Литий батареясы терс электрод материалы катары литий металлын же литий эритмесин колдонгон жана суусуз электролит эритмесин колдонгон батареянын бир түрү.Эң алгачкы литий батареясы улуу ойлоп табуучу Эдисондон чыккан.
Литий Батарейкалар - Литий Батареялар
литий батарея
Литий батареясы терс электрод материалы катары литий металлын же литий эритмесин колдонгон жана суусуз электролит эритмесин колдонгон батареянын бир түрү.Эң алгачкы литий батареясы улуу ойлоп табуучу Эдисондон чыккан.
Литий металлынын химиялык касиеттери абдан активдүү болгондуктан, литий металлын иштетүү, сактоо жана колдонуу абдан жогорку экологиялык талаптарга ээ.Ошондуктан литий батареялары көптөн бери колдонула элек.
20-кылымда микроэлектроника технологиясынын өнүгүшү менен миниатюралык түзүлүштөр күн санап көбөйүүдө, бул электр менен камсыздоого жогорку талаптарды коюп жатат.Андан кийин литий батареялары масштабдуу практикалык этабына өтүштү.
Ал биринчи жолу кардиостимулятордо колдонулган.Литий батарейкаларынын өзүн-өзү разряддоо ылдамдыгы өтө төмөн болгондуктан, разряд чыңалуу тик.Ал адамдын организмине кардиостимуляторду узак убакытка орнотууга мүмкүндүк берет.
Литий батарейкалары көбүнчө 3,0 вольттон жогору номиналдуу чыңалууга ээ жана интегралдык микросхемалардын электр булактары үчүн ылайыктуу.Марганец диоксидинин батареялары компьютерлерде, эсептегичтерде, фотоаппараттарда жана сааттарда кеңири колдонулат.
жакшы сапаттагы сортторду иштеп чыгуу максатында ар кандай материалдар изилденген.Анан эч качан болуп көрбөгөндөй буюмдарды жаса.Мисалы, литий күкүрт диоксиддик батарейкалар жана литий тионилхлориддик батареялар абдан айырмаланат.Алардын оң активдүү материалы да электролит үчүн эриткич болуп саналат.Бул түзүлүш суусуз электрохимиялык системаларда гана бар.Ошондуктан, литий батареяларын изилдөө суусуз системалардын электрохимиялык теориясынын өнүгүшүнө да өбөлгө түздү.Ар кандай суусуз эриткичтерди колдонуу менен бирге полимер жука пленкалуу аккумуляторлор боюнча да изилдеелер жургузулду.
1992-жылы Sony литий-иондук батарейкаларды ийгиликтүү иштеп чыккан.Анын практикалык колдонулушу уюлдук телефондор жана ноутбуктар сыяктуу көчмө электрондук шаймандардын салмагын жана көлөмүн бир топ азайтат.пайдалануу мөөнөтү абдан узартылат.Литий-иондук батарейкаларда никель-хром батарейкаларына салыштырмалуу оор металл хрому жок болгондуктан, айлана-чөйрөнүн булганышы абдан азаят.
1. Литий-иондук батарейка
Литий-иондук батарейкалар азыр эки категорияга бөлүнөт: суюк литий-иондук батарейкалар (LIBs) жана полимердик литий-иондук батарейкалар (PLBs).Алардын арасында, суюк литий-ион батарея Li + intercalation кошулма оң жана терс электроддор болуп турган экинчи батареяны билдирет.Оң электрод литий кошулмасын LiCoO2 же LiMn2O4 тандайт, ал эми терс электрод литий-көмүртек аралык катмарын тандайт.Литий-иондук батарейкалар 21-кылымда өнүгүү үчүн идеалдуу кыймылдаткыч күч болуп саналат, анткени алардын жогорку иштөө чыңалуусу, кичинекей өлчөмү, жеңил салмагы, жогорку энергиясы, эстутум эффектиси жок, булгануусу жок, өзүн-өзү разрядсыздандырат жана узак цикл мөөнөтү.
2. Литий-иондук батареянын өнүгүүсүнүн кыскача тарыхы
Литий батареялары жана литий-иондук батарейкалар 20-кылымда ийгиликтүү иштелип чыккан жаңы жогорку энергиялуу батарейкалар болуп саналат.Бул батареянын терс электрод металл литий, ал эми оң электрод MnO2, SOCL2, (CFx) n, ж.б. Ал 1970-жылы практикалык колдонууга киргизилген.Анын жогорку энергиясы, жогорку батарейканын чыңалуусу, кең иштөө температурасынын диапазону жана узак сактоо мөөнөтү болгондуктан, ал аскердик жана жарандык чакан электр шаймандарында, мисалы, уюлдук телефондор, портативдик компьютерлер, видео камералар, камералар ж.б., жарым-жартылай колдонулган. салттуу батареяларды алмаштыруу..
3. Литий-иондук батарейкаларды өнүктүрүү перспективалары
Литий-иондук батарейкалар уникалдуу функционалдык артыкчылыктарынан улам ноутбук компьютерлери, видеокамералар жана мобилдик байланыш сыяктуу портативдик шаймандарда кеңири колдонулуп келет.Азыр иштелип чыккан чоң кубаттуулуктагы литий-иондук батарейка электр унааларында сыналууда жана ал 21-кылымда электр унаалары үчүн негизги энергия булактарынын бири болуп, спутниктерде, аэрокосмостук жана энергияны сактоодо колдонулат деп болжолдонууда. .
4. Батареянын негизги функциясы
(1) Батареянын ачык чынжырынын чыңалуусу
(2) Батареянын ички каршылыгы
(3) Батареянын иштөө чыңалуусу
(4) Заряддоо чыңалуусу
Заряддоо чыңалуусу экинчилик батарея заряддалып жатканда тышкы электр булагы тарабынан батареянын эки учуна берилген чыңалууга тиешелүү.Заряддоонун негизги ыкмаларына туруктуу токтун заряды жана туруктуу чыңалуу кубаттоо кирет.Жалпысынан алганда, туруктуу ток кубаттоо колдонулат жана анын мүнөздөмөсү кубаттоо процессинде кубаттоо агымы туруктуу болуп саналат.Заряддоо процессинин жүрүшү менен активдүү материал калыбына келтирилип, электроддун реакциясынын аянты тынымсыз кыскарып, мотордун поляризациясы акырындап көбөйөт.
(5) Батарея сыйымдуулугу
Батареянын сыйымдуулугу батареядан алынган электр энергиясынын көлөмүн билдирет, ал адатта C менен көрсөтүлөт, ал эми бирдик адатта Ah же мАч менен көрсөтүлөт.Кубаттуулугу батареянын электр иштөөсүнүн маанилүү максаты болуп саналат.Батареянын сыйымдуулугу адатта теориялык кубаттуулукка, практикалык кубаттуулукка жана номиналдык кубаттуулукка бөлүнөт.
Батареянын кубаттуулугу электроддордун кубаттуулугу менен аныкталат.Электроддордун сыйымдуулугу бирдей болбосо, батареянын сыйымдуулугу азыраак электродго көз каранды, бирок бул оң жана терс электроддордун сыйымдуулугунун суммасы эмес.
(6) Сактоо функциясы жана батареянын иштөө мөөнөтү
Химиялык энергия булактарынын негизги өзгөчөлүктөрүнүн бири - алар колдонулганда электр энергиясын бөлүп чыгара алат жана колдонулбаган учурда электр энергиясын сактай алат.Сактоо функциясы деп аталган экинчи батареянын зарядын сактоо мүмкүнчүлүгү.
Экинчи батареяга келсек, кызмат мөөнөтү батареянын иштешин өлчөө үчүн маанилүү параметр болуп саналат.Кошумча батарейка бир жолу заряддалып, кубатталып, цикл (же цикл) деп аталат.Белгилүү бир заряддоо жана зарядсыздандыруу критерийи боюнча, батареянын сыйымдуулугу белгилүү бир мааниге жеткенге чейин туруштук бере ала турган заряддоо жана разряддоо убакыттарынын саны экинчи батареянын иштөө цикли деп аталат.Литий-иондук батарейкалар мыкты сактоо көрсөткүчүнө жана узак циклге ээ.
Литий Батареялар - Өзгөчөлүктөрү
A. Энергиянын жогорку тыгыздыгы
Литий-иондук аккумулятордун салмагы бирдей кубаттуулуктагы никель-кадмий же никель-водород батареясынын жарымын түзөт, ал эми көлөмү никель-кадмийдин 40-50% жана никель-водород батареясынын 20-30% түзөт. .
B. Жогорку чыңалуу
Бир литий-иондук аккумулятордун иштөө чыңалышы 3,7 В (орточо маани) болуп саналат, бул үч никель-кадмий же никель-металл гидриддик батарейкага катарлаш туташтырылган батареяга барабар.
C. Булгануусу жок
Литий-иондук батареяларда кадмий, коргошун жана сымап сыяктуу зыяндуу металлдар жок.
D. Курамында металлдык литий жок
Литий-иондук батарейкалар металлдык литийди камтыбайт жана ошондуктан жүргүнчү учактарында литий батареяларын алып жүрүүгө тыюу салуу сыяктуу эрежелерге баш ийбейт.
E. Жогорку цикл өмүрү
Кадимки шарттарда литий-иондук батарейкалар 500дөн ашык заряд-разряд циклине ээ болушу мүмкүн.
F. Эстутум эффектиси жок
Эстутум эффектиси никель-кадмий батареясынын кубаттуулугу заряддоо жана разряддоо циклинде азайган кубулушту билдирет.Литий-иондук батарейкалар мындай таасирге ээ эмес.
G. Тез кубаттоо
4.2V номиналдык чыңалуу менен туруктуу ток жана туруктуу чыңалуу заряддоочу колдонуу литий-иондук батареяны бир-эки сааттын ичинде толук кубаттоого болот.
Литий Батарея – Литий Батарейканын Принциби жана Түзүмү
1. Литий-иондук батарейканын түзүмү жана иштөө принциби: Литий-иондук батарея деп аталган литий иондорун оң жана терс электроддор катары reversibly intercalate жана deintercalate болот эки кошулмалардан турган экинчи батареяны билдирет.Адамдар бул литий-иондук батарейканы уникалдуу механизми менен аташат, ал оң жана терс электроддор арасында литий иондорунун батареянын зарядын жана разрядын бүтүрүү ишин аяктоо үчүн, адатта "литий батареясы" деп аталат. .Мисал катары LiCoO2ди алалы: (1) Батарея заряддалганда, литий иондору оң электроддон деинтеркалацияланат жана терс электроддо интеркалацияланат, ал эми разряддоодо тескерисинче.Бул монтаждоо алдында электрод литий intercalation абалында болушун талап кылат.Жалпысынан алганда, литийге салыштырмалуу потенциалы 3V жогору жана абада туруктуу болгон литийдин интеркалациясынын өтүүчү металл оксиди оң электрод катары тандалат, мисалы LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4, LiFePO4.(2) Терс электроддор болгон материалдар үчүн потенциалы литий потенциалына мүмкүн болушунча жакын болгон литий кошулмаларын тандаңыз.Мисалы, ар кандай көмүртектүү материалдарга табигый графит, синтетикалык графит, көмүртек буласы, мезофазалык сфералык көмүртек ж. (2+3х+5ж)/2) ж.б.
литий батарея
2. Батарея жалпысынан төмөнкүлөрдү камтыйт: оң, терс, электролит, сепаратор, оң коргошун, терс пластина, борбордук терминал, изоляциялоочу материал (изолятор), коопсуздук клапаны (саюусуздук), мөөр басуучу шакекче (прокладка), PTC (оң температураны башкаруу терминалы), батарея корпусу.Жалпысынан алганда, адамдар оң электрод, терс электрод жана электролит жөнүндө көбүрөөк тынчсызданышат.
литий батарея
Литий-иондук батарейканын структурасын салыштыруу
Ар кандай катоддук материалдар боюнча, ал темир литий, кобальт литий, марганец литий, ж.б. бөлүнөт;
форма классификациясынан, ал жалпысынан цилиндрдик жана чарчы болуп бөлүнөт, ошондой эле полимердик литий иондору да ар кандай формада жасалышы мүмкүн;
Литий-иондук батарейкаларда колдонулган ар кандай электролит материалдарына ылайык, литий-иондук батарейкалар эки категорияга бөлүнөт: суюк литий-иондук батарейкалар (LIB) жана катуу абалдагы литий-иондук батарейкалар.PLIB) катуу абалдагы литий-иондук батарейканын бир түрү.
электролит
Shell/Packet Barrier Current Collector
Суюк литий-иондук батарея Суюк дат баспас болоттон жасалган, алюминий 25μPE жез фольга жана алюминий фольга полимер литий-иондук батарея коллоиддик полимер алюминий/PP курама пленкасы тоскоолдуксуз же бир μPE жез фольга жана алюминий фольга
Литий Батареялар – Литий-иондук Батарейкалардын Функциясы
1. Энергиянын жогорку тыгыздыгы
Ошол эле кубаттуулуктагы NI/CD же NI/MH батарейкалары менен салыштырганда, литий-иондук батарейкалардын салмагы жеңилирээк жана алардын көлөмүнүн өзгөчө энергиясы бул эки типтеги батарейкалардан 1,5-2 эсеге көп.
2. Жогорку чыңалуу
Литий-иондук батарейкалар NI/CD же NI/MH батарейкаларынын чыңалуусунан үч эсе жогору болгон 3,7V чейин терминалдык чыңалууга жетүү үчүн өтө электр терс элементти камтыган литий электроддорун колдонушат.
3. Булгоочу эмес, экологиялык жактан таза
4. Узак цикл өмүрү
Өмүрүнүн узактыгы 500 эседен ашат
5. Жогорку жүк көтөрүмдүүлүк
Литий-иондук батарейкалар чоң ток менен үзгүлтүксүз зарядсызданышы мүмкүн, ошондуктан бул батарейканы камералар жана ноутбук компьютерлери сыяктуу жогорку кубаттуулуктагы шаймандарда колдонсо болот.
6. Мыкты коопсуздук
Мыкты аноддук материалдарды колдонуудан улам, батареяны кубаттоо учурунда литий дендритинин өсүү көйгөйү жоюлат, бул литий-иондук батарейкалардын коопсуздугун бир топ жакшыртат.Ошол эле учурда, колдонуу учурунда батареянын коопсуздугун камсыз кылуу үчүн атайын калыбына келтирилүүчү аксессуарлар тандалып алынат.
Литий батареясы - Литий-иондук батарейканы заряддоо ыкмасы
Метод 1. Литий-иондук батарейка заводдон чыкканга чейин, өндүрүүчү активдештирүү процедурасын жүргүзгөн жана алдын ала заряддалган, ошондуктан литий-иондук батарейканын калдык күчү бар, ал эми литий-иондук батарейка тууралоо мезгилине ылайык заряддалат.Бул жөнгө салуу мезгили толугу менен 3-5 жолу жүзөгө ашырылышы керек.разряд.
Метод 2. Заряддоодон мурун литий-иондук батарейканы атайын зарядсыздандыруунун кереги жок.Туура эмес разряд батареяга зыян келтирет.Заряддоодо жай кубаттоого аракет кылыңыз жана тез кубаттоону азайтыңыз;убакыт 24 сааттан ашпоого тийиш.Батарея үч-беш толук заряддоо жана разряд циклдарынан өткөндөн кийин гана анын ички химиялык заттары оптималдуу пайдалануу үчүн толук “иштетилет”.
Метод 3. Сураныч, оригиналдуу кубаттагычты же абройлуу бренд заряддагычты колдонуңуз.Литий батареялары үчүн литий батареялары үчүн атайын заряддагычты колдонуңуз жана нускамаларды аткарыңыз.Болбосо, батарейка бузулуп, атүгүл коркунучка дуушар болот.
Метод 4. Жаңы сатылып алынган аккумулятор литий-ион, ошондуктан биринчи 3-5 жолу кубаттоо жалпысынан жөндөө мезгили деп аталат жана литий иондорунун активдүүлүгү толугу менен активдештирүү үчүн 14 сааттан ашык заряддалышы керек.Литий-иондук батарейкалар эс тутумга ээ эмес, бирок күчтүү инерттүүлүккө ээ.Келечектеги тиркемелерде эң жакшы иштешин камсыз кылуу үчүн алар толугу менен иштетилиши керек.
Метод 5. Литий-иондук аккумулятор атайын заряддагычты колдонушу керек, антпесе ал каныккан абалга жетпей, анын иштешине таасирин тийгизиши мүмкүн.Заряддоодон кийин, аны заряддоочу түзүлүшкө 12 сааттан ашык коюудан алыс болуңуз жана узак убакыт бою колдонулбай турганда, батареяны мобилдик электрондук продукттан бөлүңүз.
Литий батареясы - колдонуу
20-кылымда микроэлектроника технологиясынын өнүгүшү менен миниатюралык түзүлүштөр күн санап көбөйүүдө, бул электр менен камсыздоого жогорку талаптарды коюп жатат.Андан кийин литий батареялары масштабдуу практикалык этабына өтүштү.
Ал биринчи жолу кардиостимулятордо колдонулган.Литий батарейкаларынын өзүн-өзү разряддоо ылдамдыгы өтө төмөн болгондуктан, разряд чыңалуу тик.Ал адамдын организмине кардиостимуляторду узак убакытка орнотууга мүмкүндүк берет.
Литий батарейкалары көбүнчө 3,0 вольттон жогору номиналдуу чыңалууга ээ жана интегралдык микросхемалардын электр булактары үчүн ылайыктуу.Марганец диоксидинин батареялары компьютерлерде, эсептегичтерде, фотоаппараттарда жана сааттарда кеңири колдонулат.
Колдонмо мисал
1. Батарея пакетин оңдоо үчүн алмаштыруучу көптөгөн батарейка топтомдору бар: мисалы, ноутбук компьютерлеринде колдонулгандар.Оңдогондон кийин, бул батарея топтому бузулганда, айрым батареяларда гана көйгөйлөр бар экени аныкталган.Аны ылайыктуу бир клеткалуу литий батарейка менен алмаштырууга болот.
2. Жогорку жарыктыктагы миниатюралык факелди жасоо Автор бир жолу 3,6V1,6AH литий аккумулятору бар ак жарык берүүчү түтүк менен миниатюралык факелди жасаган, аны колдонууга оңой, компакттуу жана кооз.Ал эми аккумулятордун сыйымдуулугу чоң болгондуктан, орто эсеп менен ар бир түнү жарым сааттан колдонууга болот жана эки айдан ашык убакыт бою кубатталбай колдонулуп келет.
3. Альтернативдик 3V электр менен камсыздоо
Анткени бир клеткалуу литий батарейканын чыңалуусу 3.6V.Демек, бир гана литий батареясы эки жөнөкөй батареяны алмаштыра алат, мисалы, радиоприёмниктер, троллейбустар, фотоаппараттар жана башкалар сыяктуу кичинекей тиричилик техникаларын энергия менен камсыз кылуу, анын салмагы жеңил гана эмес, ошондой эле узак убакытка жетет.
Литий-иондук батареянын аноддук материалы - литий титанат
Ал 2.4V же 1.9V литий-иондук экинчи батареяларды түзүү үчүн литий манганаты, үчтүк материалдар же литий темир фосфат жана башка оң материалдар менен айкалыштырылышы мүмкүн.Мындан тышкары, ал ошондой эле металл литий же литий эритмесин терс электрод орто батарея менен 1.5V литий батареяны түзүү үчүн оң электрод катары колдонсо болот.
Анткени литий титанаттын жогорку коопсуздук, жогорку туруктуулук, узак жана жашыл мүнөздөмөлөрү.Бул литий титанаттын материалы 2-3 жылдын ичинде литий-иондук батарейкалардын жаңы муундагы терс электрод материалы болуп, жаңы кубаттуулуктагы унааларда, электр мотоциклдеринде жана жогорку коопсуздукту, жогорку туруктуулукту жана узак циклди талап кылгандарда кеңири колдонулат деп болжолдоого болот.колдонуу талаасы.Литий титанаттын батареясынын иштөө чыңалышы 2.4V, эң жогорку чыңалуу 3.0V, ал эми заряддоо агымы 2C чейин.
Литий титанат батареянын курамы
Оң электрод: литий темир фосфаты, литий манганаты же үчтүк материал, литий никель манганаты.
Терс электрод: литий титанат материалы.
Тоскоолдук: терс электрод катары көмүртек менен учурдагы литий батареянын тосмо.
Электролит: терс электрод катары көмүртек менен литий батарея электролит.
Батарея корпусу: терс электрод катары көмүртек менен литий батарея корпусу.
Литий титанаттын батарейкаларынын артыкчылыктары: күйүүчү май менен жүрүүчү унааларды алмаштыруу үчүн электрдик унааларды тандоо шаардык айлана-чөйрөнүн булганышын чечүү үчүн эң жакшы чечим болуп саналат.Алардын ичинен литий-иондук батареялар изилдөөчүлөрдүн көңүлүн бурган.борттогу литий-иондук электр батарейкалары үчүн электр унаалардын талаптарын канааттандыруу үчүн, илимий-изилдөө жана иштеп чыгуу Терс материалдар жогорку коопсуздук, жакшы чен аткаруу жана узак мөөнөттүү анын ысык чекиттери жана кыйынчылыктар болуп саналат.
Коммерциялык литий-иондук батарейканын терс электроддору негизинен көмүртектүү материалдарды колдонушат, бирок терс электрод катары көмүртекти колдонуу менен литий батарейкаларын колдонууда дагы эле кээ бир кемчиликтер бар:
1. Литий дендриттери ашыкча кубаттоо учурунда оңой чөктүрүлөт, натыйжада батареянын кыска туташуусу жана литий батареясынын коопсуздук функциясына таасир этет;
2. Бул SEI тасманы түзүү үчүн жеңил болуп саналат, натыйжада төмөн баштапкы заряды жана разряд күчү жана чоң кайтарылгыс кубаттуулугу;
3. Башкача айтканда, көмүртектүү материалдардын платформалык чыңалуусу төмөн (металл литийине жакын) жана электролиттин ажыроосуна алып келиши оңой, бул коопсуздукка коркунуч келтирет.
4. Литий-ионду киргизүү жана алуу процессинде көлөмү абдан өзгөрүп, циклдин туруктуулугу начар.
Көмүртек материалдары менен салыштырганда, Li4Ti5012 шпинелинин олуттуу артыкчылыктары бар:
1. Бул нөл-штамм материал болуп саналат жана жакшы жүгүртүү көрсөткүчтөрү бар;
2. разряд чыңалуу туруктуу болуп саналат, ал эми электролит литий батарейкалардын коопсуздук көрсөткүчтөрүн жакшыртуу, чирип жок болот;
3. Көмүртек анод материалдары менен салыштырганда, литий титанат жогорку литий-ион диффузиялык коэффициенти (2 * 10-8cm2 / с) бар, жана заряддуу жана жогорку ылдамдыкта разряддалышы мүмкүн.
4. Литий титанаттын потенциалы таза металл литийинен жогору жана литий дендриттерин түзүү оңой эмес, бул литий батареяларынын коопсуздугун камсыз кылуу үчүн негиз түзөт.
тейлөө схемасы
Ал эки талаа эффектиси транзисторлорунан жана S-8232 үчүн атайын тейлөөгө арналган интеграцияланган блоктон турат.Ашыкча зарядды башкаруу түтүгү FET2 жана ашыкча зарядды башкаруу түтүгү FET1 чынжырга катар туташтырылып, батареянын чыңалуусу техникалык тейлөө IC тарабынан көзөмөлдөнөт жана көзөмөлдөнөт.Батареянын чыңалуусу 4,2V ге көтөрүлгөндө, ашыкча заряддагыч тейлөө түтүгү FET1 өчүрүлүп, заряддоо токтотулат.Иштин бузулушуна жол бербөө үчүн, адатта, тышкы чынжырга кечиктирүүчү конденсатор кошулат.Батарея заряды түгөнгөн абалда болгондо, батарейканын чыңалуусу 2,55ке чейин төмөндөйт.
Посттун убактысы: Мар-30-2023