Li-ion είναι μια μπαταρία χαμηλής συντήρησης, ένα πλεονέκτημα που οι περισσότερες άλλες χημικές εταιρείες δεν μπορούν να ισχυριστούν.Η μπαταρία δεν έχει μνήμη και δεν χρειάζεται άσκηση (σκόπιμη πλήρης αποφόρτιση) για να διατηρείται σε καλή κατάσταση.Η αυτοεκφόρτιση είναι μικρότερη από το μισό των συστημάτων με βάση το νικέλιο και αυτό βοηθά τις εφαρμογές μετρητή καυσίμου.Η ονομαστική τάση κυψέλης των 3,60 V μπορεί να τροφοδοτήσει άμεσα κινητά τηλέφωνα, tablet και ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές, προσφέροντας απλοποιήσεις και μειώσεις κόστους σε σχέση με σχέδια πολλαπλών κυψελών.Τα μειονεκτήματα είναι η ανάγκη για κυκλώματα προστασίας για την αποφυγή κατάχρησης, καθώς και η υψηλή τιμή.
Τύποι μπαταριών ιόντων λιθίου
Το σχήμα 1 απεικονίζει τη διαδικασία.
Li-ion είναι μια μπαταρία χαμηλής συντήρησης, ένα πλεονέκτημα που οι περισσότερες άλλες χημικές εταιρείες δεν μπορούν να ισχυριστούν.Η μπαταρία δεν έχει μνήμη και δεν χρειάζεται άσκηση (σκόπιμη πλήρης αποφόρτιση) για να διατηρείται σε καλή κατάσταση.Η αυτοεκφόρτιση είναι μικρότερη από το μισό των συστημάτων με βάση το νικέλιο και αυτό βοηθά τις εφαρμογές μετρητή καυσίμου.Η ονομαστική τάση κυψέλης των 3,60 V μπορεί να τροφοδοτήσει άμεσα κινητά τηλέφωνα, tablet και ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές, προσφέροντας απλοποιήσεις και μειώσεις κόστους σε σχέση με σχέδια πολλαπλών κυψελών.Τα μειονεκτήματα είναι η ανάγκη για κυκλώματα προστασίας για την αποφυγή κατάχρησης, καθώς και η υψηλή τιμή.
Η αρχική μπαταρία ιόντων λιθίου της Sony χρησιμοποιούσε οπτάνθρακα ως άνοδο (προϊόν άνθρακα).Από το 1997, οι περισσότεροι κατασκευαστές ιόντων λιθίου, συμπεριλαμβανομένης της Sony, στράφηκαν στον γραφίτη για να επιτύχουν μια πιο επίπεδη καμπύλη εκφόρτισης.Ο γραφίτης είναι μια μορφή άνθρακα που έχει μακροχρόνια σταθερότητα κύκλου και χρησιμοποιείται σε μολύβια μολύβδου.Είναι το πιο κοινό υλικό άνθρακα, ακολουθούμενο από σκληρούς και μαλακούς άνθρακες.Οι άνθρακες νανοσωλήνων δεν έχουν βρει ακόμη εμπορική χρήση σε ιόντα λιθίου καθώς τείνουν να μπλέκονται και να επηρεάζουν την απόδοση.Ένα μελλοντικό υλικό που υπόσχεται να βελτιώσει την απόδοση του Li-ion είναι το γραφένιο.
Το σχήμα 2 απεικονίζει την καμπύλη εκφόρτισης τάσης ενός σύγχρονου ιόντος λιθίου με άνοδο γραφίτη και την πρώιμη έκδοση οπτάνθρακα.
Πολλά πρόσθετα έχουν δοκιμαστεί, συμπεριλαμβανομένων κραμάτων με βάση το πυρίτιο, για τη βελτίωση της απόδοσης της ανόδου του γραφίτη.Χρειάζονται έξι άτομα άνθρακα (γραφίτη) για να συνδεθούν σε ένα μόνο ιόν λιθίου.ένα μόνο άτομο πυριτίου μπορεί να συνδεθεί με τέσσερα ιόντα λιθίου.Αυτό σημαίνει ότι η άνοδος πυριτίου θα μπορούσε θεωρητικά να αποθηκεύσει πάνω από 10 φορές την ενέργεια του γραφίτη, αλλά η διαστολή της ανόδου κατά τη φόρτιση είναι ένα πρόβλημα.Επομένως, οι καθαρές άνοδοι σιλικόνης δεν είναι πρακτικές και μόνο το 3-5 τοις εκατό του πυριτίου προστίθεται συνήθως στην άνοδο ενός πυριτίου για να επιτευχθεί καλή διάρκεια ζωής.
Η χρήση νανοδομημένου λιθίου-τιτανικού ως πρόσθετου ανόδου δείχνει πολλά υποσχόμενη διάρκεια ζωής, καλές δυνατότητες φόρτωσης, εξαιρετική απόδοση σε χαμηλή θερμοκρασία και ανώτερη ασφάλεια, αλλά η συγκεκριμένη ενέργεια είναι χαμηλή και το κόστος υψηλό.
Ο πειραματισμός με υλικό καθόδου και ανόδου επιτρέπει στους κατασκευαστές να ενισχύσουν τις εγγενείς ιδιότητες, αλλά μια βελτίωση μπορεί να θέσει σε κίνδυνο την άλλη.Το λεγόμενο «Ενεργειακό Κύτταρο» βελτιστοποιεί τη συγκεκριμένη ενέργεια (χωρητικότητα) για να επιτύχει μεγάλους χρόνους λειτουργίας αλλά σε χαμηλότερη ειδική ισχύ.το "Power Cell" προσφέρει εξαιρετική ειδική ισχύ αλλά σε χαμηλότερη χωρητικότητα.Το "Hybrid Cell" είναι ένας συμβιβασμός και προσφέρει λίγο και από τα δύο.
Οι κατασκευαστές μπορούν να επιτύχουν υψηλή ειδική ενέργεια και χαμηλό κόστος σχετικά εύκολα προσθέτοντας νικέλιο αντί του ακριβότερου κοβαλτίου, αλλά αυτό καθιστά το στοιχείο λιγότερο σταθερό.Ενώ μια νεοσύστατη εταιρεία μπορεί να επικεντρωθεί σε υψηλή ειδική ενέργεια και χαμηλή τιμή για να αποκτήσει γρήγορη αποδοχή από την αγορά, η ασφάλεια και η ανθεκτικότητα δεν μπορούν να τεθούν σε κίνδυνο.Οι αξιόπιστοι κατασκευαστές δίνουν υψηλή ακεραιότητα στην ασφάλεια και τη μακροζωία.
Οι περισσότερες μπαταρίες ιόντων λιθίου έχουν παρόμοιο σχεδιασμό που αποτελείται από ένα θετικό ηλεκτρόδιο οξειδίου μετάλλου (κάθοδος) που είναι επικαλυμμένο σε έναν συλλέκτη ρεύματος αλουμινίου, ένα αρνητικό ηλεκτρόδιο (άνοδος) από άνθρακα/γραφίτη επικαλυμμένο σε έναν συλλέκτη ρεύματος χαλκού, έναν διαχωριστή και έναν ηλεκτρολύτη από άλας λιθίου σε οργανικό διαλύτη.Περισσότερες πληροφορίες, pls πηγαίνετε με το teda battery.com.
Ο Πίνακας 3 συνοψίζει τα πλεονεκτήματα και τους περιορισμούς του Li-ion.
Ώρα δημοσίευσης: Ιουν-26-2022