Introducción al desarrollo y aplicación de la batería de litio

La "batería de litio" es un tipo de batería con metal de litio o aleación de litio como material de electrodo negativo y solución de electrolito no acuosa. En 1912, gilbertn.lewis propuso y estudió por primera vez la batería de metal de litio. En la década de 1970, MSW hitTIngham propuso y comenzó a estudiar las baterías de iones de litio. Debido a las propiedades químicas muy vivas del metal de litio, el procesamiento, la conservación y el uso del metal de litio tienen requisitos muy altos para el medio ambiente. Por eso, las baterías de litio no se han utilizado durante mucho tiempo. Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología, la batería de litio se ha 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 quinta generación de baterías recargables de metal de litio nació en 1996. Su seguridad, capacidad específica, tasa de autodescarga y relación rendimiento / precio son mejores que las baterías de iones de litio.

Proceso de desarrollo de la batería de litio:

En 1970, MS whittingham 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. Las baterías de litio tienen dióxido de manganeso o cloruro de tionilo como electrodo positivo y litio como electrodo negativo. Una vez ensamblada la batería, la batería tiene voltaje y no es necesario cargarla. Las baterías de iones de litio también se desarrollaron antes. Por ejemplo, las baterías de botón que se usaban en las cámaras solían ser baterías de litio. Este tipo de batería también se puede cargar, pero el rendimiento del ciclo no es bueno, en el proceso de carga y descarga el ciclo es fácil de formar cristales de litio, provocando un cortocircuito dentro de la batería, por lo que generalmente este tipo de batería está prohibido cargar . En 1980, j.godenough descubrió que el óxido de cobalto y litio podría usarse como material de cátodo para baterías de iones de litio.

En 1982, el Instituto de Tecnología de la Universidad de Illinois (Instituto de Tecnología de Illinois), RRA Garwal y JRS Elman, descubrieron que el ión de litio incrustado tiene las propiedades del grafito, el proceso es rápido y reversible. Al mismo tiempo, las baterías de litio hechas de metal de litio han atraído mucha atención debido a sus posibles peligros para la seguridad. Por lo tanto, la gente intenta fabricar baterías recargables con las características de los iones de litio incrustados en el grafito. El primer electrodo de grafito de iones de litio disponible fue fabricado de prueba por los laboratorios Bell.

En 1983, m.hackeray y j.groodenough et al. encontró que la espinela de manganeso era un excelente material de ánodo con bajo precio, estabilidad y excelente desempeño de conducción de electricidad y litio. Su temperatura de descomposición es alta y la oxidación es mucho más baja que el óxido de cobalto de litio, incluso si hay un cortocircuito, sobrecarga, también puede evitar el riesgo de combustión, explosión.

En 1989, aj thiram y jg odenough descubrieron que la adopción de un electrodo positivo para aniones polimerizados produciría un voltaje más alto.

En 1992, SONY Corporation de Japón inventó una batería de litio con material de carbono como electrodo negativo y compuestos de litio como electrodo positivo. En el proceso de carga y descarga, no hay metal de litio, solo iones de litio. Esta es la batería de iones de litio. Luego, las baterías de iones de litio revolucionaron la electrónica de consumo. Estas baterías, que utilizan óxido de litio y cobalto como material de electrodo 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 peridotita, como el fosfato de hierro y litio (LiFePO4), son más seguros que los materiales de ánodos tradicionales y son especialmente resistentes a altas temperaturas y sobrecargas. Por lo tanto, se ha convertido en la corriente principal de descarga de gran corriente de material de ánodo de batería de litio de potencia.

Al observar la historia del desarrollo de baterías, podemos ver tres características del desarrollo actual de la industria mundial de baterías. En segundo lugar, una conversión de batería a batería, que está en consonancia con la estrategia de desarrollo sostenible; En tercer lugar, la batería más a la dirección de desarrollo pequeña, ligera y delgada. En la batería recargable comercial, la energía específica de la batería de iones de litio es la más alta, especialmente la batería de polímero de iones de litio, que puede realizar el adelgazamiento de la batería recargable. Debido al alto volumen de energía y la relación de masa a energía de las baterías de iones de litio, recargables y libres de contaminación, con las tres características del desarrollo actual de la industria de las baterías, hay un rápido crecimiento en los países desarrollados. El desarrollo de los mercados 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. La batería de iones de litio de polímero en la batería de iones de litio con sus ventajas únicas en seguridad, reemplazará gradualmente la batería de iones de litio de electrolito líquido y se convertirá en la corriente principal de la batería de iones de litio. La batería de polímero de iones de litio se conoce como la "batería del siglo XXI", abrirá una nueva era de la batería, la perspectiva de desarrollo es muy optimista.

En marzo de 2015, sharp se asoció con el profesor tanaka en la universidad de Kioto para desarrollar una batería de iones de litio que puede durar hasta 70 años. La batería tiene un volumen de 8 centímetros cúbicos y se puede cargar y descargar 25.000 veces. Y sharp dijo que la longevidad de la batería de iones de litio en realidad se carga y descarga 10,000 veces, su rendimiento sigue siendo estable.

Perspectiva de desarrollo de la batería de litio:

Se han estudiado diversos materiales para desarrollar mejores variedades. Así, el bus de batería de litio de los emiratos árabes unidos (fabricado en los Países Bajos) para crear un producto sin precedentes. Por ejemplo, las baterías de dióxido de azufre y litio y las baterías de cloruro de tionilo y litio son muy características. Su material activo positivo es también el disolvente del electrolito. Esta estructura solo se encuentra en sistemas electroquímicos no acuosos. Por lo tanto, el estudio de la batería de litio también promueve el desarrollo de la teoría electroquímica del sistema no acuoso. Además del uso de varios disolventes no acuosos, también se han estudiado las baterías de película fina de polímero.

Las baterías de litio se utilizan ampliamente en sistemas de energía de almacenamiento de energía como energía hidráulica, energía térmica, energía eólica y estaciones de energía solar, suministro de energía ininterrumpida para postes y telecomunicaciones, herramientas eléctricas, bicicletas eléctricas, motocicletas eléctricas, automóviles eléctricos, equipos militares, aeroespacial y otros campos.

La batería de iones de litio se ha utilizado ampliamente en aparatos eléctricos portátiles como computadoras portátiles, cámaras y comunicaciones móviles debido a su ventaja de rendimiento especial. La batería de iones de litio de gran capacidad desarrollada se ha probado en vehículos eléctricos y se espera que se convierta en una de las principales fuentes de energía para los vehículos eléctricos en el siglo XXI. También se utilizará en satélites, aeroespacial y almacenamiento de energía. Con la escasez de energía y la presión medioambiental mundial. La batería de litio se usa ampliamente en la industria de vehículos eléctricos, especialmente con la aparición de la batería de material de fosfato de hierro y litio, que promueve el desarrollo y la aplicación de la industria de baterías de litio.

Se espera que el plan cambie el patrón mundial de baterías de litio

El 18 de abril, el consejo de estado discutió aprobado "ahorro de energía y planificación de desarrollo de la industria de vehículos de nueva energía (2012 ~ 2020)" (en lo sucesivo, "planificación"), ha sido claro sobre el impulso eléctrico puro para la transformación de la industria automotriz de los principales Orientación estratégica, popularización de vehículos híbridos enchufables, y presentó los coches eléctricos e híbridos puros en 2015, el volumen acumulado ha alcanzado 500000, la meta de más de 5 millones de vehículos para 2020.

La introducción de la "planificación", causó una gran preocupación en la calle. Muchos expertos creen que este movimiento promoverá la industria automotriz en una nueva ronda de período de desarrollo, además, pero también para los componentes centrales del ahorro de energía y la industria de baterías de energía de vehículos de nueva energía esbozan un esquema de mercado enorme.

Según las estadísticas del informe de análisis de previsión de inversión y demanda de producción y marketing de la industria de baterías de litio de China de 2013 a 2017, el tamaño del mercado de los paquetes de baterías de litio terminados en los vehículos de nueva energía de China, el almacenamiento de energía de la red eléctrica, los vehículos especiales, las estaciones base de comunicación y otros campos fue de 3.500 millones de yuanes en 2012, un 34,6% más que los 2.600 millones de yuanes en 2011. Entre ellos, la aplicación de vehículos de nueva energía representa el 57%.

Desde el lanzamiento de los teléfonos inteligentes por Apple inc. en 2007, seguido del lanzamiento de las tabletas, el mundo entró en la era de la inteligencia. La fuerte demanda de teléfonos inteligentes y tabletas ha promovido rápidamente las ventas de baterías de litio digitales, entre las cuales las ventas de baterías de litio para teléfonos móviles son las más importantes.

En 2012, la estructura de productos de la industria de las baterías de litio digitales se ajustó rápidamente. Por un lado, el volumen de ventas de batería de litio soft-pack y batería de litio cilíndrica aumentó rápidamente y mantuvo una tasa de crecimiento superior al 30%; por otro lado, el tamaño de mercado de la batería de litio cuadrada con carcasa de aluminio se redujo rápidamente. Toda la industria de las baterías de litio digitales está experimentando cambios profundos. Para los inversores, si pueden captar el cambio de tendencia del mercado en el proceso de cambio determina el destino futuro de la empresa.

Aplicación de la batería de litio:

Con el desarrollo de la tecnología microelectrónica en el siglo XX, se están utilizando cada vez más dispositivos miniaturizados, lo que requiere un alto suministro de energía. La batería de litio entró entonces en la etapa práctica a gran escala.

Una de las primeras aplicaciones fue la batería subgalvánica de litio, utilizada en marcapasos. Debido a que la tasa de autodescarga de la subbatería de litio es muy baja, el voltaje de descarga es muy suave. Permite implantar marcapasos en el cuerpo para un uso prolongado.

Las baterías de litio y manganeso generalmente tienen un voltaje nominal superior a 3,0 voltios, más adecuadas para la fuente de alimentación de circuitos integrados, ampliamente utilizadas en computadoras, calculadoras, relojes.

Las baterías de iones de litio se utilizan ampliamente en teléfonos móviles, computadoras portátiles, herramientas eléctricas, vehículos eléctricos, farolas, energía de respaldo, luces de navegación, electrodomésticos, se puede decir que es el grupo de aplicaciones más grande.

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