¿Por qué el volumen de la batería es mayor, cuanto mayor es la capacidad, menor es la resistencia interna?

En general, la capacidad de una batería es proporcional a la raíz cuadrada del área y el grosor de la placa.

La placa tipo pasta se ensayó en una densidad de electrolito de 1.300 g / cm3 para obtener una fórmula empírica para el cálculo de la capacidad de la placa:

Capacidad de la placa monolítica = 0,145 × ancho de la placa × altura de la placa × espesor del cuadrado de la placa

Capacidad de celda única = número de placa positiva única × capacidad de placa única

Cuanto mayor es la capacidad, mayor es el volumen de la batería y menor es la resistencia de la corriente.

La resistencia interna de la batería de litio debe ser lo más pequeña posible. Cuanto menor sea la resistencia interna, menos energía se desperdicia para la batería y la generación de calor y la velocidad de la batería son útiles.

La resistencia interna de la batería está relacionada con la capacidad y el tipo de batería.

En términos generales, cuanto mayor es la capacidad, menor es la resistencia interna de la batería.

La resistencia interna del tipo de batería con la misma capacidad es menor que la del tipo de capacidad.

Por ejemplo, la resistencia interna de la batería 18650 más común varía de una docena a varias decenas de miliohmios.

Además, la misma capacidad y tipo de batería también puede reducir la resistencia interna mediante un proceso técnico, principalmente dependiendo de si el costo de entrada es factible.

Batería de polímero de litio (Li-polímero, también conocida como batería de polímero de litio): también es un tipo de batería de iones de litio, pero tiene mayor densidad de energía, tamaño más pequeño y más delgada que la batería de litio líquido (Li-ion). Una variedad de ventajas obvias, como peso ligero y alta seguridad, es un nuevo tipo de batería. En términos de forma, la batería de polímero de litio tiene una característica de ultra-adelgazamiento y se puede fabricar en una batería de cualquier forma y capacidad de acuerdo con las necesidades de varios productos. La batería puede alcanzar un grosor mínimo de 0,5 mm. Su voltaje nominal, como el de iones de litio, también es un voltaje nominal de 3,7 V sin efecto memoria.

batería de polímero de iones de litio

Las baterías de iones de litio se pueden clasificar en baterías de iones de litio líquidos (LILI) y baterías de iones de litio de polímero (LIP) de acuerdo con los materiales electrolíticos utilizados en las baterías de iones de litio. Los materiales positivos y negativos utilizados en la batería de polímero de iones de litio son los mismos que los de los iones de litio líquido, y el principio de funcionamiento de la batería es básicamente el mismo. La principal diferencia es que el electrolito es diferente, la batería de iones de litio utiliza un electrolito líquido y la batería de polímero de iones de litio se reemplaza por un electrolito de polímero coloidal. Cuando se produce una batería de iones de litio normal durante una sobrecarga o un cortocircuito, el interior de la batería puede calentarse, el material del cátodo se descompone y el ánodo y el material del electrolito se oxidan. Esto hace que el gas se expanda y la presión interna de la batería aumente. Cuando la presión alcanza un cierto nivel, puede ocurrir una explosión después del grado. La batería de polímero de iones de litio utiliza un electrolito coloidal y no genera una gran cantidad de gas debido a la ebullición del líquido, lo que elimina la posibilidad de una explosión violenta.

En la actualidad, la mayoría de las baterías de polímero domésticas son solo baterías blandas, que utilizan una película de plástico de aluminio como carcasa exterior, pero el electrolito no ha cambiado. La batería también se puede adelgazar, sus características de descarga a baja temperatura son mejores que las de las baterías de polímero y la densidad de energía del material es básicamente la misma que la de las baterías de litio líquido y las baterías de polímero ordinarias, pero debido al uso de película de plástico de aluminio , es más que una batería de litio líquida ordinaria. En términos de seguridad, cuando el líquido está hirviendo, la película de plástico de aluminio de la batería blanda se hinchará o se romperá de forma natural y no explotará.

Cabe señalar que la nueva batería aún puede quemarse o expandirse y agrietarse, y el aspecto de seguridad no es infalible.

En comparación con la batería de iones de litio líquido, la batería de polímero de iones de litio no solo tiene una alta seguridad, sino que también tiene las ventajas de delgadez, área arbitraria y forma arbitraria, etc. La carcasa también UTILIZA una película compuesta de plástico de aluminio más ligera. Sin embargo, su rendimiento de descarga a baja temperatura puede tener margen de mejora.

Batería de litio líquido

Debido a los diferentes procesos de producción de varios fabricantes, la batería de polímero de litio en el mercado se divide en dos tipos: tipo bobinado (representado por Sony y Toshiba) y tipo laminado (representado por TCL y ATL). Sin embargo, la mayoría de las especificaciones adecuadas para teléfonos móviles tienen menos de 4 mm de grosor. En comparación con el estado líquido, cuanto más delgado es el empaque de polímero, más delgada es la película de aluminio que la carcasa de acero, la carcasa de aluminio es más delgada y el método de producción es diferente de la batería de litio líquido, cuanto más delgada, mejor es la producción de polímero, teóricamente puede producir baterías con un grosor de menos de 0,5 mm.

La batería de litio líquido es todo lo contrario. Cuanto más gruesa, mejor es la producción, la batería con un grosor de menos de 4 mm es difícil de producir. Incluso si se produce, la capacidad obviamente no es tan buena como la de la batería de polímero de litio y el costo no es superior. Por lo tanto, cuanto más delgada sea la batería, menor será el costo de producción del polímero y mayor será el costo de producción del líquido.

Sin embargo, en las especificaciones más gruesas, la cadena de suministro de la batería de litio líquido está madura, el proceso está maduro, la eficiencia de producción es alta, el rendimiento es alto y existe una gran ventaja en los costos de fabricación. Desde el punto de vista del mercado, la batería de litio líquido de la serie de 5 mm y 6 mm de espesor es mucho más alta que la batería de la serie de 3 mm y 4 mm de espesor, pero el precio es mucho menor. En teoría, el costo del material de las especificaciones de espesor de 5 mm y 6 mm es cercano al del líquido. Sin embargo, el costo del proceso actual de las baterías de las series de 5 mm y 6 mm es mucho más alto que el del líquido. Por tanto, es necesario competir con el líquido de esta especificación. Aún quedan muchas distancias.

La estructura principal de una batería general incluye tres elementos: un electrodo positivo, un electrodo negativo y un electrolito. La llamada batería de polímero de iones de litio significa que al menos una o más de las tres estructuras principales utilizan un material polimérico como sistema de batería principal. En el sistema de batería de polímero de iones de litio desarrollado, el material polimérico se aplica principalmente al electrodo positivo y al electrolito. El material del electrodo positivo incluye un polímero conductor o un compuesto inorgánico utilizado en una batería de iones de litio general, y el electrolito puede ser un electrolito de polímero sólido o coloidal o un electrolito orgánico, y el electrodo negativo suele ser un compuesto de capa intermedia de metal litio o carbono litio. . En general, la tecnología de iones de litio utiliza un electrolito líquido o coloidal, por lo que se requiere un paquete secundario fuerte para contener el ingrediente activo inflamable, lo que agrega peso y costo, y también limita la flexibilidad dimensional.

La nueva generación de baterías de polímero de iones de litio se puede adelgazar en forma (la más delgada de 0,8 mm), en un área arbitraria y en una forma arbitraria, mejorando en gran medida la flexibilidad del diseño de la batería, de modo que se pueda hacer para satisfacer las necesidades del producto. Una batería de cualquier forma y capacidad proporciona a los desarrolladores de equipos de aplicación un alto grado de flexibilidad de diseño y adaptabilidad en soluciones de energía para maximizar el rendimiento de sus productos. Al mismo tiempo, la energía unitaria de la batería de polímero de iones de litio es un 50% más alta que la de la batería de iones de litio general, y su capacidad, ciclo de vida (más de 500 veces) y rendimiento medioambiental mejoran considerablemente en comparación con las baterías de iones de litio. .

Batería de litio recubierta con papel de carbono.

Primero, la descripción del material

El papel de aluminio recubierto de carbono está hecho de pasta compuesta conductora a base de carbono y papel de aluminio electrónico de alta pureza mediante un proceso de recubrimiento por transferencia.

En segundo lugar, el ámbito de aplicación

Batería de litio tipo potencia con material activo de partículas finas

Fosfato de hierro y litio

El electrodo positivo es un ternario de partículas finas / manganato de litio.

Se utiliza en supercondensadores, baterías primarias de litio (litio, litio manganeso, hierro litio, botón, etc.) en lugar de papel de aluminio grabado.

En tercer lugar, el rendimiento de la batería / condensador.

Suprime la polarización de la batería, reduce los efectos térmicos y mejora el rendimiento de la frecuencia;

Reducir la resistencia interna de la batería y reducir significativamente el aumento de la resistencia interna dinámica del ciclo;

Mejore la consistencia y aumente la vida útil del ciclo de la batería;

Mejorar la adherencia del material activo al colector de corriente y reducir el costo de fabricación de la pieza polar;

Proteger el colector de corriente de la corrosión por el electrolito;

Mejore el rendimiento de alta y baja temperatura de la batería de fosfato de hierro y litio y mejore el rendimiento de procesamiento de los materiales de fosfato de hierro y litio y titanato de litio.

Cuarto, los parámetros recomendados

El material activo revestido correspondiente D50 es preferiblemente no más de 4 a 5 µm, la densidad de compactación no es más de 2,25 g / cm y el área superficial específica está en el rango de 13 a 18 m ² / g.

Cinco, las precauciones en uso

1. Requisitos de almacenamiento: En un entorno en el que la temperatura sea de 25 ± 5 ° C y la humedad no supere el 50%, se debe evitar la erosión del papel de aluminio por el aire y el vapor de agua durante el transporte;

2. Este producto se divide en dos tipos, A y B. Las características clave de cada producto son: A es de apariencia negra, el espesor del recubrimiento convencional es de 4 ~ 8μm en ambos lados, la conductividad es más prominente; la apariencia de B es gris claro, regular El espesor del recubrimiento es de 2 ~ 3μm en ambos lados, el área de recubrimiento se puede soldar en menos capas y la máquina de recubrimiento puede reconocer el espacio de salto;

3.La lámina de carbono recubierta B (gris) se puede soldar por ultrasonidos directamente en el área de recubrimiento, solo es adecuada para lengüetas de soldadura de batería en espiral (hasta 2-3 capas de piezas polares), pero la potencia y el tiempo ultrasónicos deben ajustarse con precisión ;

4. La disipación de calor de la capa de carbón es peor que la del papel de aluminio, por lo que es necesario ajustar con precisión la velocidad de la cinta y la temperatura de horneado al recubrir;

5. Este producto tiene una mejora considerable en el rendimiento integral de las baterías y condensadores de litio, pero no se puede utilizar como un factor importante para cambiar el rendimiento de algunos aspectos de la batería, como la densidad de energía de la batería, el rendimiento a altas y bajas temperaturas, alto voltaje y así sucesivamente.

Polímero

La diferencia entre una batería de polímero de iones de litio y una batería normal está en el electrolito. En el diseño original de la década de 1970, se utilizaron electrolitos de polímeros sólidos. Este tipo de electrolito es similar a una película plástica y no conduce electrones pero permite el intercambio de iones (átomos o radicales que se pueden cargar). El electrolito polimérico reemplaza la membrana porosa convencional impregnada con el electrolito. El diseño del electrolito de polímero seco permite un montaje simplificado, mejora la resistencia mecánica de la batería, la seguridad y la capacidad de fabricarse en una geometría ultrafina. El grosor de una sola batería puede ser de hasta 1 mm. Los diseñadores de equipos pueden diseñar la forma y el tamaño de la batería basándose en su imaginación. Desafortunadamente, las baterías de iones de litio de polímero sólido están sujetas a su baja conductividad eléctrica. La resistencia interna es demasiado alta para proporcionar la alta corriente de pulso requerida por el dispositivo de comunicación actual y no puede controlar el disco duro del portátil. Al calentar la batería a 60 grados Celsius, la conductividad aumenta rápidamente, pero tales requisitos no son adecuados para su uso en dispositivos portátiles.

Como compromiso, se han introducido algunos electrolitos en gel. La mayoría de las baterías de polímero de iones de litio para teléfonos móviles que se venden en el mercado son baterías híbridas que contienen electrolitos en gel. Se utilizan polímeros de iones de litio para modificar este sistema y convertirlo en la única fuente de energía de polímero para dispositivos portátiles.

Ventaja agregada

¿Cuál es la diferencia entre una batería de polímero de iones de litio y una batería de iones de litio general después de la adición del electrolito en gel? Aunque las dos baterías tienen un rendimiento muy similar, el polímero de iones de litio reemplaza la membrana porosa como único electrolito sólido. Los electrolitos en gel solo aumentan la conductancia iónica. Las baterías de polímero de iones de litio no son tan populares como han predicho algunos analistas. No se ha reconocido su superioridad y bajo coste de fabricación. Debido a que su capacidad no ha mejorado, de hecho, la capacidad se reduce ligeramente en comparación con las baterías estándar de iones de litio. El mercado de baterías de polímero de iones de litio se utiliza en aplicaciones como fuentes de alimentación geométricas ultradelgadas, como fuentes de alimentación para tarjetas de crédito.

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