¿Qué es la batería de litio?

¿Qué es la batería de litio?

Las baterías de litio generalmente se dividen en dos categorías:

1. 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.

2. 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.

Aunque la batería de metal de litio tiene una alta densidad de energía, teóricamente puede alcanzar los 3.860 vatios / kg. Sin embargo, dado que no es lo suficientemente estable y no se puede cargar, no se puede utilizar como batería de alimentación para uso repetido. Las baterías de iones de litio se han desarrollado como la batería de energía principal debido a su capacidad para cargarse repetidamente. Sin embargo, debido a la combinación de diferentes elementos, la composición del material del cátodo en una variedad de diferencias de rendimiento, lo que resulta en disputas de la industria sobre la ruta del material del cátodo, por lo que ambas partes tienen sus propias ventajas y desventajas.

Batería de iones de litio: una batería secundaria (batería recargable) depende principalmente de los iones de litio que se mueven entre los electrodos positivo y negativo para funcionar. Durante la carga y descarga, Li + se intercalaba y desintercalaba entre los dos electrodos: durante la carga, Li + se desintercalaba del electrodo positivo y el electrolito incrustado en el electrodo negativo, y el electrodo negativo estaba en un estado rico en litio;

baterías de litio clasificadas en baterías de litio y baterías de iones de litio. Tanto los teléfonos móviles como las computadoras portátiles usan baterías de iones de litio, que comúnmente se conocen como baterías de litio. La batería generalmente utiliza un material que contiene litio como electrodo y es representativa de las baterías modernas de alto rendimiento. Las verdaderas baterías de litio rara vez se utilizan en la electrónica diaria debido a su alto riesgo.

Sony Corporation of Japan desarrolló por primera vez la batería de iones de litio en 1990. Se trata de insertar iones de litio en carbono (coque de petróleo y grafito) para formar un electrodo negativo (litio para baterías de litio o aleaciones de litio para baterías de litio convencionales). El material del electrodo positivo se usa comúnmente para LixCoO2, LixNiO2 y LixMnO4, y LiPF6 + carbonato de dietileno (EC) + carbonato de dimetilo (DMC) para el electrolito.

El coque de petróleo y el grafito como materiales no tóxicos no son tóxicos y tienen suficientes recursos. Iones de litio incrustados en carbono, que supera la alta actividad del litio y resuelve los problemas de seguridad de las baterías de litio tradicionales. El LixCoO2 positivo puede alcanzar el rendimiento y la vida de carga y descarga. Cuanto mayor sea el nivel, menor será el costo y se mejorará el rendimiento general de la batería de iones de litio. Se esperaba que las baterías de iones de litio ocuparan un gran mercado en el siglo XXI.

La fórmula de reacción para cargar y descargar baterías secundarias de iones de litio es LiCoO2 + C = Li1-xCoO2 + LixC [1]

Las baterías de iones de litio se confunden fácilmente con los siguientes dos tipos de baterías:

(1) batería de litio: litio metálico utilizado como electrodo negativo.

(2) Batería de iones de litio: se utiliza un electrolito orgánico líquido no acuoso.

(3) batería de polímero de iones de litio: se utiliza directamente un polímero utilizado para gelificar un disolvente orgánico líquido o un electrolito totalmente sólido. Las baterías de iones de litio generalmente utilizan un material de carbono a base de grafito como electrodo negativo.

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, MS Whittingham 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 usado 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.

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

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: iones de litio incrustados durante la descarga e iones de litio desintercalados 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 la titanita puede ser un mejor material.

Reacción de electrodo negativo: iones de litio desintercalados durante la descarga e iones de litio incrustados durante la carga.

Al cargar: xLi ++ xe- + 6C → LixC6

Al descargar: LixC6 → xLi ++ xe- + 6C

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