22 años de personalización de baterías
May 07, 2022 Pageview：363
En la electrónica de consumo, las baterías de iones de litio se utilizan ampliamente. Como uno de los tipos más populares de baterías recargables para dispositivos electrónicos portátiles, tienen una alta relación energía-peso, un alto voltaje de circuito abierto, una tasa de autodescarga lenta y ningún efecto de memoria. Las aplicaciones militares, de vehículos eléctricos y aeroespaciales utilizan baterías de iones de litio debido a su alta densidad de energía.
La batería de iones de litio utiliza qué electrodo como ánodo
Los materiales del ánodo deben cumplir los siguientes criterios para ser adecuados para la producción de baterías de iones de litio:
●La porosidad y la conductividad son excelentes.
●Ligero y duradero, y el precio es bajo.
● Haga coincidir el voltaje con el cátodo preferido.
En una batería de iones de litio, el ánodo o electrodo negativo generalmente está hecho de grafito recubierto con lámina de cobre. El grafito es un sólido cristalino con un brillo metálico y un color negro/gris. Es altamente conductivo debido a su estructura electrónica y puede alcanzar los 25.000 S/cm2 en el plano de un solo cristal.
Los ánodos de las baterías de iones de litio casi siempre están hechos de polvo de grafito. Los materiales de grafito se sintetizan (grafito artificial) o se extraen del suelo (grafito natural) y luego se procesan en gran medida antes de hornearse sobre láminas de cobre como ánodos.
Debido a que puede colocar reversiblemente iones de litio entre sus muchas capas, el grafito se usa comúnmente como material activo en electrodos negativos. Esta capacidad electroquímica reversible en baterías con electrodos optimizados se mantiene durante miles de ciclos. Sin embargo, la superficie de grafito debe ser compatible con la química de la batería de iones de litio para esta aplicación.
Ventajas y desventajas de la batería de iones de litio
Algunas ventajas de las baterías de iones de litio son:
● Alta densidad de energía
El ion de litio tiene el doble de densidad de energía que el níquel-cadmio, lo que hace que sus capacidades de carga sean mucho más robustas que otros tipos de baterías. Esto significa que se requeriría de dos a tres veces el número de celdas de batería de níquel-cadmio para proporcionar la misma cantidad de energía que una batería de iones de litio. Esto es fundamental para dispositivos como teléfonos inteligentes, computadoras portátiles, herramientas eléctricas y vehículos eléctricos porque, idealmente, una batería debería durar mucho tiempo entre cargas por conveniencia y practicidad.
● Rentable
Debido a que las baterías de iones de litio existen desde hace mucho tiempo, el costo de fabricarlas se ha reducido significativamente. Además, usar una batería de iones de litio para un dispositivo portátil es mucho más rentable porque están fácilmente disponibles y cuestan mucho menos.
●Voltaje Continuo
Otra ventaja de las baterías de iones de litio es su capacidad para mantener un voltaje constante. Una batería de iones de litio conservará con éxito el voltaje fijo sin importar cuán pesado sea el uso o la carga. Esto se debe a que el voltaje generado por cada celda de iones de litio es de aproximadamente 3,6 voltios, que es significativamente más alto que el voltaje generado por sus alternativas.
●Bajo mantenimiento
A diferencia de otros tipos de baterías, las baterías de iones de litio no requieren ningún cuidado especial para prolongar su vida útil, no necesitan ciclos y no tienen memoria. Otras baterías pueden requerir descargas periódicas o llenado de líquido de batería, lo que puede evitar con el ion-litio. No es necesario prepararlos, lo que los hace aún más fáciles de usar.
Algunas de las desventajas son:
●El transporte es difícil.
En los últimos años, la desventaja de las baterías de iones de litio se ha vuelto más pronunciada. Muchas aerolíneas prohíben el transporte de baterías de iones de litio, limitando su carga a los barcos. Estas baterías de iones de litio también deben llevarse en el equipaje de mano de los pasajeros aéreos.
Aunque, en el caso de la posición de seguridad, esta puede cambiar con el tiempo. La cantidad de baterías disponibles, por otro lado, sigue siendo limitada, lo cual es la desventaja más importante de las baterías de iones de litio.
●Con el tiempo, el rendimiento se deteriora
Aunque las baterías de iones de litio tienen una larga vida útil, su rendimiento cambia con el tiempo. La eficacia y el rendimiento de las baterías de iones de litio también tienden a deteriorarse con el tiempo. Además, las baterías de iones de litio pueden degradar su rendimiento, estén o no en uso. Un factor relacionado con el tiempo provoca una disminución de la incapacidad además del uso.
●Requiere un mayor nivel de protección.
Las baterías de iones de litio son menos duraderas que otros tipos de baterías recargables. Requieren protección contra sobrecargas y descargas severas. Aparte de eso, las baterías de iones de litio deben mantenerse de manera segura. Como resultado, cada batería de iones de litio requiere un circuito de protección, lo cual es una desventaja significativa para mantener estos límites seguros.
Química de la batería de iones de litio
El cátodo, el ánodo, el electrolito y el separador son los cuatro componentes principales de las baterías de iones de litio.
Cada componente de una batería de iones de litio es fundamental, ya que la batería no funcionará si falta uno de ellos.
La capacidad y el voltaje de una batería de iones de litio están determinados por el cátodo. Las reacciones químicas del litio producen electricidad en una batería de iones de litio. Esta es la razón por la que se inserta litio en la batería y el espacio para el litio se denomina "cátodo".
Sin embargo, debido a que el litio es inestable en su forma elemental, se combina con oxígeno para formar óxido de litio, que se utiliza como cátodo. El término "material activo" se refiere al material que, como el óxido de litio, interviene en la reacción de los electrodos de la propia batería.
El sustrato del ánodo, al igual que el cátodo, está recubierto de material activo. El material activo en el ánodo permite que la corriente eléctrica fluya a través del circuito externo al mismo tiempo que permite la absorción y emisión reversible de iones de litio liberados del cátodo.
Los iones de litio se almacenan en el ánodo, no en el cátodo cuando se carga la batería. Cuando el cable conductor conecta el cátodo con el ánodo, los iones de litio fluyen naturalmente de regreso al cátodo a través del electrolito y los electrones separados (e-) se mueven a lo largo del cable, generando electricidad.
Los iones de litio se mueven a través del electrolito y los electrones se mueven a través del cable, de acuerdo con la explicación de cátodo y ánodo. Esta es la clave de la capacidad de una batería para usar electricidad. No podremos usar electricidad si los iones fluyen a través del electrolito y nuestra seguridad se verá comprometida. El componente que juega este papel fundamental es el electrolito. Entre el cátodo y el ánodo, funciona como un conducto para los iones de litio. Los materiales con alta conductividad iónica se usan comúnmente en el electrolito para permitir que los iones de litio se muevan hacia adelante y hacia atrás fácilmente.
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