18650 Batería Wiki Comprensión

Introducción

La batería de iones de litio 18650 es un tipo de batería recargable. Este tipo de batería contiene iones de litio que se mueven de un electrodo negativo al electrodo positivo cuando se está descargando y regresan cuando se está cargando. La batería 18650 se puede utilizar en diferentes aplicaciones que incluyen equipos médicos, dispositivos portátiles, militares y aeroespaciales, robótica, exploración y topografía, batería de respaldo de emergencia y finanzas comerciales, entre otras.

Las baterías de iones de litio tienen alta densidad de energía, baja autodescarga y sin efecto memoria. Estas baterías contienen un electrolito inflamable que representa un peligro para la seguridad cuando la batería está dañada o, a veces, se carga incorrectamente, ya que pueden provocar explosiones e incendios. Probablemente haya escuchado a ciertas empresas retirar dispositivos después de incendios de baterías de iones de litio.

Generalmente, las baterías de iones de litio tienen varias ventajas que incluyen una mayor duración de la batería, alta densidad de energía, reducción de costos a largo plazo y seguridad, entre otras.

Batería 18650 versus celda

Estas dos terminologías son muy habituales en materia de baterías. Pero, ¿comprendes realmente la diferencia entre una batería y una celda? Existe una clara diferencia entre una batería y una celda.

Una batería es en realidad un paquete de baterías que es una colección de celdas, conexiones eléctricas, con carcasa y posiblemente electrónica de control y protección. Se pueden conectar dos o más celdas de extremo a extremo para hacer una batería.

Una celda es una sola unidad electroquímica que contiene electrodos, separador y electrolito. Una celda tiene dos extremos, etiquetados como positivos y negativos. Para las celdas de iones de litio, el electrodo positivo es el cátodo y el de base de litio.

Básicamente, una celda empuja la corriente eléctrica desde el terminal positivo hacia el negativo. La batería, por otro lado, está etiquetada con su voltaje que muestra el empuje que da para hacer fluir la corriente. Cuanto mayor sea el voltaje, mayor será el empuje. Por ejemplo, una batería etiquetada como 6V da un impulso mayor que la etiquetada como 1.5V.

Invención y desarrollo de la batería 18650

La idea de las baterías de litio fue propuesta por primera vez en la década de 1970 por un químico británico M Stanley Whittingham. , mientras trabajaba para Exxon. Whittingham desarrolló una batería de litio utilizando sulfuro de titanio (IV) y metal de litio como electrodos. Sin embargo, había un problema y era que esta batería de litio recargable no podía ser práctica. El químico británico tomó una mala decisión cuando decidió decidirse por el disulfuro de titanio para la batería, ya que requiere ser sintetizado en condiciones completamente selladas y puede ser muy costoso.

El disulfuro de titanio, cuando se expone al aire, reacciona para formar compuestos de sulfuro de hidrógeno que producen un olor desagradable y son tóxicos para la mayoría de los animales. Por esta y muchas otras razones, Exxon no pudo continuar con el desarrollo de la batería de disulfuro de litio de Whittingham.

Además, las baterías que contienen electrodos de litio metálicos se asociaron con problemas de seguridad, ya que el litio es un elemento altamente reactivo. Cuando se expone al agua, se enciende para formar hidróxido de litio e hidrógeno gaseoso. Además, en condiciones normales, el metal de litio se inactiva mediante hidróxido de litio, carbonato de litio u óxido de litio y se degrada cuando entra en contacto con aire húmedo y seco. Todos estos factores llevaron a la investigación al desarrollo de baterías que no usaran litio metálico, en cambio, las baterías contendrían solo compuestos de litio que son capaces de aceptar y liberar iones de litio.

En 1977, Samar Basu trabajó en un electrodo de grafito y demostró la intercalación electroquímica del litio en el grafito. Lo que siguió fue el desarrollo de un electrodo de grafito intercalado de litio viable en Bell Labs. Esto proporcionaría una alternativa a la batería de electrodos de metal de litio.

En 1980, Yazami demostró cómo ocurriría la intercalación electroquímica del litio en el grafito. Demostró que el litio se podía intercalar de forma reversible en el grafito a través de un mecanismo electroquímico utilizando un electrolito sólido. El electrolito orgánico disponible en ese momento se descompondría durante la carga con un electrodo negativo de grafito. La invención de Yazami del uso del electrodo de grafito se convirtió en el electrodo más utilizado en las baterías comerciales de iones de litio.

Se continuaron realizando muchos estudios y muchos inventos serían patentados por sus propietarios. Cada nuevo invento y estudio traería mejoras al anterior y esto sirvió para abrir la mente. A medida que avanzaba el desarrollo, el rendimiento y la capacidad de las baterías de iones de litio mejoraron. De hecho, en 1991, Sony y Asha Kasei dieron a conocer su primera batería comercial de iones de litio. Con el paso del tiempo, más empresas desarrollaron sus propias baterías de iones de litio y, en 2011, las baterías de iones de litio se establecieron para representar el 66% de todas las ventas de baterías recargables portátiles en Japón.

Hoy en día, tenemos muchas empresas que se dedican a la producción de baterías de litio. Empresas de renombre continúan investigando y buscando innovaciones más avanzadas que puedan implementar en la producción de sus baterías. Se están produciendo baterías de litio más potentes y se han vuelto más portátiles. Esto se puede atribuir a la investigación y el desarrollo continuos en los que están invirtiendo los fabricantes de baterías de iones de litio.

Carga y degradación de la batería 18650

Durante la carga, una batería de litio se conecta a una fuente de energía eléctrica externa que suministra un voltaje más alto que el que produce la batería, lo que empuja una corriente de carga a fluir dentro de la batería desde el electrodo positivo al negativo. Durante este tiempo, los iones de litio se mueven hacia el electrodo negativo y se incrustan en el material poroso del electrodo a través de la intercalación.

Durante la descarga, los iones de litio se mueven del electrodo negativo al positivo dentro de la batería. En términos simples, ocurre lo contrario de la carga.

Además, las baterías de litio tienen una autodescarga gradual incluso si no están conectadas y no suministran corriente. La tasa de autodescarga suele ser baja y puede oscilar entre el 1,5 y el 2% por mes. Sin embargo, la tasa aumenta con la temperatura y el estado de carga. Además, a medida que la batería envejece, aumenta la tasa de autodescarga.

La degradación de la batería también ocurre gradualmente y conduce a una reducción de la capacidad debido a los cambios químicos y mecánicos de los electrodos. Las baterías se pueden clasificar como sistemas electroquímicos multifísicos, lo que significa que sufren degradación a través de varios mecanismos de fallas químicas, mecánicas, eléctricas y térmicas concurrentes.

Algunos de los mecanismos más comunes incluyen el recubrimiento de litio, el crecimiento de la capa de interfase de electrolitos sólidos (SEI), la descomposición térmica del electrolito y el agrietamiento mecánico de la capa de SEI y las partículas del electrodo.

La degradación aumenta principalmente con la temperatura y la degradación mínima ocurre a una temperatura de aproximadamente 25 ° C. cuando la batería está funcionando o almacenada a una temperatura superior a 25 ° C, la degradación aumenta.

Debe tener en cuenta que los altos niveles de carga y las altas temperaturas aumentan la pérdida de capacidad. Para garantizar que las temperaturas sean bajas, se debe garantizar una ventilación interna adecuada.

La capacidad de las baterías de iones de litio 18650 también se ve afectada por el número de ciclos. Numerosos ciclos, que llegan a miles, provocan una pérdida de capacidad. Procesos electroquímicos lentos, conduce a la formación de interfase de electrolitos sólidos (SEI) en el electrodo negativo. La formación del SEI conduce al consumo de iones de litio, lo que resulta en una reducción de la eficiencia de carga y descarga del material del electrodo.

La película SEI es insoluble, por lo que puede permanecer estable en una solución de electrolito orgánico. Si se utilizan los aditivos correctos en el electrolito para estimular la formación de SEI, se puede prevenir la atracción de moléculas de solvente y se puede evitar el daño a los materiales de los electrodos. Además, SEI permite que los iones de litio pasen pero evita que los electrones pasen y esto asegura la continuidad del ciclo de carga y descarga. Además, SEI puede mejorar en gran medida el electrodo y también aumentar el rendimiento y la vida útil de una batería, al evitar un mayor consumo de iones de litio.

Especificaciones de la batería 18650

Forma: batería de iones de litio cilíndrica

Tamaño: el diámetro es de 18 mm, la altura es de 65 mm

Voltaje: 3,7 V

Capacidad: 1-5Ah

Especificaciones: 18650 celdas están conectadas en paralelo y en serie para mayor voltaje y tiempos de descarga más prolongados.

Guía de compra de baterías 18650

Si está buscando comprar la batería de litio 18650, es mejor encontrar un vendedor de confianza. Un gran vendedor tiene muchos años de experiencia en el campo de la batería y le aconsejará sobre la mejor batería para su aplicación. Asegúrese de encontrar una batería que no esté dañada por razones de seguridad. La batería de litio debe tener la potencia suficiente para satisfacer sus necesidades.