilor de exploatare și ciclul de viață al bateriilor poate fi dat numai după câteva generații de baterii Li-ion pentru automobile cu trenuri de rulare, care vor deveni mai evidente caracteristicile lor în timpul funcționării în condiții climatice diferite.
Tabelul 2. Avantajele și dezavantajele bateriilor cu litiu
Articole similare
-
Faq pe parserul de informații datacol - toate pentru diferite motoare și cms
-
Căi populare de depozitare și îngrijire a diferitelor tipuri de flori tăiate, vi agro
Trimiteți-le prietenilor: