Kas yra ličio jonų įkraunama baterija?

Ličio jonų akumuliatorius yra antrinė baterija (įkraunama baterija), kuri daugiausia priklauso nuo ličio jonų judėjimo tarp teigiamo elektrodo ir neigiamo elektrodo, kad jis veiktų . įkrovimo ir išleidimo proceso metu, Li+ yra įterptas ir įterptas ir įterptas tarp dviejų elektrodų. Elektrolitas, o neigiamas elektrodas yra ličio turtingoje būsenoje; Išmečiant, atvirkščiai yra tiesa .

1 dalis: Įvadas į baterijas
Ličio baterijos yra padalintos į ličio baterijas ir ličio jonų baterijas . mobilieji telefonai ir nešiojamieji kompiuteriai naudoja ličio jonų baterijas, kurios paprastai žinomos kaip ličio baterijos . baterijos. Naudojami kasdieniuose elektroniniuose produktuose dėl didelės rizikos .
Lithium-ion batteries were first developed by Sony Corporation of Japan in 1990. It embeds lithium ions into carbon (petroleum coke and graphite) to form a negative electrode (traditional lithium batteries use lithium or lithium alloy as a negative electrode). LixCoO2 is commonly used as the positive electrode material, and LixNiO2 and LixMnO4 are taip pat naudojamas . lipf 6+ dietileno karbonatas (EC)+dimetil karbonatas (DMC) naudojamas kaip elektrolitas .
Naftos koksas ir grafitas yra netoksiški ir gausūs ištekliuose, nes neigiamos elektrodų medžiagos . ličio jonai yra įterpti į anglies dalį, o tai įveikia didelį ličio aktyvumą ir išsprendžia tradicinių ličio baterijų saugos problemas., o tai redukuoja teigiamą elektrodą LIXCO2, o {2}. matuojama ELEKTRODA LIXCO2. Trumpai tariant, patobulintas išsamus ličio jonų baterijų našumas . Tikimasi, kad ličio jonų baterijos užims didelę rinką XXI amžiuje .

2 dalis: akumuliatoriaus skirtumai
Ličio jonų baterijos lengvai supainiojamos su šiomis dviem baterijomis
Ličio baterijos: kaip neigiamą elektrodą . naudokite metalinį ličio kiekį
Ličio jonų baterijos: naudokite nevandeninius skystus organinius elektrolitus .
Ličio jonų polimerų baterijos: naudokite polimerus skystiems organiniams tirpikliams geliui arba tiesiogiai naudokite visus kietų elektrolitų . ličio jonų akumuliatorius paprastai naudoja grafito anglies medžiagas kaip neigiamus elektrodus .

3 dalis: Pagrindiniai tipai
According to the different electrolyte materials used in lithium-ion batteries, lithium-ion batteries are divided into liquid lithium-ion batteries (Liquified Lithium-Ion Battery, referred to as LIB), condensed lithium-ion batteries and polymer lithium-ion batteries (Polymer Lithium-Ion Battery, referred to as PLB).
3.1 Skystų ličio jonų baterijos
Įkraunamos ličio jonų akumuliatoriai yra plačiausiai naudojamos šiuolaikinių skaitmeninių produktų, tokių kaip mobilieji telefonai ir nešiojamieji kompiuteriai, baterijos . Todėl yra apsauginių komponentų ar apsauginių grandinių, kad baterija būtų labai dideli, kad būtų užkirstas kelias brangioms baterijoms, kad būtų galima pažeisti . ličio ir jonų akumuliatorių įkrovimo reikalavimus, yra labai aukštos ., kad būtų užtikrinta. Puslaidininkių prietaisų gamintojai sukūrė įvairius ličio jonų akumuliatorių įkrovimo IC, kad būtų užtikrintas saugus, patikimas ir greitas įkrovimas .
Pagrindiniuose mobiliuosiuose telefonuose yra ličio jonų akumuliatorių . Teisingas ličio jonų akumuliatorių naudojimas yra labai svarbus, norint prailginti akumuliatoriaus veikimo laiką .. Jis gali būti pagamintas į plokščias stačiakampius, cilindrinius, stačiakampius ir mygtuko formą, atsižvelgiant į skirtingų elektroninių produktų reikalavimus. Ličio jonų akumuliatorių įtampa paprastai yra 3 . 7v dėl medžiagų pokyčių, tuo tarpu ličio geležies fosfato teigiami elektrodai yra 3 . 2V . galutinės krūvio įtampa, kai visiškai įkrauta, paprastai yra 4 . 2V ir ličio geležies fosfate. Galutinė ličio jonų akumuliatorių išleidimo įtampa yra nuo 2,75 V iki 3,0 V (akumuliatorių gamykla suteikia veikimo įtampos diapazoną arba galutinę išleidimo įtampą, o parametrai yra šiek tiek skirtingi, paprastai 3,0 V, o geležies fosfato-2,5 V). Toliau išleidžiamas žemiau 2,5 V (2,0 V ličio geležies fosfatas) vadinamas per dideliu diske, kuris sugadins akumuliatorių.
Ličio jonų akumuliatoriai su ličio kobalto oksido tipo medžiagomis, nes teigiami elektrodai nėra tinkami didelės srovės išleidimui . per didelė srovės išleidimas sumažins išleidimo laiką (aukštesnė temperatūra bus sukurta viduje, o energija bus prarasta) ir gali būti pavojinga; Tačiau ličio baterijos su ličio geležies fosfato teigiamomis elektrodais gali būti įkrautos ir išleidžiamos esant didelei 20 ° C ar dar didesnei srovei (C yra akumuliatoriaus talpa, pavyzdžiui, C =800 MAH, 1C įkrovimo greitis reiškia, kad įkrovimo srovė yra 800MA), o tai yra ypač tinkama, o tai turėtų būti mažesnė nei efektyvi, o tai turėtų būti mažesnė nei efektyvi, o tai turėtų būti mažesnė nei dabartinė. Naudokite .
Ličio jonų akumuliatoriai turi tam tikrus temperatūros reikalavimus .. Gamykla suteikia įkrovimo temperatūros diapazoną, išleidimo temperatūros diapazoną ir laikymo temperatūros diapazoną . viršįtampio įkrovimas. (perkaitimas) .
Dažniausiai naudojamas įkrovimo greitis yra 0 . 25c ~ 1c . Kai įkraunant didele srove, akumuliatoriaus temperatūra dažnai aptinkama, kad būtų išvengta perkaitimo nepažeidžiant akumuliatoriaus ar sukeliant sprogimą.
Ličio jonų akumuliatoriaus įkrovimas yra padalintas į du etapus: pirmiausia pastovi srovė įkraunant, o paskui-pastovus įtampos įkrovimas, kai jis yra arti nutraukimo įtampos ., pavyzdžiui, akumuliatorius, kurio talpa yra 800 mAh 1C) . Iš pradžių akumuliatoriaus įtampa padidėja dideliu nuolydžiu ., kai akumuliatoriaus įtampa yra artimas 4 . 2 V, jis keičiamas iki 4,2 V pastovios įtampos įkrovimo, dabartinė dabartinė mažėja, o įtampa labai nesikeičia. Kai įkrovimo srovė nukrenta iki 1/10-50 C (kiekvienos gamyklos nustatymo vertė yra skirtinga ir neturi įtakos naudojimui), laikoma, kad ji yra artima, o įkrovimas gali būti nutrauktas (kai kurie įkrovikliai pradeda laikmatį po 1/10c ir baigia įkrovimą po tam tikro laiko).
3.2 kondensuotas ličio jonų akumuliatorius
2023 m. Balandžio 19 d. CATL išleido kondensuotą akumuliatorių, kurio energijos tankis yra iki 500Wh/kg, o tai turės masinės gamybos pajėgumus 2023.

4 dalis: darbo principas

Ličio jonų akumuliatoriai naudoja anglies medžiagas kaip neigiamus elektrodus ir ličio turinčius junginius kaip teigiamus elektrodus . Nėra metalinio ličio, tik ličio jonų . Tai ličio jonų akumuliatoriaus . ličio jonų baterijos. materials. The charging and discharging process of lithium-ion batteries is the process of lithium ion embedding and de-embedding. In the process of embedding and de-embedding of lithium ions, the embedding and de-embedding of equivalent electrons to lithium ions are also accompanied (it is customary to use embedding or de-embedding to Pavaizduokite teigiamą elektrodą ir įterpdami arba įterpdami, kad būtų galima vaizduoti neigiamą elektrodą) . įkrovimo ir iškrovimo proceso metu ličio jonai yra įterpti/įterpti ir įterpti ir įterpti/įterpti/įterpti pirmyn ir atgal tarp teigiamų ir neigiamų elektrodų, kurie ryškiai vadinami „sūpuojančiomis kėdės baterijomis“ .}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}.
Kai akumuliatorius įkraunamas, ličio jonai generuojami ant teigiamo akumuliatoriaus elektrodo, o sugeneruoti ličio jonai per elektrolitą per elektrolitą pereina į neigiamą elektrodą . anglies, nes neigiamas elektrodas turi daugybę mikroporų. ličio jonų, kurie pasiekia neigiamą elektrodą, yra įterptas į mikropores.} ličio jonų, kurios pasiekia neigiamą elektrodą, yra įterpiami į mikropores.} ličio jonams, kurie pasiekia neigiamą elektrodą, yra įterptas į mikropores.} ličio jonams Kuo įterpiami ličio jonai, tuo didesnė įkrovimo pajėgumas . panašiai, kai akumuliatorius išleidžiamas (tai yra, akumuliatoriaus naudojimo procesas), ličio jonai, įterpti į anglies sluoksnį neigiamiems elektrodams, tuo didesnis, tuo didesnis, tuo didesnis, tuo didesnis, tuo didesnis, tuo didesnis, tuo didesnis, tuo didesnis, tuo didesnis, tuo didesnis, tuo didesnis nei teigiamas elektrodas, tuo didesnis nei teigiamas elektrodas, tuo didesnis nei teigiamas elektrodas, tuo didesnis nei teigiamas elektrodas, tuo didesnis nei teigiamas elektrodas, tuo didesnis nei teigiamas elektrodas, tuo didesnis neigiamas elektrodas, tuo didesnis teigiamas elektrodas, tuo didesnis teigiamas elektrodas, tuo didesnis nei teigiamas elektrodas, tuo didesnis teigiamas elektrodas. talpa .
Vaizdas
Paprastai ličio baterijų įkrovimo srovė yra nustatyta tarp 0 . 2C ir 1C ., tuo didesnė srovė, tuo greitesnė įkrovimo ir didesnės akumuliatoriaus šiluma ., be to, jei srovė yra per didelė, jei tikra, jei suplanuosite, kaip suplanuota, jei „Election“ yra per didelė, jei „Election“ bus per didelė, jei „Election“ bus per didelė, nes supletuojama, nes „Election“ per daug, jei „Election“ yra per didelė, jei „Election“ bus per daug, nes „Election Election“, jei „Election“ yra per didelė, jei „Election“ bus per didelė, jei „Election“ bus per didelė, jei „Election“ yra per didelė, nes „Election“, kaip ir suplanuojama, nes supletuojama. Greitai, jis pagamins putas ir nebus pilnas.

5 dalis: komponentai

Plieno apvalkalo/aliuminio apvalkalo/cilindrinės/minkštų pakuočių serijos
Teigiamas elektrodas: Aktyvi medžiaga paprastai yra ličio mangano oksidas arba ličio kobalto oksidas, nikelio kobalto mangano oksido medžiaga ir elektriniai dviračiai, paprastai naudojami nikelio kobalto mangano oksidas (paprastai žinomas kaip trišakis) arba mažą kiekį ličio mangano oksido. gryno ličio mangano oksido ir ličio lygio fosfato fosfatas yra laipsniškas, o grynasis ličio oksido oksidas ir ličio geležies phosfatas yra laipsniškas. Dydis, prastas našumas arba didelės išlaidos . Laidus srovės kolekcininkas naudoja elektrolitinį aliuminio foliją, kurios storis yra 10-20 mikronų .
Diafragma: specialiai suformuota polimero plėvelė su mikroporine struktūra, leidžiančia ličio jonams laisvai praeiti, tačiau elektronai negali praeiti .
Neigiamas elektrodas: Aktyvioji medžiaga yra grafitas arba anglies su grafitu panaši struktūra, o laidžiosios srovės kolekcininkas naudoja elektrolitinę vario foliją, kurios storio7-15 mikronų . storio storio
Elektrolitas: karbonato tirpikliai, kurie ištirpina ličio heksafluorofosfatą, o polimerai naudoja gelio elektrolitus .
Akumuliatoriaus apvalkalas: padalintas į plieninį apvalkalą (retai naudojamas kvadratinėse baterijose), aliuminio apvalkalas, nikeliuotas geležies apvalkalas (naudojamas cilindrinėse baterijose), aliuminio plastinė plėvelė (minkšta pakuotė) ir tt ., taip pat akumuliatoriaus dangtelis, kuris taip pat yra teigiamas ir neigiamas akumuliatoriaus terminalas .}}

6 dalis: akumuliatoriaus sudėtis

Kaip ir visos cheminės baterijos, ličio jonų akumuliatoriai taip pat sudaromi iš trijų dalių: teigiamas elektrodas, neigiamas elektrodas ir elektrolitas .. Elektrodo medžiagos yra ličio jonai, kuriuos galima įterpti (įterpti)/įterpti (įterpti) ....
6.1 Teigiamos elektrodo medžiagos
1) Teigiamos elektrodo medžiagos
Yra daug pasirenkamų teigiamų elektrodų medžiagų, o pagrindiniuose produktuose dažniausiai naudojami ličio geležies fosfatas . skirtingų teigiamų elektrodų medžiagų palyginimas:

2) Teigiama elektrodo reakcija
Ličio jonai įterpiami išleidimo metu ir deintercaluojami įkrovos metu .
Apmokestinant: lifepo4 → li 1- xfepo 4 + xli ++ xe-
Išmetimas: li 1- xfepo 4+ xli ++ xe- → lifepo4
6.2 Neigiamos elektrodo medžiagos
1) neigiamos elektrodo medžiagos
Grafitas dažniausiai naudojamas . Naujų tyrimų nustatyta, kad titanatai gali būti geresnė medžiaga . neigiama elektrodų reakcija: ličio jonai įterpiami įkrovos metu ir deinercaluojami išleidimo metu .
Kraunant: xli ++ xe -+ 6 c → lixc6
Išmetimas: lixc6 → xli ++ xe -+ 6 c
Paprastai suskirstyta į šias kategorijas:
Anglies neigiamos elektrodų medžiagos: neigiamos elektrodų medžiagos, iš tikrųjų naudojamos ličio jonų baterijose, iš esmės yra anglies medžiagos, tokios kaip dirbtinis grafitas, natūralus grafitas, mezofazės anglies mikrobaitai, naftos koksas, anglies pluoštas, pirolitinė dervos anglies ir tt .
Neigiamų elektrodų medžiagų skardos pagrindu: Neigiamos elektrodų medžiagos gali būti suskirstytos į dvi rūšis: alavo oksidą ir alavo pagrindu pagamintą kompozicinį oksidą . oksidas reiškia įvairių metalo alavo . valentinių būsenų oksidus. Nėra jokių komercinių produktų . valentinių būsenų oksidų.
Ličio turinčios pereinamojo metalo nitrido neigiamos elektrodo medžiagos: Nėra komercinių produktų .
Lydinio neigiamos elektrodų medžiagos: įskaitant alavo pagrindu pagamintus lydinius, silicio pagrindu pagamintus lydinius, germanio pagrindu pagamintus lydinius, aliuminio pagrindu pagamintus lydinius, stibio pagrindu pagamintus lydinius, magnio pagrindu pagamintus lydinius ir kitus lydinius, nėra komercinių produktų .
Nano masto neigiami elektrodai Medžiagos: nano anglies vamzdžiai, nano lydinio medžiagos .
Nano medžiagos yra nano oksido medžiagos: Remiantis naujausiomis ličio akumuliatorių naujos energijos pramonės rinkos tendencijomis 2009 m., Daugelis kompanijų pradėjo naudoti nano titano oksidą ir nano silicio oksidą.
6.3 Elektrolitas
Tirpalas: dažnai naudojamos ličio druskos, tokios kaip ličio perchloratas (Liclo4), ličio heksafluorofosfatas (LIPF6) ir ličio tetrafluoroboratas (LIBF4) .
Tirpiklis: Kadangi akumuliatoriaus veikimo įtampa yra daug didesnė nei vandens skilimo įtampa, organiniai tirpikliai dažnai naudojami ličio jonų baterijose, tokiose kaip eteris, etileno karbonatas, propileno karbonatas, dietilo karbonatas ir tt, kad būtų galima nuvalyti ir tt, kad būtų galima nustatyti kietą elektros energiją. paviršius, dėl kurio elektrodo pasyvumas . organiniai tirpikliai taip pat sukelia tokias saugos problemas kaip degumas ir sprogimas .
6.4 laidžioji danga
Anglies padengta aliuminio folija, skirta baterijoms (laidžia danga)
Anglies dengtos aliuminio folijos pranašumai ličio jonų akumuliatoriaus programose
Slopinkite akumuliatoriaus poliarizaciją, sumažinkite šiluminį poveikį ir pagerinkite greičio našumą;
Sumažinkite vidinį akumuliatoriaus pasipriešinimą ir žymiai sumažinkite dinaminį vidinį pasipriešinimo padidėjimą ciklo proceso metu;
Didelis konsistencija, padidinkite akumuliatoriaus ciklo tarnavimo laiką;
Didelis sukibimas tarp aktyvių medžiagų ir dabartinių kolekcininkų, sumažinant polių gabalų gamybos sąnaudas;
Apsaugokite dabartinį kolektorių nuo elektrolito korozijos;
Pagerinkite ličio geležies fosfato ir ličio titanato medžiagų apdorojimo efektyvumą .
Funkcinių dangų naudojimas akumuliatoriaus laidžiojo substrato paviršiui apdoroti yra proveržio technologinė naujovė . anglies dengta aliuminio folija/vario folija yra tolygiai ir gerai padengti dispersinę nanokrandininį grafitą ir anglies dengtus daleles. Aktyvi medžiaga, taip labai sumažindama kontaktinį atsparumą tarp teigiamos/neigiamos elektrodų medžiagos ir kolekcininko, ir gali pagerinti sukibimą tarp dviejų, o tai gali sumažinti naudojamo rišiklio kiekį, todėl žymiai pagerina bendrą akumuliatoriaus . (8}) padalijimą: vandenį (vandeninę sistemą) ir aliejaus pagrindu (organinė tirpiklio sistema) {}}}}} yra padalinta į dvi rūšis: vandenį (vandeninę sistemą) ir aliejaus pagrindu (Organinės tirpiklio sistemą) {}}}.

7 dalis: Privalumai ir trūkumai

7.1 Privalumai
Aukšta įtampa: vienos ląstelės veikimo įtampa yra tokia aukšta kaip 3.7-3.8 V (3 . 2v ličio geležies fosfatui), kuris yra 3 kartus didesnis nei Ni-CD ir Ni-MH baterijų.
Didelė specifinė energija: tikroji specifinė energija, kurią galima pasiekti
Ilgas ciklo tarnavimas: Paprastai jis gali pasiekti daugiau nei 500 kartų ar net daugiau nei 1000 kartų, o ličio geležies fosfatas gali pasiekti 8000 kartų . elektros prietaisams, turinčioms nedidelę srovę, akumuliatoriaus tarnavimo laikas padvigubins prietaiso konkurencingumą ..
Geras saugos našumas: Nėra taršos, jokio atminties efekto . Kaip ličio baterijų pirmtakas sumažino jų taikymo sritis, nes metalinį ličio nesunku susidaryti dendritai ir trumpas jungimas: li-jonai neturi kadmio, švino, gyvsidabrio ir kitų elementų, kurie užteršia aplinką; Pagrindinis NI-CD baterijų trūkumas kai kuriuose procesuose (pvz., Kepinimas) yra „atminties efektas“, kuris rimtai riboja baterijų naudojimą, tačiau Li-Ion visai neturi šios problemos .
Mažas savęs įkrovimas: Visiškai įkrautų lijo jonų baterijų, saugomų kambario temperatūroje, savęs įkrovos greitis yra apie 2%, o tai yra daug mažesnis nei 25-30% Ni-CD ir {30-35% Ni-mh .}
Greitas įkrovimas: 1C įkrovimo pajėgumas 30 minučių gali pasiekti daugiau nei 80% nominalios talpos, o geležies-fosforo baterija gali būti įkrauta iki 90% nominalios talpos per 10 minučių .
Darbinė temperatūra: Darbinė temperatūra yra -25 ~ 45 laipsnis ., pagerinus elektrolitų ir teigiamą elektrodą, jis bus išplėstas iki -40 ~ 70 laipsnių .
7.2 Trūkumai
Aging: Unlike other rechargeable batteries, the capacity of lithium-ion batteries will slowly decline, which is related to the number of times used and the temperature. This decline phenomenon can be expressed by a decrease in capacity or an increase in internal resistance. Because it is related to temperature, it is more likely to be reflected in electronic products with high working current. Replacing Atrodo, kad grafitas su ličio titanate pratęsia gyvenimą . ryšį tarp atminties temperatūros ir nuolatinio pajėgumo praradimo greičio: