Las diferencias de la batería de polímero de litio y la batería de fosfato de hierro y litio

A, descripción general de la batería de polímero de litio

La batería de polímero de litio generalmente se refiere a baterías de polímero de iones de litio 。

De acuerdo con los materiales de electrolito que se utilizan en las baterías de iones de litio, las baterías de iones de litio se dividen en batería de iones de litio líquido (batería de iones de litio licuado, LIB para abreviar) y batería de polímero de iones de litio (batería de polímero de iones de litio, para PLB) o batería plástica de iones de litio (PlasTIcLithiumIonBatteries, para PLB) .Se utiliza en los materiales del cátodo de la batería de iones de litio de polímero y el ión de litio líquido es el mismo, los materiales del ánodo se dividen en litio ácido de cobalto, litio ácido de manganeso, material ternario y material de fosfato de hierro y litio , negativo extremadamente grafito, el principio de funcionamiento de la batería es casi el mismo. Su principal diferencia es que los diferentes electrolitos, batería de iones de litio líquido que usa electrolito líquido, batería de iones de litio de polímero con electrolito de polímero sólido como sustituto, el polímero puede ser "seco", también puede ser "coloidal", en la actualidad la mayoría de los electrolito de gel de polímero.

Categorías de baterías de polímero de litio:

Sólido:

Electrolito de polímero sólido del electrolito de batería de iones de litio para el polímero con una mezcla de sal, la conductividad iónica de la batería a temperatura ambiente es alta, se puede usar a temperatura ambiente.

Gel:

El electrolito de polímero en gel para baterías de iones de litio está en un electrolito de polímero sólido que agrega plastificante y otros aditivos, por lo que mejora la conductividad iónica, la batería se puede usar a temperatura ambiente.

Polímero:

Al usar electrolito sólido en lugar de electrolito líquido, en comparación con las baterías de iones de litio líquido, la batería de iones de litio de polímero puede cambiar la forma delgada, cualquier área con forma arbitraria, etc., por lo que puede usar lu: su carcasa de batería de fabricación de membrana compuesta, que puede mejorar la capacidad específica de la batería; La batería de iones de litio de polímero también se puede utilizar como material de ánodo, su calidad que la energía será más de un 20% más alta que la de la batería de iones de litio líquido. La batería de polímero de iones de litio (PolymerLithium - IonBattery) tiene las características de miniaturización, delgada y liviana. Por lo tanto, la batería de polímero en el mercado aumentará gradualmente.

Principio de la batería de polímero de litio:

La batería de iones de litio tiene una batería de iones de litio líquido (LIB) y una batería de iones de litio de polímero (PLB). Entre ellas, la batería de iones de litio líquido se refiere a los compuestos incrustados de Li + para la batería secundaria positiva y negativa. El ánodo con compuesto de litio LiCoO2, LiNiO2 o LiMn2O4, ánodo de carbono con compuestos intercalares de litio - LixC6, el sistema de batería típico para:

El principio y la batería de iones de litio de polímero de litio líquido son los mismos, y la principal diferencia es que el electrolito es diferente del litio líquido. La estructura principal consta de tres elementos de electrolito positivo y negativo de la batería. La llamada batería de polímero de iones de litio se dice en las tres estructuras principales al menos uno o más de un uso de materiales poliméricos como sistema de batería principal. Pero en el desarrollo actual de los sistemas de baterías de polímero de iones de litio, los materiales poliméricos se utilizan principalmente en el ánodo y el electrolito. Los materiales de ánodo incluyen polímero conductor o baterías de iones de litio que se usan comúnmente en compuestos inorgánicos, usan electrolitos sólidos o electrolitos de polímeros coloidales, o electrolitos orgánicos, tecnología de iones de litio comúnmente usados electrolitos líquidos o en gel, por lo que es necesario acomodar el empaque secundario sólido combustible, el ingrediente activo, esto aumenta el peso, además también limita el tamaño de la flexibilidad.

Una nueva generación de batería de polímero de iones de litio en forma puede cambiar de forma delgada (la batería ATL puede alcanzar 0.5 mm, la fase más delgada en el grosor de la tarjeta) y forma arbitraria, área arbitraria, mejorando en gran medida la flexibilidad del diseño de la batería, lo que puede satisfacer las necesidades del producto, hecho en cualquier forma y la capacidad de la batería, para el equipo en los desarrolladores de soluciones de suministro de energía proporcionan cierta flexibilidad de diseño y adaptabilidad, con el fin de maximizar la optimización del rendimiento de su producto. Al mismo tiempo, la energía de la batería de iones de litio de polímero por unidad de un aumento del 20% sobre la batería de iones de litio general actual, su capacidad y el rendimiento ambiental es la batería de iones de litio, hay algunas mejoras.

Ventajas y desventajas de las baterías de polímero de litio:

Ventajas:

1. El voltaje de funcionamiento de una sola celda de 3.6 va 3.8 v es mucho más alto que el voltaje de la batería de níquel-hidruro metálico y níquel-cadmio de 1.2 v.

2. Densidad de gran capacidad, la densidad de volumen es de 1,5 ~ 2,5 veces la batería de nimh o la batería de níquel cadmio, o incluso más.

3. Pequeña autodescarga, colocada mucho tiempo después de que su pérdida de capacidad sea muy pequeña.

4. Larga vida, uso normal, su ciclo de vida puede llegar a más de 500 veces.

5. Sin efecto memoria, batería no vacía antes de cargar, fácil de usar.

6. Buen desempeño en materia de seguridad

batería de polímero de iones de litio con embalaje flexible compuesto de aluminio en la estructura, diferente de la caja de metal líquido de las baterías, en caso de peligro para la seguridad, las baterías líquidas de fácil explosión, el tambor de gas y las baterías de polímero solo lo harán como máximo.

7. El grosor es pequeño, puede hacer más delgado

Las baterías ultrafinas se pueden montar en una tarjeta de crédito. La electricidad de litio líquida ordinaria usa una carcasa personalizada, después de que el enchufe es de materiales de cátodo, el método de espesor de 3.6 mm los siguientes cuellos de botella técnicos, baterías de polímero, no hay este problema, el espesor puede ser inferior a 1 mm, puede satisfacer la demanda de corriente dirección móvil.

8. Peso ligero

Las baterías con electrolitos de polímero no requieren una carcasa metálica para protegerlas. Las especificaciones del peso de la batería de polímero de carcasa de acero son luz eléctrica de litio de igual capacidad al 40%, una luz de batería de aluminio al 20%.

9. Gran capacidad

La batería de polímero tiene el mismo tamaño que la capacidad de la batería de carcasa de acero, 10 a 15% más que la batería de aluminio de alto 5 ~ 10%, sea la primera opción de los teléfonos móviles con pantalla a color y MMS, ahora en el mercado un nuevo color y teléfonos MMS se utilizan principalmente baterías de polímero.

10. Pequeña resistencia

La resistencia interna de las baterías de polímero es menor que la de las baterías líquidas, la resistencia interna doméstica actual de las baterías de polímero puede ser incluso inferior a 35 m Ω, reduce en gran medida el consumo de energía de la batería, extiende el tiempo de espera del teléfono móvil, puede alcanzar el nivel internacional . El soporte de la batería de iones de litio de polímero de corriente de descarga grande, la elección ideal del modelo de control remoto para convertirse en los productos alternativos más prometedores de las baterías nimh.

11. La forma se puede personalizar

Los fabricantes no necesitan limitarse a la forma estándar, capaces de hacer el tamaño económico apropiado. La batería de polímero puede aumentar o disminuir el grosor de las baterías de acuerdo con la demanda del cliente, el desarrollo de nuevos modelos de baterías, el precio es barato, el ciclo de molde abierto es corto, algunos incluso se pueden adaptar de acuerdo con la forma del teléfono móvil, para hacer un uso completo de el espacio de la carcasa de la batería, mejora la capacidad de la batería.

12. Las características de descarga

Batería de polímero que utiliza electrolito de gel, en comparación con electrolito líquido, electrolito coloidal con características de descarga suave y plataforma de descarga más alta.

13. Diseño de tablero de protección simple

Debido al uso de materiales poliméricos, baterías, sin fuego, sin explosión, las baterías en sí mismas tienen suficiente seguridad, por lo tanto, el diseño del circuito de protección de baterías de polímero puede considerar omitir el PTC y el fusible, ahorrando así el costo de la batería.

Desventajas:

1. El costo es alto, las dificultades de purificación del sistema de electrolitos de la batería.

2. La necesidad de proteger el control de línea, la sobrecarga o la descarga hará que la batería química interna sea reversible y se destruya, lo que afectará seriamente la vida útil de la batería.

En segundo lugar, una descripción general de las baterías de fosfato de hierro y litio

Baterías de fosfato de hierro y litio, se refiere al uso de fosfato de hierro y litio como material de ánodo de las baterías de iones de litio. Los materiales del ánodo de la batería de iones de litio tienen principalmente litio ácido cobalto, litio ácido manganeso litio, níquel, material ternario, fosfato de hierro y litio, etc. El litio ácido cobalto es en la actualidad la mayor parte del material del cátodo de la batería de iones de litio.

Estructura del espacio de la batería de fosfato de hierro y litio:

Para el material de cátodo LiFePO4, y sus fuentes de materia prima relativamente amplias, una vida útil prolongada, el índice de seguridad es alto, menos contaminación para el medio ambiente, en numerosos materiales de electrodos positivos refleja el rendimiento integral muy fuerte, siempre ha sido el punto caliente de la preparación de El material del ánodo de la batería de iones de litio, en los últimos años, bajo el desarrollo del material de cátodo tipo LiFePO4 ha alcanzado un nivel práctico, e incluso comenzó a la aplicación comercial formal de LiFePO4 es la estructura de olivino, la estructura espacial como se muestra en la figura 1, la capacidad específica teórica es 170 mahh, cuando la batería de iones de litio se recarga, ocurre la reacción de oxidación, el ión de litio se libera entre el nivel de FeO6, fluye hacia el electrolito, finalmente llega al cátodo, el circuito externo, electrónico al mismo tiempo llega al cátodo, el hierro puede ser ferroso ion de hierro a iones de hierro férrico, reacción de oxidación. Es contrario al proceso de carga, el proceso de descarga es la reacción de reducción.

Principio de funcionamiento de las baterías de fosfato de hierro y litio:

Baterías de fosfato de hierro y litio, se refiere al uso de fosfato de hierro y litio como material de ánodo de las baterías de iones de litio. Los materiales del ánodo de la batería de iones de litio tienen principalmente litio ácido cobalto, litio ácido manganeso litio, níquel, material ternario, fosfato de hierro y litio, etc. El litio ácido cobalto es actualmente la mayor parte del material del cátodo de la batería de iones de litio.

Significado

En el mercado de comercio de metales, el cobalto (Co) es el más caro, y la capacidad de almacenamiento no es mucha, el níquel (Ni), el manganeso (Mn) más barato y el almacenamiento de más hierro (Fe). El precio de los materiales del ánodo es consistente con los precios del mercado de estos metales. Por lo tanto, el uso de material de cátodo LiFePO4 en baterías de iones de litio debería ser bastante económico. Otra característica de la misma es la protección del medio ambiente libre de contaminación del medio ambiente.

Como los requisitos de las baterías recargables son: alta capacidad, alto voltaje de salida, buen rendimiento del ciclo de carga y descarga, voltaje de salida estable, gran carga y descarga de corriente, estabilidad electroquímica, uso de seguridad (no se cargó, descargó y cortocircuito causado por funcionamiento inadecuado, como la combustión o explosión), amplio rango de temperatura de trabajo, no tóxico o menos venenoso, sin contaminación para el medio ambiente. La adopción de LiFePO4 como ánodo de baterías de fosfato de hierro y litio cumple con estos requisitos de rendimiento, particularmente en descargas de alta velocidad de descarga (descarga de 5 ~ 10 c), voltaje de descarga estable, seguridad, no quema, no explosión y vida (ciclos), en el medio ambiente libre de contaminación, es el mejor, es actualmente la mejor batería de gran potencia de salida de corriente.

La estructura y el principio de funcionamiento.

LiFePO4 como el polo positivo de la batería, conectado al electrodo positivo de la batería por papel de aluminio y el polímero se encuentra entre el diafragma, que separa el positivo y el negativo, pero el ion de litio Li y el e electrónico no pueden pasar, el derecho está compuesto de carbono (grafito ) cátodo de la batería, la lámina de cobre y la conexión negativa de la batería. Entre la parte superior e inferior se encuentra la batería de electrolito de la batería, la batería por la carcasa metálica de embalaje hermético.

Cuando se carga la batería LiFePO4, el litio Li en el electrodo positivo migra al electrodo negativo a través de la membrana de polímero. Durante el proceso de descarga, el litio Li en el electrodo negativo migra al electrodo positivo a través de la membrana. La batería de iones de litio se debe a la migración de iones de litio y recibe su nombre de ida y vuelta durante la carga y descarga.

Estructura interna de LiFePO4

La actuación principal

El voltaje nominal de la batería LiFePO4 es de 3.2 V, la terminación del voltaje de carga es de 3.6 V y el voltaje de terminación es de 2.0 V. Debido a que los diversos fabricantes adoptan materiales de electrodos positivos y negativos y la calidad y el proceso del material del electrolito es diferente, su rendimiento será algo diferente. Por ejemplo, los mismos modelos (el mismo tipo de celda estándar de empaque), la capacidad de la batería tiene una diferencia mayor (10% ~ 20%).

Aquí para explicar que diferentes baterías de energía de fosfato de hierro de litio de fábrica en varios parámetros de rendimiento tendrán algunas diferencias; Además, hay algunos rendimientos de la batería que no se incluyeron, como la resistencia interna de la batería, la tasa de autodescarga, la temperatura de carga y descarga, etc.

La capacidad de la batería de energía de fosfato de hierro y litio tiene una diferencia mayor, se puede dividir en tres categorías: pequeño cero unos pocos a varios mah, medio de docenas de mah, grandes cientos de mah. Los mismos parámetros de diferentes tipos de baterías también tienen algunas diferencias.

Sobre descarga a prueba de voltaje cero:

Usando STL18650 (1100 mah) descarga de batería de energía de fosfato de hierro y litio para prueba de voltaje cero. Condiciones de prueba: la tasa de carga de 0.5 C se llenará con baterías STL18650 de 1100 mah, y luego usará la tasa de descarga de 1.0 C para que el voltaje de la batería sea 0 C. Luego, la batería de 0 v se divide en dos grupos: un grupo durante siete días, otro grupo de 30 días; El depósito vence con una tasa de carga de 0.5 C está lleno, y luego use una descarga de 1.0 C. Finalmente, comparando dos períodos de almacenamiento de voltaje cero, la diferencia entre diferentes.

Resultado de la prueba, batería de voltaje cero durante siete días sin fugas, buen rendimiento, la capacidad es del 100%; Durante 30 días, sin fugas, el rendimiento es bueno, la capacidad es del 98%; durante 30 días después de que la batería haga 3 veces el ciclo de carga y descarga, la capacidad y hasta el 100%.

Esta prueba muestra que la descarga de la batería de fosfato de hierro y litio incluso se ve (o incluso a 0 v), y deposita un cierto tiempo, fugas de la batería, daños. Este es otro tipo de batería de iones de litio que no tiene funciones.

La página contiene el contenido de la traducción automática.