¿Cuántos tipos de baterías de litio existen? ¿Cuál es la diferencia de rendimiento?

Según la naturaleza del trabajo se puede dividir en:

Baterías primarias (baterías primarias);

Las baterías primarias se pueden dividir en: baterías de pasta de zinc-manganeso, baterías de cartón de zinc-manganeso, baterías alcalinas de zinc-manganeso, baterías de zinc-plata con hebilla, baterías de litio-manganeso con hebilla, pilas de zinc-manganeso, baterías de zinc-aire y baterías primarias de litio-manganeso.

Batería secundaria (batería recargable) batería de plomo-ácido;

Las baterías secundarias se pueden dividir en: baterías de cadmio níquel, baterías de hidrógeno níquel, baterías de iones de litio, baterías secundarias alcalinas de zinc y manganeso.

La batería de plomo-ácido se puede dividir en: batería de plomo-ácido de tipo abierto, batería de plomo-ácido completamente cerrada.

Batería de iones de litio: es una batería secundaria (batería recargable) que se basa principalmente en iones de litio para moverse entre los polos positivo y negativo. Durante el proceso de carga y descarga, Li + está incrustado y desembebido entre los dos electrodos: durante la carga, Li + se desempaqueta del electrodo positivo, el electrodo negativo se inserta a través del electrolito y el electrodo negativo está en un estado rico en litio; Al descargar, es al revés.

Las baterías de litio se dividen en baterías de litio y baterías de iones de litio. Los teléfonos móviles y las computadoras portátiles utilizan baterías de iones de litio, comúnmente conocidas como baterías de litio. Las baterías generalmente utilizan materiales que contienen litio como electrodos y son representativas de las baterías modernas de alto rendimiento. Las baterías de litio reales rara vez se utilizan en la electrónica diaria debido a su alto riesgo.

La batería de iones de litio fue desarrollada por primera vez por Sony Corporation de Japón en 1990. Es para 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.

Los materiales de electrodo negativo de grafito y coque de petróleo no son tóxicos y tienen recursos suficientes. El ion de litio está incrustado en carbono, superando la alta actividad del litio y resolviendo los problemas de seguridad existentes en las baterías de litio tradicionales. El LixCoO2 positivo puede alcanzar altos niveles de rendimiento y vida de carga y descarga. Para reducir el costo, en resumen, se ha mejorado el rendimiento integral de las baterías de iones de litio. Se espera que las baterías de iones de litio ocupen un gran mercado en el siglo XXI.

Las baterías secundarias de iones de litio se cargan y descargan con LiCoO2 + C = Li1-xCoO2 + LixC.

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

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

(2) Baterías de iones de litio: utilice electrolitos orgánicos líquidos no acuosos.

(3) baterías de polímero de iones de litio: utilice polímeros para gelificar disolventes orgánicos líquidos o utilice directamente electrolitos totalmente sólidos. Las baterías de iones de litio generalmente utilizan materiales de carbón de grafito como polos negativos.

Es dióxido de manganeso o cloruro de tionilo y el electrodo negativo es litio. Una vez ensamblada la batería, la batería tiene voltaje y no es necesario cargarla. Las baterías de iones de litio (Li-ionBatteries) son el desarrollo de las baterías de litio. Por ejemplo, la pila de botón utilizada en la cámara anterior era una pila de litio. La batería también se puede cargar, pero el rendimiento del ciclo no es bueno y los cristales de litio se forman fácilmente durante el ciclo de carga y descarga, lo que provoca un cortocircuito interno de la batería, por lo que, en general, está prohibido cargar la batería.

En 1982, RR Agarwal y JR Selman del Instituto de Tecnología de Illinois descubrieron que los iones de litio tienen las características del grafito incrustado. Este proceso es rápido y reversible. Al mismo tiempo, las baterías de litio hechas de litio metálico han recibido mucha atención por sus peligros para la seguridad. Por lo tanto, la gente intenta utilizar las características del ión de litio incrustado en el grafito para fabricar baterías recargables. Bell Labs produjo con éxito el primer electrodo de grafito de iones de litio disponible.

En 1983, M. Thackeray, J. Goodenough y otros descubrieron que la espinela de manganeso es un material positivo excelente con bajo precio, estabilidad y excelente conductividad conductora y de litio. Su temperatura de descomposición es alta y su oxidación es mucho menor que la del cobalto de litio. Incluso si hay un cortocircuito y una sobrecarga, puede evitar el peligro de combustión y explosión.

En 1989, A. Manthiram y J. Goodenough descubrieron que el electrodo positivo que usa aniones poliméricos generaría un voltaje más alto.

En 1992, Sony Corporation of Japan inventó una batería de litio con un material de carbono como electrodo negativo y un compuesto de litio como electrodo positivo. Durante el proceso de carga y descarga, no hay litio metálico, solo iones de litio, que es una batería de iones de litio. Posteriormente, las baterías de iones de litio revolucionaron la electrónica de consumo. Estas baterías, que utilizan ácido de litio y cobalto como material positivo, siguen siendo la principal fuente de energía para los dispositivos electrónicos portátiles.

En 1996, Padhi y Goodenough descubrieron que los fosfatos con estructura de olivina, como el fosfato de hierro y litio (LiFePO4), son más seguros que los materiales catódicos tradicionales y son particularmente resistentes a las altas temperaturas, y sus propiedades recargables superan con creces las de los materiales tradicionales de baterías de iones de litio. .

Al observar la historia del desarrollo de baterías, se puede ver que las tres características del desarrollo actual de la industria mundial de baterías son el rápido desarrollo de baterías ecológicas y ecológicas, incluidas las baterías de iones de litio, las baterías de hidrógeno y de níquel; El segundo es una conversión de batería a batería, que está en línea con la estrategia de desarrollo sostenible; En tercer lugar, la batería se desarrolla aún más en la dirección de pequeño, ligero y delgado. En las baterías recargables disponibles comercialmente, las baterías de iones de litio tienen la energía específica más alta, especialmente las baterías de polímero de iones de litio, que pueden lograr el adelgazamiento de las baterías recargables. Debido a que el volumen de las baterías de iones de litio es mayor que la energía y la masa que la energía, se puede cargar y no contamina, y tiene las tres características principales del desarrollo actual de la industria de baterías, por lo que tiene un rápido crecimiento en los países desarrollados. El desarrollo del mercado de las telecomunicaciones y la información, especialmente el uso extensivo de teléfonos móviles y computadoras portátiles, ha brindado oportunidades de mercado para las baterías de iones de litio. Las baterías de polímero de iones de litio en las baterías de iones de litio reemplazarán gradualmente las baterías de iones de litio de electrolito líquido con sus ventajas únicas en seguridad y se convertirán en la corriente principal de las baterías de iones de litio. Las baterías de polímero de iones de litio se conocen como "baterías en el siglo XXI" y abrirán una nueva era de baterías. Las perspectivas de desarrollo son muy optimistas.

En marzo de 2015, Sharp de Japón y el profesor Tanaka de la Universidad de Kyoto desarrollaron con éxito una batería de iones de litio con una vida útil de hasta 70 años. La batería de iones de litio de larga duración producida esta vez tiene un volumen de 8 centímetros cúbicos y puede cargarse y descargarse 25.000 veces. Sharp también dijo que después de que la batería de iones de litio de larga duración se recargó y descargó 10.000 veces, su rendimiento se mantuvo estable.

Carcasa de acero / carcasa de aluminio / cilindro / serie de envases flexibles:

(1) Las sustancias activas positivas son generalmente ácido de litio manganeso o ácido de litio cobalto, material ácido de níquel cobalto manganeso, las bicicletas eléctricas se utilizan comúnmente ácido de níquel cobalto manganeso litio (comúnmente conocido como ternario) o ternario + una pequeña cantidad de ácido litio manganeso El manganato de litio puro y el fosfato de hierro y litio se desvanecen gradualmente debido a su gran tamaño, bajo rendimiento o alto costo. El fluido del electrodo utiliza papel de aluminio electrolítico con un espesor de 10-20 micrones.

(2) diafragma: una película de polímero especialmente formada con una estructura microporosa que permite que los iones de litio pasen libremente sin que los electrones pasen.

(3) Negativo: la sustancia activa es grafito o carbono similar a la estructura del grafito. La lámina de cobre electrolítico con un grosor de 7-15 micrones se utiliza para fluidos de fraguado conductores.

(4) Disolventes orgánicos de electrolitos y carbonatos que disuelven hexafluorofosfato de litio y electrolitos en gel para polímeros.

(5) Carcasa de la batería dividida en carcasa de acero (rara vez se usa Square), carcasa de aluminio, carcasa de hierro niquelado (utilizada para baterías cilíndricas), película de plástico de aluminio (embalaje blando), etc., así como la tapa del batería, es también el polo positivo y negativo de la batería.

De acuerdo con los diferentes materiales de electrolitos utilizados en las baterías de iones de litio, las baterías de iones de litio se dividen en baterías de iones de litio líquidos (LIB para abreviar) y baterías de polímero de iones de litio (PolymerLithium-IonBattery, abreviado como PLB).

Batería de iones de litio (Li - Ion)

Las baterías recargables de iones de litio son actualmente las baterías más utilizadas en productos digitales modernos como teléfonos móviles y computadoras portátiles, pero son más "delicadas" y no se pueden sobrecargar o descargar en exceso durante el uso (lo que dañará o desechará la batería ). Por lo tanto, hay componentes de protección o circuitos de protección en la batería para evitar costosos daños a la batería. Las baterías de iones de litio requieren altos requisitos de carga. Para garantizar que la precisión del voltaje de terminación esté dentro de ± 1%, las principales plantas de dispositivos semiconductores han desarrollado una variedad de circuitos integrados para la carga de baterías de iones de litio para garantizar una carga segura, confiable y rápida.

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