Il-batterija tal-litju hija tip ġdid ta 'batterija ta' enerġija għolja żviluppata b'suċċess fis-seklu 20 . tista 'tinftiehem bħala batterija li fiha l-litju (inkluża l-litju tal-metall, liga tal-litju, jone tal-litju, polimeru tal-litju) {{{3} jista' jinqasam f'batterija tal-metall tal-litju (ftit ftit produzzjoni u użu) u l-batterija tal-litju użat) . Minħabba l-vantaġġi tagħha bħal enerġija speċifika għolja, vultaġġ tal-batterija għolja, firxa ta 'temperatura operattiva wiesgħa, u ħajja ta' ħażna twila, intuża ħafna f'apparat elettriku żgħir militari u ċivili, bħal telefowns ċellulari, kompjuters portabbli, camcorders, kameras, kameras, eċċ {., u ħa post parzjalment batteriji tradizzjonali .}}}}}}
01 Oriġini u Żvilupp ta 'batteriji tal-jone tal-litju
Fis-snin sebgħin, m . s . Whittingham ta 'Exxon uża s-sulfid tat-titanju bħala l-materjal tal-elettrodu pożittiv u l-litju tal-metall bħala l-materjal tal-elettrodu negattiv biex jagħmel l-ewwel batterija tal-litju .
Fl-1980, j . Goodenough skopra li l-ossidu tal-kobalt tal-litju jista 'jintuża bħala l-materjal tal-elettrodu pożittiv tal-batteriji tal-jone tal-litju .
Fl-1982, r . r . agarwal u j . r {. selman ta 'l-Istitut tal-Illinois tat-Teknoloġija skoprew li l-jonji tal-litju għandhom il-proprjetà li għandhom il-propjetà li jiġu embudded fil-grafita, u dan il-proċess huwa mgħaġġel . fl-istess ħin, Il-litju metalliku ġibdu ħafna attenzjoni, u għalhekk in-nies ippruvaw jużaw il-proprjetajiet tal-joni tal-litju inkorporati fil-grafita biex jagħmlu batteriji rikarikabbli . L-ewwel elettrodu tal-grafita tal-jone tal-litju li jista 'jintuża kien ipproduċiet b'suċċess mill-Bell Laboratories .}
Fl-1983, m . Thackeray, j . Goodenough u oħrajn skoprew li l-spinel tal-manganiż huwa materjal elettrodu pożittiv eċċellenti bi prezz baxx, stabbiltà u konduttività elettrika u tal-litju eċċellenti . għandu ħafna inqas minn dak ta 'l-ossidabilità għolja minn dik Iċċarġjar żejjed, jista 'jevita l-periklu ta' kombustjoni u splużjoni .
Fl-1989, a . manthiram u j . Goodenough skopra li l-elettrodu pożittiv bl-użu ta 'anjoni polimerizzati jipproduċi vultaġġ ogħla .
Fl-1991, Sony ħarġet l-ewwel batterija kummerċjali tal-jone tal-litju . Sussegwentement, il-batteriji tal-jone tal-litju irrivoluzzjonaw id-dehra tal-elettronika tal-konsumatur .
Fl-1996, Padhi u Goodenough skoprew li l-fosfati bi strutturi ta 'olivini, bħal fosfat tal-ħadid tal-litju (lifepo4), huma superjuri għal materjali pożittivi tradizzjonali tal-elettrodi, u għalhekk saru l-materjali tal-elettrodu pożittivi mainstream kurrenti .
Immaġni
Il-batteriji tal-jone tal-litju (batteriji li-ion) huma żviluppati minn batteriji tal-litju . Mela qabel nintroduċu li-ion, ejja l-ewwel nintroduċu batteriji tal-litju . Pereżempju, il-batteriji tal-buttuna jappartjenu għall-batteriji tal-litju . il-materjal elettrodu pożittiv tal-batteriji tal-litju huwa l-batteriji tal-litju jew it-thionyl Lithium . Wara li l-batterija tkun immuntata, il-batterija għandha vultaġġ u m'għandhiex għalfejn tiġi ċċarġjata . Dan it-tip ta 'batterija jista' wkoll jiġi ċċarġjat, iżda l-prestazzjoni taċ-ċiklu mhix tajba {. Matul iċ-ċiklu ta 'ħlas u ta' kwittanza, id-dendriti tal-litju huma ffurmati faċilment, jikkawżaw ċirkwiti interni fil-batterija, għalhekk taħt ċirkostanzi normali, dan it-tip ta 'batterija Iċċarġjat .
Aktar tard, Sony Corporation tal-Ġappun ivvintat batterija tal-litju b'materjal tal-karbonju bħala l-elettrodu negattiv u l-komposti li fihom il-litju bħala l-elettrodu pożittiv . Matul il-proċess ta 'ħlas u ta' kwittanza, m'hemm l-ebda litju metalliku, biss jonji tal-litju {. Dan huwa batterija tal-litju .
Fil-bidu tad-disgħinijiet, Sony Energy Development Company tal-Ġappun u Moli Energy Company tal-Kanada rispettivament żviluppaw b'suċċess tip ġdid ta 'batterija tal-jone tal-litju, li mhux biss għandha prestazzjoni tajba iżda wkoll hija favur l-ambjent . bl-iżvilupp rapidu tat-teknoloġija tal-informazzjoni, il-makkinarju li jinqala' bl-idejn u l-vetturi elettriċi, id-domanda għal sorsi ta 'enerġija b'effiċjenza għolja żdiedet b'mod drammatiku, u l-batteriji tal-litju saru wieħed oqsma .
02 Struttura u Prinċipju ta 'Batteriji tal-jone tal-litju
(1) Komponenti ewlenin tal-batteriji tal-jone tal-litju:
① Elettrodu pożittiv - Materjali attivi jirreferu prinċipalment għall-ossidu tal-kobalt tal-litju, ossidu tal-manganiż tal-litju, fosfat tal-ħadid tal-litju, ossidu tan-nikil tal-litju, kobalt tan-nikil ossidu manganiż, eċċ {. il-kollettur kurrenti konduttiv ġeneralment juża fuljett tal-aluminju bi ħxuna ta '10-20 mikron;
② Diaframma - Film tal-plastik speċjali li jippermetti li jgħaddu l-joni tal-litju, iżda huwa iżolatur għall-elettroni . Bħalissa, hemm prinċipalment żewġ tipi: PE u PP u l-kombinazzjonijiet tagħhom . Hemm ukoll tip ta 'diafragma solida inorganika, bħalma hija l-kisi tad-diaphragm alumina, li hija an-diafragm solidu solidu.
③ Elettrodu negattiv - Il-materjal attiv jirreferi prinċipalment għal grafita, titanat tal-litju, jew materjali tal-karbonju bi struttura simili għal grafita . Il-kollettur kurrenti konduttiv ġeneralment juża fojl tar-ram bi ħxuna ta '7-15 mikron;
④ Elettrolit - Ġeneralment sistema organika, bħal solventi tal-karbonat maħlul bl-hexafluworofosfat tal-litju, u xi batteriji tal-polimeri jużaw elettroliti tal-ġel;
⑤ Qoxra tal-batterija - Prinċipalment maqsuma fi qoxra iebsa (qoxra tal-azzar, qoxra tal-aluminju, qoxra tal-ħadid miksija bin-nikil, eċċ .) u pakkett artab (film tal-plastik tal-aluminju) .
Stampa
Meta l-batterija tiġi ċċarġjata, il-joni tal-litju huma deinterclated mill-elettrodu pożittiv u inkorporati fl-elettrodu negattiv, u viċi versa waqt il-kwittanza . Dan jirrikjedi li l-elettrodu jkun fi stat ta 'litju qabel l-assemblaġġ . ġeneralment, għal ossidi ta' metalli ta 'tranżizzjoni ta' L-elettrodu pożittiv, bħal licoo2, linio2, u limn2o 4.
Bħala materjal negattiv tal-elettrodu, komposti li jistgħu jinvolvu l-litju b'potenzjal kemm jista 'jkun magħżula l-potenzjal tal-litju, bħal diversi materjali tal-karbonju inkluż grafita naturali, grafita sintetika, fibra tal-karbonju, mesophase sferulite, eċċ . u ossidi tal-metall, inklużi SNO, SNO2, SNO2, SNO2, SNO2, SNO2, SNO2, SNO2, SNO2, SNO2, SNO2, SNO2, SNO2, SNO2, SNO2, SNO2, SNO2 Ossidu Komponi (x =0.4 ~ 0 . 6, y {=0.6 ~ 0.4, z=({2+3 x {+5 y) / 2), eċċ.
L-elettrolit jadotta sistema ta 'solvent imħallat ta' karbonati alkil bħal karbonat tal-etilene (KE), karbonat tal-propilen (PC) u karbonat dietil-viskożità baxxa (DEC) ta 'lipf 6.
Id-dijaframma tadotta membrani mikroporużi polyolefin bħal PE, PP jew il-membrani komposti tagħhom, speċjalment id-dijaframma bi tliet saffi PP / PE / PP, li mhux biss għandha punt ta 'tidwib baxx, iżda għandha wkoll saħħa ta' reżistenza ta 'punteġġ għoli, li għandha rwol ta' assigurazzjoni termali .
Il-qoxra hija magħmula minn azzar jew aluminju, u l-assemblaġġ tal-kopertura għandu l-funzjoni ta 'power-off li ma jagħmilx splużjoni .
(2) Prinċipju bażiku tax-xogħol
Meta l-batterija tiġi ċċarġjata, il-joni tal-litju jiġu rilaxxati mill-kompost li fih il-litju fl-elettrodu pożittiv, u l-joni tal-litju jimxu lejn l-elettrodu negattiv permezz tal-elettrolite . Il-materjal tal-karbonju fl-elettrodu negattiv għandu struttura b'saffi b'ħafna mikropori . l-joni tal-litju li jilħqu saff . Iktar ma jkunu inkorporati l-jonji tal-litju, iktar tkun għolja l-kapaċità ta 'ċċarġjar .
Meta l-batterija tintrema (jiġifieri, il-proċess ta 'l-użu tal-batterija), il-joni tal-litju inkorporati fis-saff tal-karbonju ta' l-elettrodu negattiv jiġu rilaxxati u jimxu lura għall-elettrodu pożittiv . l-aktar jonji tal-litju li jirritornaw għall-elettrodu pożittiv, iktar tkun għolja l-kapaċità ta 'kwittanza {1} dak li normalment insejħu l-kapaċità tal-batterija .}}}}
Matul il-proċess tal-iċċarġjar u l-ħatt tal-batteriji tal-jone tal-litju, il-joni tal-litju jinsabu fi stat ta 'moviment mill-elettrodu pożittiv → elettrodu negattiv → elettrodu pożittiv . Dan huwa bħal siġġu tat-tbandil, biż-żewġt itruf tas-siġġu tat-tbandil bħala ż-żewġ poli tal-batterija, u l-joni tal-litju jimxu' l quddiem u ' Il-batteriji jissejħu wkoll batteriji tat-tbandil .
Stampa
Stampa
Mekkaniżmu ta 'ċċarġjar u ħatt
Il-proċess tal-iċċarġjar tal-batteriji tal-jone tal-litju huwa maqsum f'żewġ stadji: stadju tal-iċċarġjar tal-kurrent kostanti u kurrent kostanti tal-kurrent li jonqos l-istadju tal-iċċarġjar .
L-iċċarġjar żejjed u l-ħatt tal-batteriji tal-jone tal-litju jikkawżaw ħsara permanenti lill-elettrodi pożittivi u negattivi . overdischarging jikkawżaw l-istruttura tal-folja tal-karbonju ta 'l-elettrodu negattiv għall-kollass, u l-kollass se jipprevjeni li l-jonji tal-litju ma jiddaħħlux waqt l-iċċarġjar; L-iċċarġjar żejjed jikkawża wisq joni tal-litju biex jiġu inkorporati fl-istruttura tal-karbonju ta 'l-elettrodu negattiv, u jikkawżaw li wħud mill-joni tal-litju ma jibqgħux jiġu rilaxxati .
L-aħjar metodu ta 'ċċarġjar u ħatt għall-batteriji tal-jone tal-litju biex iżomm il-prestazzjoni huwa l-iċċarġjar baxx u l-iskarikar baxx . Ġeneralment, 60% DOD huwa 2 sa 4 darbiet il-ħajja taċ-ċiklu taħt 100% kundizzjonijiet DOD .
03 Indikaturi ewlenin tal-prestazzjoni tal-batteriji tal-jone tal-litju
(1) Kapaċità tal-batterija
Il-kapaċità ta 'batterija tista' tinqasam f'kapaċità nominali u l-kapaċità attwali . Il-kapaċità nominali ta 'batterija tirreferi għall-ammont ta' elettriku li l-batterija għandha tipprovdi meta tkun skarikata mill-vultaġġ tat-terminazzjoni skont ir-rata ta '5H taħt temperatura ambjentali ta' 20 grad ± 5 grad, u hija rrappreżentata minn C {{4} il-kapaċità attwali ta 'l-ammont attwali ta' batterija. Kundizzjonijiet, li huma affettwati prinċipalment mir-rata ta 'kwittanza u t-temperatura (għalhekk b'mod strett, il-kapaċità tal-batterija għandha tindika l-kundizzjonijiet tal-iċċarġjar u l-ħatt) .
Unità tal-Kapaċità: Mah, ah (1AH =1000 mah) .
(2) reżistenza interna tal-batterija
Ir-reżistenza interna tal-batterija tirreferi għar-reżistenza li tiltaqa 'magħha li tiċċirkola mill-batterija meta l-batterija tkun qed taħdem . tikkonsisti f'żewġ partijiet: reżistenza interna ohmika u polarizzazzjoni tar-reżistenza interna . reżistenza interna kbira tal-batterija se twassal għal vultaġġ ta' kwittanza aktar baxx u ħin ta 'kwittanza iqsar. id-daqs tar-reżistenza interna huwa prinċipalment affettwat b'fatturi bħal dawn. Struttura . Ir-reżistenza interna tal-batterija hija parametru importanti għall-kejl tal-prestazzjoni tal-batterija .
(3) Vultaġġ
Vultaġġ taċ-ċirkwit miftuħ jirreferi għad-differenza potenzjali bejn l-elettrodi pożittivi u negattivi tal-batterija meta l-batterija ma taħdimx, jiġifieri, meta ma jkun hemm l-ebda kurrent li jiċċirkola fiċ-ċirkwit . Ġeneralment, il-vultaġġ taċ-ċirkwit miftuħ ta 'batterija tal-jone tal-litju huwa ta' madwar 4.1-4.2 V wara li jkun iċċarġjat għal kollox, u madwar 3 . 0v Ta 'ħlas jista' jiġi ddeterminat billi tiskopri l-vultaġġ taċ-ċirkwit miftuħ tal-batterija.
Il-vultaġġ operattiv, magħruf ukoll bħala l-vultaġġ tat-terminal, jirreferi għad-differenza potenzjali bejn l-elettrodi pożittivi u negattivi tal-batterija meta l-batterija tkun fl-istat tax-xogħol, jiġifieri, meta hemm kurrent li jiċċirkola fiċ-ċirkwit {. meta l-kurrent jiċċirkola mill-batterija, m'għandux għalfejn jegħleb ir-reżistenza kkawżata mir-reżistenza interna tal-batterija, u għalhekk il-vultaġġ tax-xogħol huwa dejjem aktar baxx minn dak taċ-ċirkwit miftuħ {{1} Veru meta tiċċarġja . Il-vultaġġ tax-xogħol tal-iskarikar tal-batteriji tal-jone tal-litju huwa ta 'madwar 3 . 6v.
(4) Ħin tal-pjattaforma ta 'kwittanza
Il-ħin tal-pjattaforma ta 'kwittanza jirreferi għall-ħin ta' kwittanza meta l-batterija hija kompletament iċċarġjata għal ċerta vultaġġ . Pereżempju, il-ħin tal-pjattaforma ta 'kwittanza ta' batterija ternarja fi 3 . 6v huwa mkejjel . Il-vultaġġ huwa ċċarġjat għal 4 . 2V f'vultaġġ kostanti, u l-kurrent tal-iċċarġjar huwa inqas minn 0 {{{{} 02c. Imbagħad il-batterija tiġi ċċarġjata għal kollox u titħalla waħedha għal 10 minuti. Il-ħin ta 'kwittanza meta l-batterija tintrema għal 3.6V f'kull kurrent ta' kwittanza huwa l-ħin tal-pjattaforma ta 'kwittanza f'dak il-kurrent.
Minħabba li xi apparati elettriċi li jużaw batteriji tal-jone tal-litju għandhom rekwiżiti ta 'vultaġġ, jekk il-vultaġġ huwa inqas mill-valur meħtieġ, huma ma jaħdmux . Għalhekk, il-pjattaforma ta' kwittanza hija waħda mill-kriterji importanti biex titkejjel il-prestazzjoni tal-batteriji .
(5) Charge and discharge rate
The charge and discharge rate refers to the current value required for the battery to discharge its rated capacity within a specified time. 1C is numerically equal to the rated capacity of the battery and is usually represented by the letter C. For example, if the nominal rated capacity of the battery is 10Ah, then 10A is 1C (1 rate), 5A is 0.5C, 100A is 10C, and so on.
(6) Rata ta 'Skariga ta' Awto
Ir-rata ta 'l-awto-kwittanza, magħrufa wkoll bħala l-kapaċità ta' żamma ta 'ħlas, tirreferi għall-abbiltà tal-batterija li żżomm l-ammont ta' elettriku maħżun fil-batterija taħt ċerti kundizzjonijiet meta l-batterija tinsab fi stat ta 'ċirkwit miftuħ . huwa affettwat prinċipalment minn fatturi bħall-proċess tal-manifattura, materjali, u l-kundizzjonijiet tal-ħażna tal-batterija {{2} huwa parametru importanti għall-kejl tal-prestazzjoni tal-batterija .}
(7) Effiċjenza
L-effiċjenza tal-iċċarġjar tirreferi għall-kejl tal-grad li fih l-enerġija elettrika kkunsmata mill-batterija matul il-proċess ta 'ċċarġjar hija kkonvertita fl-enerġija kimika li l-batterija tista' taħżen . hija affettwata prinċipalment mill-proċess tal-batterija, il-formula, u t-temperatura tal-ambjent tax-xogħol tal-batterija . ġeneralment, iktar tkun għolja t-temperatura ambjentali, l-iktar baxxa l-effiċjenza tal-iċċarġjar .}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}
L-effiċjenza tal-kwittanza tirreferi għall-proporzjon tal-ammont attwali ta 'elettriku skarikat mal-vultaġġ tat-terminal taħt ċerti kundizzjonijiet ta' kwittanza għall-kapaċità nominali tal-batterija . Huwa affettwat prinċipalment minn fatturi bħal rata ta 'kwittanza, temperatura ambjentali, u reżistenza interna . ġeneralment, iktar tkun baxxa l-effiċjenza ta' kwittanza . effiċjenza .
(8) Ħajja taċ-ċiklu
Il-ħajja taċ-ċiklu tal-batterija tirreferi għan-numru ta 'ħinijiet ta' ħlas u kwittanza li batterija tgħaddi minn ċertu ħlas ta 'ħlas u ta' kwittanza meta l-kapaċità tal-batterija tinżel għal ċertu valur speċifikat . Il-GB għall-batteriji tal-jone tal-litju jistipula li r-rata ta 'żamma tal-kapaċità ta' batterija wara 500 ċiklu f'1C f'1C hija 'l fuq minn 60% .
04 Klassifikazzjonijiet ewlenin tal-batteriji tal-jone tal-litju
① Skond il-materjali tal-elettroliti differenti użati fil-batteriji tal-litju, il-batteriji tal-litju jistgħu jinqasmu f'żewġ kategoriji: batteriji tal-litju likwidu (batteriji tal-joni tal-litju, imqassra bħala LIB) u batteriji tal-litju polimeru (batteriji tal-joni tal-litju polimeru, imqassra bħala xoffa) .
② Skond il-metodu ta 'ċċarġjar, dawn jistgħu jinqasmu f'żewġ kategoriji: li ma jistgħux jiġu kkargati u li jistgħu jiġu rikarikabbli .
③ Dehra tal-batterija tal-litju: batterija tal-litju kwadru (bħal batteriji tat-telefon ċellulari użati komunement) u ċilindriċi (bħal 18650, 18500);
④ Materjali tal-ippakkjar tal-batteriji tal-litju: batterija tal-litju tal-qoxra tal-aluminju, batterija tal-litju tal-qoxra tal-azzar, batterija tal-pakkett artab;
⑤ Batterija tal-litju mill-materjali tal-elettrodi pożittivi u negattivi (addittivi): batterija tal-kobalt tal-litju (licoo2), ossidu tal-manganiż tal-litju (limn2O4), batterija tal-fosfat tal-ħadid tal-litju, batterija tal-litju tad-dijossidu tal-manganiż li jintremew
