¿Cuáles son los usos de las baterías de litio?

Las baterías de litio se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones, como teléfonos móviles / tabletas / computadoras portátiles / linternas / cámaras digitales / productos digitales / linternas LED / linternas láser / linternas de iluminación exterior / lámparas de iluminación de ingeniería / lámparas minerales / luces de emergencia / juguetes eléctricos / máquinas de juego / aeronaves de control remoto / herramientas eléctricas / electrodomésticos inalámbricos / bicicletas eléctricas / vehículos recreativos eléctricos / audio / video portátil digital / instrumentos de instrumentos vehículos de equilibrio, scooters. También se pueden usar en automóviles, como vehículos eléctricos, potencia de arranque, también se puede usar en el almacenamiento de energía del sistema eléctrico.

Una "batería de litio" es un tipo de batería que utiliza un metal de litio o una aleación de litio como material de electrodo negativo y utiliza una solución de electrolito no acuoso. Las baterías de metal de litio fueron propuestas y estudiadas por primera vez por Gilbert N. Lewis en 1912. En la década de 1970, MSWhittingham propuso y comenzó a investigar las baterías de iones de litio. Debido a las propiedades químicas muy activas del metal de litio, el procesamiento, almacenamiento y uso del metal de litio son muy exigentes para el medio ambiente. Por lo tanto, las baterías de litio no se han utilizado durante mucho tiempo. Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología, las baterías de litio se han convertido en la corriente principal.

Las baterías de litio se pueden dividir aproximadamente en dos categorías: baterías de metal de litio y baterías de iones de litio. Las baterías de iones de litio no contienen litio metálico y son recargables. La batería de litio-metal de quinta generación de baterías recargables nació en 1996, y su seguridad, capacidad específica, tasa de autodescarga y relación precio rendimiento son mejores que las baterías de iones de litio. Debido a sus propios altos requisitos técnicos, solo unas pocas empresas en el país están produciendo tales baterías de metal de litio.

Batería de metal de litio:

Una batería de metal de litio es generalmente una batería que utiliza dióxido de manganeso como material de electrodo positivo, litio metálico o una aleación del mismo como material de electrodo negativo y una solución de electrolito no acuoso.

Principio básico de la batería de litio.

Reacción de descarga: Li + MnO2 = LiMnO2

batería de iones de litio:

Una batería de iones de litio es generalmente una batería que utiliza un óxido metálico de aleación de litio como material de electrodo positivo, grafito como material de electrodo negativo y un electrolito no acuoso.

La reacción que ocurre en el electrodo positivo cargado es

LiCoO2 == Li (1-x) CoO2 + XLi ++ Xe- (electrón)

La reacción que ocurre en el electrodo negativo de carga es

6C + XLi ++ Xe- = LixC6

Reacción total de la batería recargable: LiCoO2 + 6C = Li (1-x) CoO2 + LixC6

Electrodo positivo

Material de cátodo: hay muchos materiales de cátodo opcionales, y la mayoría de los productos principales utilizan fosfato de hierro y litio. Diferentes comparaciones de materiales de cátodos:

LiCoO2

3,7 V

140 mAh / g

Li2Mn2O4

4.0V

100 mAh / g

LiFePO4

3,3 V

100 mAh / g

Li2FePO4F

3,6 V

115 mAh / g

Reacción positiva del electrodo: los iones de litio se incrustan durante la descarga y los iones de litio se desintercalan durante la carga. Al cargar: LiFePO4 → Li1-xFePO4 + xLi ++ xe-descarga: Li1-xFePO4 + xLi ++ xe- → LiFePO4.

Electrodo negativo

Material del ánodo: se utiliza principalmente grafito. Una nueva investigación ha encontrado que el titanato puede ser un mejor material.

Reacción negativa del electrodo: los iones de litio se desintercalan durante la descarga y los iones de litio se incrustan durante la carga.

Al cargar: xLi ++ xe- + 6C → LixC6

Al descargar: LixC6 → xLi ++ xe- + 6C

Editor de desarrollo inicial

Las baterías de litio se utilizaron por primera vez en marcapasos. La batería de litio tiene una tasa de autodescarga muy baja y un voltaje de descarga plano, por lo que el marcapasos implantado en el cuerpo humano puede funcionar durante mucho tiempo sin recargarse. Las baterías de litio generalmente tienen un voltaje nominal superior a 3,0 voltios, lo que las hace más adecuadas para su uso como fuentes de alimentación de circuito integrado. Las baterías de dióxido de manganeso se utilizan ampliamente en calculadoras, cámaras digitales y relojes.

Para desarrollar variedades más excelentes, se han estudiado varios materiales para crear un producto sin precedentes.

En 1992, Sony desarrolló con éxito baterías de iones de litio. Su practicidad ha reducido en gran medida el peso y el volumen de dispositivos electrónicos portátiles como teléfonos móviles, computadoras portátiles y calculadoras.

Editor de procesos de desarrollo

1. En la década de 1970, MSWhittingham de Exxon utilizó sulfuro de titanio como material de electrodo positivo y metal de litio como material de electrodo negativo para fabricar la primera batería de litio.

2. En 1980, J. Goodenough descubrió que el cobaltato de litio se puede utilizar como material de electrodo positivo para baterías de iones de litio.

3. En 1982, RRAgarwal y JRselman del Instituto de Tecnología de Illinois descubrieron que los iones de litio tienen la propiedad de estar incrustados en el grafito. Este proceso es rápido y reversible. Al mismo tiempo, la batería de litio hecha de metal de litio ha atraído mucha atención, por lo que la gente intentó hacer una batería recargable utilizando las características del grafito incrustado de iones de litio. Bell Labs produjo con éxito el primer electrodo de grafito de iones de litio disponible.

4. En 1983, M. Thackeray y J. Goodenough descubrieron que la espinela de manganeso es un excelente material de cátodo con bajo costo, estabilidad y excelentes propiedades de conducción y conductividad del litio. La temperatura de descomposición es alta y la oxidación es mucho más baja que la del cobaltato de litio. Incluso si se produce un cortocircuito o una sobrecarga, se puede evitar el riesgo de quemaduras y explosiones.

5. En 1989, A. Manthiram y J. Goodenough descubrieron que un electrodo positivo con un anión polimérico produciría un voltaje más alto.

6. En 1991, Sony lanzó la primera batería comercial de iones de litio. Posteriormente, las baterías de iones de litio revolucionaron la cara de la electrónica de consumo.

7. En 1996, Padhi y Goodenough descubrieron que los fosfatos con estructura de olivina, como el fosfato de hierro y litio (LiFePO4), son superiores a los materiales catódicos tradicionales y se han convertido en los materiales catódicos convencionales.

Con el uso generalizado de productos digitales como teléfonos móviles, computadoras portátiles, etc., las baterías de iones de litio se utilizan ampliamente en dichos productos con un rendimiento excelente y se están desarrollando gradualmente en otras aplicaciones de productos. En 1998, el Tianjin Power Research Institute comenzó la producción comercial de baterías de iones de litio. Habitualmente, la gente también llama a las baterías de iones de litio baterías de litio, pero estas dos baterías no son lo mismo. Las baterías de iones de litio se han convertido en una corriente principal.

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