22 años de personalización de baterías
May 20, 2023 Pageview：171
El uso de baterías de iones de litio tiene muchos beneficios, incluido su mayor voltaje de funcionamiento, mayor energía específica, tamaño más pequeño, peso más liviano, ciclo de vida más largo, menor tasa de autodescarga, falta de efecto memoria y no contaminación. Como resultado, las baterías de iones de litio de alta capacidad se utilizan con frecuencia en una variedad de industrias, incluidos los productos 3C, la energía y el almacenamiento de energía. Una de las características más importantes de las baterías de iones de litio es, sin duda, su vida útil.
Sin embargo, el deterioro de la capacidad de la batería, que conduce a la falla de la batería, representa una amenaza significativa para las finanzas y la productividad de las personas, tanto en los individuos como en las empresas. La temperatura, el voltaje de carga y descarga, la corriente y la cantidad de carga o descarga de la batería son algunos de los factores que tienen un impacto en la rapidez con que se degrada la batería.
Introducción a la estructura y el principio de la batería de litio
Los basicos
Las baterías recargables de iones de litio funcionan principalmente a través del movimiento de iones de litio entre los electrodos positivo y negativo. Li+ se incrusta y desincrusta de un lado a otro entre los dos electrodos durante la carga y la descarga. Durante la carga, Li+ se incrusta en el electrodo negativo a través del electrolito, que se encuentra en un estado rico en litio, y se separa del electrodo positivo. Las baterías modernas de alto rendimiento suelen tener electrodos hechos de materiales que contienen litio.
El principio de la batería de iones de litio
Los materiales a base de carbono se utilizan como electrodo negativo en las baterías de iones de litio y los compuestos que contienen litio se utilizan como electrodo positivo. Las baterías con compuestos de iones de litio integrados sirven como materiales de cátodo en las baterías de iones de litio. La incrustación y desincrustación de iones de litio se produce durante los procesos de carga y descarga de las baterías de iones de litio.
Los iones de litio se incrustan y desincrustan simultáneamente con la incrustación y desincrustación de electrones que son equivalentes a los iones de litio (normalmente, la incrustación o desincrustación se usa para representar los electrodos positivos, mientras que la inserción o desinserción se usa para representar el electrodos negativos). Los iones de litio se incrustan/consideran e insertan de un lado a otro entre los electrodos positivo y negativo durante la carga y descarga; este proceso se conoce como "baterías de mecedoras" por las razones antes mencionadas.
La estructura de la batería de iones de litio
El electrodo de electrones se obtiene del circuito externo cuando la batería se descarga y el electrodo se reduce en este momento. Típicamente, el electrodo tiene un alto potencial. Las baterías de iones de litio utilizan electrodos de cobaltato de litio, manganato de litio, etc. Cuando una batería se descarga, el electrodo transmite electrones al circuito externo, lo que hace que el electrodo se oxide. Los electrodos de grafito, que suelen ser electrodos de bajo potencial, se utilizan en baterías de iones de litio.
El electrolito es un factor muy importante.
El impacto de la capacidad reversible de la batería está significativamente influenciado por el electrolito. La interacción de electrolitos se produce a lo largo del proceso de descomposición del material del electrodo y de iones de litio incrustados, y esta interacción tiene un impacto significativo en el estado de la interfaz del material del electrodo y la alteración estructural interna. El tipo de electrolito y la cantidad de líquido inyectado también afectan la vida útil de la batería porque el electrolito se pierde durante la interacción entre los materiales de los electrodos positivo y negativo. Además, el electrolito se consume durante la formación de la película SEI y la precarga.
El proceso de fabricación de una batería de iones de litio
Proceso de Diseño y Fabricación
La selección de materiales tiene el papel más importante en el diseño de baterías de iones de litio. Hay lagunas en el rendimiento de las baterías que se han fabricado, y los diferentes materiales tienen distintas cualidades de rendimiento. La batería tendrá un ciclo de vida prolongado ya que tanto los materiales positivos como los negativos tienen un buen rendimiento de ciclo. En general, durante el proceso de diseño y montaje, se requiere que la capacidad del electrodo negativo sea excesiva en comparación con la capacidad del electrodo positivo.
Cuando se lleva a cabo la carga, el litio se precipitará del electrodo negativo, generando dendritas de litio, que comprometen la seguridad si no es extrema. Los iones de litio en el electrodo positivo eventualmente se liberarán y causarán el colapso de la estructura ya que hay una cantidad excesiva de electrodo negativo en comparación con el electrodo positivo.
La duración de la batería también depende de la naturaleza y el volumen del electrolito. Los ingredientes para los electrodos positivos y negativos, el revestimiento, el laminado, el bobinado, la inyección de líquido, el sellado, la conformación, etc. forman parte del proceso de fabricación de los paquetes de baterías de iones de litio. Las especificaciones para cada etapa del procesamiento de las baterías son muy estrictas. Cualquier procedimiento que no se maneje con cuidado podría tener un impacto en el ciclo de la batería.
Ciclo vital
Los iones de litio se intercalan durante el ciclo de carga y descarga de los paquetes de baterías de iones de litio y luego se transportan de un lado a otro entre los materiales positivo y negativo a través del electrolito. Otras reacciones secundarias tienen lugar durante el ciclo de los paquetes de baterías de iones de litio además de las actividades de oxidación-reducción en los electrodos positivo y negativo.
El ciclo de vida de las baterías de iones de litio se puede extender si las reacciones secundarias de estas baterías se pueden mantener al mínimo, permitiendo que los iones de litio hagan una transición continua y suave entre materiales positivos y negativos a través del electrolito.
La capacidad y la vida útil de la batería también se verán afectadas por las características de los colectores de corriente positiva y negativa. El aluminio y el cobre, ambos elementos metálicos corrosivos, se utilizan a menudo como materiales colectores de corriente para los electrodos positivo y negativo de los paquetes de baterías de iones de litio.
La mala adherencia, la corrosión local (picaduras), la corrosión general, la producción de un revestimiento pasivo después de que el colector de corriente se corroe y otros factores aumentarán la resistencia interna de la batería, reduciendo la capacidad y disminuyendo la eficiencia de descarga. El grabado ácido-álcali, el recubrimiento conductor y otras técnicas de pretratamiento pueden mejorar la adhesión y la resistencia a la corrosión.
Ciclo de carga y descarga
Los paquetes de baterías de iones de litio se utilizan a través de un proceso de ciclos de carga y descarga. El ciclo de vida de las baterías de iones de litio está significativamente influenciado por el tamaño de la corriente de carga y descarga, la selección del voltaje de corte de carga y descarga, el método de carga y descarga a utilizar, etc. El rendimiento de las baterías de iones de litio batería se reducirá al realizar alteraciones aleatorias en la corriente de funcionamiento de la batería, el voltaje de corte de carga y el voltaje de corte de descarga.
El electrodo negativo experimentará una eliminación excesiva de iones de litio durante el proceso de sobredescarga, lo que hará que sea más difícil que se vuelvan a intercalar durante la carga posterior. La capacidad de descarga de las baterías de iones de litio y su eficiencia a lo largo del ciclo de carga y descarga se reducen significativamente. Además, las baterías de iones de litio en condiciones de alta corriente son muy propensas a fusionarse y las piezas del equipo también podrían dañarse.
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