22 años de personalización de baterías
Oct 26, 2020 Pageview：503
La densidad de energía de la batería implica el porcentaje de energía incluido en una unidad específica (masa o capacidad). Cuanto mayor sea la densidad de energía, mayor será el tiempo de ejecución. Hay distintos tipos de energía almacenada en los materiales, y se necesita un tipo particular de reacción para lanzar cada tipo de energía. En orden de magnitud estándar de la energía liberada, estas reacciones son: nuclear, química, electroquímica y eléctrica.
Si un sistema tiene una densidad de energía excesiva, puede mantener mucha energía en una pequeña cantidad de masa. La densidad de energía extrema no siempre sugiere una densidad de alta potencia. Un artículo con una alta densidad de energía, por muy baja que sea, puede realizar un trabajo durante un período de tiempo bastante largo.
La densidad de energía teórica se refiere a cálculos analíticos basados en las características del material y puede considerarse debido a la capacidad máxima de la química. La densidad de energía práctica se refiere a las densidades de energía medidas de la batería completa.
Los contaminantes ambientales y la escasez de energía provocan una demanda incesante de sistemas de almacenamiento de energía de baterías con una mejor densidad energética. Debido a su densidad de masa más baja entre los metales, su capacidad teórica ultra alta y el potencial de reducción negativo máximo, el litio (Li) ha aparecido como uno de los materiales de ánodos más prometedores.
Las baterías de iones de litio se han convertido en la principal preferencia de la fuente de alimentación recargable, ya que proporcionan una densidad de energía excesiva que otras. Sin embargo, el rendimiento general depende de las sustancias de electrodo empleadas en ellos, que deciden su densidad de energía, densidad de potencia y ciclo de vida. La mayoría de las baterías de iones de litio a base de cobalto son para aplicaciones portátiles. La batería incluye un electrodo positivo de óxido de cobalto (cátodo) y un carbono de grafito en el electrodo negativo (ánodo). Una de las principales ventajas de la batería de cobalto es su alta densidad de potencia. El tiempo de ejecución extendido hace que esta química sea atractiva para teléfonos móviles, computadoras portátiles y cámaras.
Hoy en día, el ion-litio está disponible en muchos tipos y las variaciones en la composición están asociadas principalmente con el material del cátodo. El ion de litio a base de cobalto apareció por primera vez en 1991, introducido con la ayuda de Sony. Esta química de la batería ganó un breve reconocimiento debido a su excesiva densidad de potencia. Posiblemente debido a la menor densidad de potencia, el ion de litio a base de espinela tuvo un comienzo más lento. Cuando se introdujo en 1996, el sector exigía un tiempo de ejecución más largo por encima de otra cosa. Con la necesidad de una carga de alta corriente en varios dispositivos transferibles, el mineral ha afectado actualmente la primera línea y la demanda.
Sony es la que se especializa en la versión de elemento metálico de níquel-cobalto (NCM). El cátodo tiene cobalto, níquel y manganeso dentro de la estructura cristalina que crea un material de óxido multimetálico al que se agrega litio. El fabricante ofrece varios productos dentro de esta familia de baterías, destinados a clientes con una densidad de energía excesiva o una capacidad de carga extrema.
La adición más reciente a la familia de iones de litio es el sistema A123, en el que se agregan sustancias de nanofosfato en el cátodo. Afirma tener la mejor densidad de potencia en W / kg de una comercialmente disponible en cualquier batería de iones de litio. La celda puede descargarse continuamente hasta el 100% de la descarga a 35 ° C y puede soportar pulsos de descarga de hasta 100 ° C.
Ventajas:
● Alta densidad energética.
● No desea un cebado prolongado mientras sea nuevo. La carga diaria es todo lo que se requiere.
● Autodescarga relativamente baja: la autodescarga es mucho menos de la mitad que la de las baterías de níquel.
● La batería necesita poco mantenimiento, no es necesaria una descarga intermitente.
Limitaciones:
● Necesita un circuito de seguridad para mantener el voltaje y la corriente dentro de los extremos seguros.
● Aunque no esté en uso, sujeto a envejecimiento: el almacenamiento en un lugar fresco con una carga del 40% reduce el efecto de envejecimiento.
● Restricciones de transporte: el envío de grandes porciones puede ser un problema para el control reglamentario.
● Costoso de fabricar
La batería de litio-aire es también uno de los nombres que entran en escena cuando se trata de alta densidad de energía. La batería de litio-aire (Li-air) es una batería electroquímica de metal-aire que utiliza la oxidación de litio en el ánodo y reduce el oxígeno en el cátodo para activar el flujo de corriente. En teoría, el emparejamiento de elementos metálicos y oxígeno ambiental producirá celdas electroquímicas con los mejores | posible energía específica. De hecho, la energía teórica distintiva de una batería de Li-aire no acuosa, dentro del estado cargado con el producto Li2O2 y excluyendo la masa de O, es ~ 40,1 MJ / kg.
La densidad de energía se expresa comúnmente de dos formas: densidad de energía gravimétrica y densidad de energía volumétrica. :
La densidad de energía gravimétrica de una batería es un grado de la cantidad de toneladas de energía que una batería incluye en la evaluación de su peso y generalmente se expresa en vatios-hora / kilogramo (W-hr / kg).
2. La densidad de energía volumétrica es un grado de la cantidad de toneladas de energía que una batería incluye en la evaluación de su volumen y generalmente se expresa en vatios-hora / litro (W-hr / l).
Hoy en día, las baterías de iones de litio son las de más rápido crecimiento y las más prometedoras disponibles. La batería de iones de litio tiene una densidad de energía típicamente dos veces mayor que la de níquel-cadmio estándar. Las características de las baterías de iones de litio son buenas y muy similares a las de las baterías de níquel-cadmio en términos de descarga. Las baterías de iones de litio tienen un voltaje de celda alto de 3.6 voltios que permite que la batería sea de una sola celda, mientras que un paquete a base de níquel requiere tres celdas de 1.2 voltios que están conectadas en serie.
Las baterías de iones de litio requieren un circuito de protección para mantener un funcionamiento seguro. El circuito de protección limita el voltaje más alto de cada celda durante la carga y evita que el voltaje de la celda caiga demasiado bajo durante la descarga. Se nota cierto deterioro de la batería después de un año, y la batería falla con frecuencia después de 2 a 3 años. Sin embargo, también se sabe que los paquetes de iones de litio sirven durante cinco años en algunas aplicaciones.
Los fabricantes intentan continuamente mejorar la batería de iones de litio con combinaciones químicas nuevas y mejoradas. Con un progreso tan rápido, resulta difícil evaluar qué tan bien dura la batería revisada.
Las baterías de iones de litio son las mejores para usar; duran más y requieren poco mantenimiento. Además, le proporciona alta densidad y no se autodescarga. En la mayoría de los casos, si se cuida, la batería dura hasta 5 años. Entonces, es la mejor opción para cosas portátiles.
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