El principio de funcionamiento de la batería de iones de litio y materiales positivos y negativos.

Una batería de iones de litio es una batería recargable que depende de los iones de litio para moverse entre los electrodos positivo y negativo para funcionar. Durante la carga y descarga, Li + se intercala y desintercala entre los dos electrodos: cuando se carga la batería, Li + se desintercala del electrodo positivo y el electrolito se incrusta en el electrodo negativo, y el electrodo negativo está en un estado rico en litio. El siguiente artículo trata sobre los detalles del principio y mantenimiento de la batería de litio.

Una batería de iones de litio es una batería recargable que depende de los iones de litio para moverse entre los electrodos positivo y negativo para funcionar. Durante la carga y descarga, Li + se intercala y desintercala entre los dos electrodos: al cargar la batería, Li + se desintercala del electrodo positivo y el electrolito se incrusta en el electrodo negativo, y el electrodo negativo está en un estado rico en litio, que contiene un elemento de litio como electrodo se utiliza generalmente. Es representativo de las baterías modernas de alto rendimiento.

Batería de iones de litio - introducción

Batería de iones de litio Batería de iones de litio Batería de iones de litio (Li-ion, Batería de iones de litio): La batería de iones de litio tiene las ventajas de peso ligero, gran capacidad, sin efecto memoria, etc. y, por lo tanto, se ha utilizado ampliamente: muchos de los dispositivos digitales actuales utilizan baterías de iones de litio como fuente de alimentación, aunque su precio es relativamente caro. Las baterías de iones de litio tienen una alta densidad de energía, su capacidad es de 1,5 a 2 veces mayor que la de las baterías de níquel-hidrógeno del mismo peso y tiene una tasa de autodescarga muy baja. Además, la batería de iones de litio casi no tiene "efecto memoria" y no contiene sustancias tóxicas, lo que también es una razón importante para su amplia aplicación.

Cómo funcionan las baterías de iones de litio

Batería de iones de litio Estructura del principio de la batería de iones de litio La batería de litio se divide en batería de litio y batería de iones de litio. En la actualidad, los teléfonos móviles y las computadoras portátiles utilizan baterías de iones de litio, que se conocen comúnmente como baterías de litio. Actualmente, las baterías de iones de litio que se utilizan en teléfonos móviles y similares, y las verdaderas baterías de litio no se utilizan en productos electrónicos cotidianos debido a su alto riesgo.

Materiales positivos y negativos de la batería de iones de litio

El material del ánodo de la batería de iones de litio es un material de carbono y el material del cátodo de la batería de iones de litio es un compuesto que contiene litio. No hay litio metálico, solo iones de litio, que es una batería de iones de litio. Una batería de iones de litio es un término general para una batería en la que se utiliza un compuesto de intercalación de iones de litio como material de electrodo positivo. El proceso de carga y descarga de una batería de iones de litio es un proceso de intercalación y desintercalación de iones de litio. En el proceso de intercalación y desintercalación de iones de litio, inserción y desintercalación concomitante de electrones equivalentes con iones de litio (comúnmente denominada incrustación o desintercalación del electrodo positivo e inserción o desintercalación del electrodo negativo). Durante la carga y descarga, los iones de litio se intercalan / desintercalan y se insertan / desintercalan entre los electrodos positivo y negativo, y se denominan acertadamente "baterías de mecedora".

Las baterías de iones de litio tienen una alta densidad de energía y un alto voltaje de salida promedio. La autodescarga es pequeña, menos del 10% por mes. No hay efecto memoria. El rango de temperatura de funcionamiento es de -20 ° C ~ 60 ° C. Excelente rendimiento de ciclo, carga y descarga rápidas, eficiencia de carga de hasta el 100% y alta potencia de salida de larga duración. Sin contaminación ambiental, se llama batería verde.

La carga es un paso importante en el uso repetido de la batería. El proceso de carga de la batería de iones de litio se divide en dos fases: una fase de carga rápida de corriente constante (la luz indicadora es roja o amarilla) y una fase de disminución de corriente de voltaje constante (la luz indicadora es verde). Durante la fase de carga rápida de corriente constante, el voltaje de la batería aumenta gradualmente al voltaje estándar de la batería y luego se transfiere a la etapa de voltaje constante debajo del chip de control, el voltaje ya no aumenta para garantizar que no se sobrecargue, y la corriente se debilita gradualmente a medida que aumenta la energía de la batería. Vaya a 0 y termine de cargar. El chip de estadísticas de potencia puede calcular la potencia de la batería registrando la curva de descarga. Las baterías de iones de litio cambiarán su curva de descarga después de un uso repetido. Aunque las baterías de iones de litio no tienen efecto memoria, una carga incorrecta puede afectar seriamente el rendimiento de la batería.

La carga y descarga excesiva de las baterías de iones de litio puede causar daños permanentes a los electrodos positivo y negativo. La descarga excesiva conduce al colapso de la estructura de la hoja de carbono negativa, y el colapso hace que se inserten iones de litio durante la carga; una carga excesiva hace que se inserten iones de litio excesivos en la estructura de carbono negativa, y algunos de los iones de litio ya no se liberan.

La cantidad de carga es igual a la corriente de carga multiplicada por el tiempo de carga. Cuando el voltaje de control de carga es constante, la corriente de carga es mayor (la velocidad de carga es más rápida) y la cantidad de carga es menor. Si la velocidad de carga de la batería es demasiado rápida y el punto de control del voltaje de terminación es inadecuado, la capacidad de la batería también será insuficiente. En realidad, algunos de los materiales activos de los electrodos de la batería no reaccionan por completo y se detiene la carga. Este fenómeno de carga insuficiente se agrava a medida que aumenta el número de ciclos.

Serie de carcasa de acero / carcasa de aluminio:

(1) Tapa superior e inferior de la batería

(2) Electrodo positivo: el material activo es generalmente óxido de litio y cobalto.

(3) Separador: una membrana compuesta especial

(4) Electrodo negativo: el material activo es carbono

(5) Electrolito orgánico

(6) Caja de batería (dividida en caja de acero y caja de aluminio)

Serie de envases flexibles

(1) Electrodo positivo: el material activo es generalmente óxido de litio y cobalto

(2) Separador - Película compuesta de PP o PE

(3) Electrodo negativo: el material activo es carbono

(4) Electrolito orgánico

(5) Caja de la batería: película compuesta de aluminio y plástico

Cómo funcionan las baterías de iones de litio

Esquema de la batería de iones de litio

Cuando la batería está cargada, se generan iones de litio en el electrodo positivo de la batería y los iones de litio generados se mueven al electrodo negativo a través del electrolito. El carbono como electrodo negativo tiene una estructura en capas y tiene muchos microporos. Los iones de litio que llegan al electrodo negativo están incrustados en los microporos de la capa de carbono, y cuantos más iones de litio estén incrustados, mayor será la capacidad de carga. De manera similar, cuando la batería se descarga (es decir, el proceso en el que usamos la batería), los iones de litio incrustados en la capa de carbono del electrodo negativo salen y regresan al electrodo positivo. Cuantos más iones de litio regresen al electrodo positivo, mayor será la capacidad de descarga.

Generalmente, la corriente de carga de la batería de litio se establece entre 0.2C y 1C. Cuanto mayor sea la corriente, más rápida será la carga y mayor será el calor de la batería. Además, con una carga de corriente excesiva, la capacidad no está llena, porque la reacción electroquímica dentro de la batería lleva tiempo. Al igual que al verter cerveza, si es demasiado rápido, producirá burbujas, pero no se llenará. Para las baterías, el uso normal es el proceso de descarga.

Es necesario prestar atención a la descarga de la batería de litio:

Primero, la corriente de descarga no debe ser demasiado grande. La corriente excesiva genera calor dentro de la batería, lo que puede causar daños permanentes. En el teléfono móvil, esto no es un problema, no puedes considerarlo.

En segundo lugar, nunca debe descargar en exceso. Las baterías de litio son las que más temen a la descarga excesiva. Una vez que el voltaje de descarga sea inferior a 2,7 V, la batería puede desecharse. Afortunadamente, el interior de la batería del teléfono móvil se ha instalado con un circuito de protección, el voltaje no es lo suficientemente bajo como para dañar la batería, el circuito de protección funcionará y dejará de descargarse. Cuanto mayor sea la corriente de descarga de la batería, menor será la capacidad de descarga y más rápida será la caída de voltaje.

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