Litium batareya mənfi elektrod materialı kimi litium metal və ya litium ərintisi istifadə edən və sulu olmayan elektrolit məhlulu istifadə edən batareya növüdür.Ən erkən təqdim olunan litium batareya böyük ixtiraçı Edisondan gəldi.
Litium Batareyalar - Litium Batareyalar
litium batareya
Litium batareya mənfi elektrod materialı kimi litium metal və ya litium ərintisi istifadə edən və sulu olmayan elektrolit məhlulu istifadə edən batareya növüdür.Ən erkən təqdim olunan litium batareya böyük ixtiraçı Edisondan gəldi.
Litium metalının kimyəvi xüsusiyyətləri çox aktiv olduğundan, litium metalın emalı, saxlanması və tətbiqi çox yüksək ekoloji tələblərə malikdir.Buna görə də litium batareyaları uzun müddət istifadə edilmir.
XX əsrdə mikroelektronika texnologiyasının inkişafı ilə miniatürləşdirilmiş qurğular günü-gündən artır ki, bu da enerji təchizatına yüksək tələblər qoyur.Litium batareyaları daha sonra geniş miqyaslı praktik mərhələyə daxil oldu.
İlk dəfə kardiostimulyatorlarda istifadə edilmişdir.Litium batareyalarının öz-özünə boşalma dərəcəsi olduqca aşağı olduğundan, boşalma gərginliyi kəskindir.Bu, kardiostimulyatoru insan orqanizminə uzun müddət implantasiya etməyə imkan verir.
Litium batareyaları ümumiyyətlə 3,0 voltdan yüksək nominal gərginliyə malikdir və inteqrasiya edilmiş dövrə enerji təchizatı üçün daha uyğundur.Manqan dioksid batareyaları kompüterlərdə, kalkulyatorlarda, kameralarda və saatlarda geniş istifadə olunur.
Daha yaxşı performanslı sortları inkişaf etdirmək üçün müxtəlif materiallar öyrənilmişdir.Və sonra heç vaxt olmadığı kimi məhsullar hazırlayın.Məsələn, litium kükürd dioksid batareyaları və litium tionil xlorid batareyaları çox fərqlidir.Onların müsbət aktiv materialı da elektrolit üçün həlledicidir.Bu quruluş yalnız sulu olmayan elektrokimyəvi sistemlərdə mövcuddur.Buna görə də, litium batareyalarının tədqiqi sulu olmayan sistemlərin elektrokimyəvi nəzəriyyəsinin inkişafına da kömək etdi.Müxtəlif susuz həlledicilərin istifadəsi ilə yanaşı, polimer nazik təbəqəli akkumulyatorlar üzərində də tədqiqatlar aparılmışdır.
1992-ci ildə Sony litium-ion batareyaları uğurla inkişaf etdirdi.Onun praktik tətbiqi mobil telefonlar və noutbuklar kimi portativ elektron cihazların çəkisini və həcmini xeyli azaldır.İstifadə müddəti çox uzadılır.Nikel-xrom batareyaları ilə müqayisədə litium-ion batareyalarında ağır metal xrom olmadığı üçün ətraf mühitin çirklənməsi xeyli azalır.
1. Litium-ion batareya
Litium-ion batareyaları indi iki kateqoriyaya bölünür: maye litium-ion batareyaları (LIBs) və polimer litium-ion batareyaları (PLB).Onların arasında maye litium-ion batareyası Li + interkalasiya birləşməsinin müsbət və mənfi elektrodlar olduğu ikincil batareyaya aiddir.Müsbət elektrod litium birləşməsini LiCoO2 və ya LiMn2O4, mənfi elektrod isə litium-karbon interlayer birləşməsini seçir.Litium-ion batareyaları yüksək işləmə gərginliyi, kiçik ölçüləri, yüngül çəkisi, yüksək enerjisi, yaddaş effektinin olmaması, çirklənmənin olmaması, öz-özünə boşalmanın az olması və uzun dövriyyə ömrünə görə 21-ci əsrdə inkişaf üçün ideal hərəkətverici qüvvədir.
2. Litium-ion batareyanın inkişafının qısa tarixi
Litium batareyaları və litium-ion batareyaları 20-ci əsrdə uğurla inkişaf etdirilən yeni yüksək enerjili batareyalardır.Bu batareyanın mənfi elektrodu metal litium, müsbət elektrodu isə MnO2, SOCL2, (CFx)n və s. 1970-ci illərdə praktiki istifadəyə verilmişdir.Yüksək enerjisi, yüksək batareya gərginliyi, geniş işləmə temperaturu diapazonu və uzun saxlama müddəti sayəsində mobil telefonlar, portativ kompüterlər, video kameralar, kameralar və s. kimi hərbi və mülki kiçik elektrik cihazlarında geniş istifadə edilmişdir. ənənəvi batareyaların dəyişdirilməsi..
3. Litium-ion batareyalarının inkişaf perspektivləri
Litium-ion batareyaları unikal funksional üstünlüklərinə görə noutbuklar, videokameralar və mobil rabitə kimi portativ cihazlarda geniş istifadə olunur.Hal-hazırda inkişaf etdirilən böyük tutumlu litium-ion batareyası elektrikli nəqliyyat vasitələrində sınaqdan keçirilib və onun 21-ci əsrdə elektrik avtomobilləri üçün əsas enerji mənbələrindən birinə çevriləcəyi və peyklərdə, aerokosmik və enerji anbarlarında istifadə ediləcəyi təxmin edilir. .
4. Batareyanın əsas funksiyası
(1) Batareyanın açıq dövrə gərginliyi
(2) Batareyanın daxili müqaviməti
(3) Batareyanın işləmə gərginliyi
(4) Doldurma gərginliyi
Doldurma gərginliyi ikincil batareya doldurularkən xarici enerji təchizatı tərəfindən batareyanın hər iki ucuna tətbiq olunan gərginliyə aiddir.Doldurmanın əsas üsullarına sabit cərəyan doldurulması və sabit gərginliyin doldurulması daxildir.Ümumiyyətlə, sabit cərəyan doldurulması istifadə olunur və onun xarakterik xüsusiyyəti, şarj prosesi zamanı şarj cərəyanının sabit olmasıdır.Doldurma irəlilədikcə aktiv material bərpa olunur, elektrod reaksiya sahəsi davamlı olaraq azalır və motorun polarizasiyası tədricən artır.
(5) Batareya tutumu
Batareyanın tutumu adətən C ilə ifadə edilən batareyadan alınan elektrik miqdarına aiddir və vahid adətən Ah və ya mAh ilə ifadə edilir.Tutum batareyanın elektrik performansının vacib məqsədidir.Batareyanın tutumu adətən nəzəri tutuma, praktiki tutuma və nominal tutuma bölünür.
Batareyanın tutumu elektrodların tutumu ilə müəyyən edilir.Elektrodların tutumları bərabər deyilsə, batareyanın tutumu daha kiçik tutumlu elektroddan asılıdır, lakin bu, heç bir halda müsbət və mənfi elektrodların tutumlarının cəmi deyil.
(6) Saxlama funksiyası və batareyanın ömrü
Kimyəvi enerji mənbələrinin əsas xüsusiyyətlərindən biri istifadə zamanı elektrik enerjisini buraxa bilməsi və istifadə edilmədikdə elektrik enerjisini saxlaya bilməsidir.Sözdə saxlama funksiyası ikincil batareyanın doldurulmasını saxlamaq qabiliyyətidir.
İkincil batareyaya gəldikdə, xidmət müddəti batareyanın işini ölçmək üçün vacib bir parametrdir.İkinci dərəcəli batareya bir dəfə doldurulur və boşaldılır, dövrə (və ya dövrə) deyilir.Müəyyən bir doldurma və boşaltma meyarına uyğun olaraq, batareyanın tutumu müəyyən bir dəyərə çatana qədər batareyanın tab gətirə biləcəyi doldurma və boşalma vaxtlarının sayı ikincil batareyanın işləmə dövrü adlanır.Litium-ion batareyaları əla saxlama performansına və uzun müddətə malikdir.
Litium Batareyalar - Xüsusiyyətlər
A. Yüksək enerji sıxlığı
Litium-ion batareyasının çəkisi eyni tutumlu nikel-kadmium və ya nikel-hidrogen batareyasının çəkisinin yarısıdır və həcmi nikel-kadmiumun 40-50% -ni və nikel-hidrogen batareyasının 20-30% -ni təşkil edir. .
B. Yüksək gərginlik
Tək litium-ion batareyanın işləmə gərginliyi 3,7V (orta dəyər) təşkil edir ki, bu da ardıcıl olaraq bağlanmış üç nikel-kadmium və ya nikel-metal hidrid batareyasına bərabərdir.
C. Çirklənmə yoxdur
Litium-ion batareyalarda kadmium, qurğuşun və civə kimi zərərli metallar yoxdur.
D. Tərkibində metal litium yoxdur
Litium-ion batareyalarında metal litium yoxdur və buna görə də sərnişin təyyarələrində litium batareyalarının daşınmasının qadağan edilməsi kimi qaydalara tabe deyil.
E. Yüksək dövriyyə müddəti
Normal şəraitdə litium-ion batareyaları 500-dən çox doldurma-boşaltma dövrünə malik ola bilər.
F. Yaddaş effekti yoxdur
Yaddaş effekti nikel-kadmium batareyasının tutumunun doldurulma və boşalma dövrü ərzində azalması fenomeninə aiddir.Litium-ion batareyaları bu təsirə malik deyil.
G. Sürətli doldurma
Nominal gərginliyi 4,2V olan sabit cərəyan və sabit gərginlikli şarj cihazından istifadə litium-ion batareyanı bir-iki saat ərzində tam doldura bilər.
Litium Batareya - Litium Batareyanın Prinsip və Quruluşu
1. Litium ion batareyasının strukturu və iş prinsipi: Litium ion batareyası adlanan batareya müsbət və mənfi elektrodlar kimi litium ionlarını geri çevrilə bilən və deinterkalasiya edə bilən iki birləşmədən ibarət ikincil batareyaya aiddir.İnsanlar batareyanın doldurulması və boşaldılması əməliyyatını tamamlamaq üçün müsbət və mənfi elektrodlar arasında litium ionlarının ötürülməsinə əsaslanan unikal mexanizmə malik bu litium-ion batareyasını adətən “litium batareya” kimi tanınan “sallanan kreslo batareyası” adlandırırlar. .Nümunə olaraq LiCoO2-ni götürün: (1) Batareya doldurulduqda, litium ionları müsbət elektroddan deinterkalasiya olunur və mənfi elektrodda interkalasiya olunur və boşalma zamanı əksinə.Bu, montajdan əvvəl elektrodun litium interkalasiya vəziyyətində olmasını tələb edir.Ümumiyyətlə, LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4, LiFePO4 kimi müsbət elektrod kimi litiumla müqayisədə potensialı 3V-dən çox olan və havada sabit olan litium interkalasiya keçid metal oksidi seçilir.(2) Mənfi elektrodlar olan materiallar üçün potensialı litium potensialına mümkün qədər yaxın olan qarşılıqlı litium birləşmələrini seçin.Məsələn, müxtəlif karbon materiallarına təbii qrafit, sintetik qrafit, karbon lifi, mezofazalı sferik karbon və s. və metal oksidləri, o cümlədən SnO, SnO2, Qalay kompozit oksidi SnBxPyOz (x=0,4～0,6, y=0,6～0,4, z=) daxildir. (2+3x+5y)/2) və s.
litium batareya
2. Batareyaya ümumiyyətlə daxildir: müsbət, mənfi, elektrolit, ayırıcı, müsbət qurğuşun, mənfi boşqab, mərkəzi terminal, izolyasiya materialı (izolyator), təhlükəsizlik klapan (mühafizə klapan), sızdırmazlıq halqası (conta), PTC (müsbət temperatur nəzarət terminalı), batareya qutusu.Ümumiyyətlə, insanlar müsbət elektrod, mənfi elektrod və elektrolitdən daha çox narahat olurlar.
litium batareya
Litium-ion batareya strukturunun müqayisəsi
Müxtəlif katod materiallarına görə, dəmir litium, kobalt litium, manqan litium və s.;
Forma təsnifatından, ümumiyyətlə silindrik və kvadrata bölünür və polimer litium ionları da istənilən formada edilə bilər;
Litium-ion batareyalarda istifadə olunan müxtəlif elektrolit materiallarına görə, litium-ion batareyaları iki kateqoriyaya bölmək olar: maye litium-ion batareyaları (LIB) və bərk hallı litium-ion batareyaları.PLIB) bərk vəziyyətdə olan litium-ion batareya növüdür.
elektrolit
Qabıq/Paket Bariyer Cərəyan Kollektoru
Maye litium-ion batareya Maye paslanmayan polad, alüminium 25μPE mis folqa və alüminium folqa polimer litium-ion batareyası kolloidal polimer alüminium/PP maneəsiz kompozit film və ya tək μPE mis folqa və alüminium folqa
Litium Batareyalar - Litium İon Batareyaların Funksiyaları
1. Yüksək enerji sıxlığı
Eyni tutumlu NI/CD və ya NI/MH batareyaları ilə müqayisədə litium-ion batareyaları daha yüngül çəkiyə malikdir və onların həcminin xüsusi enerjisi bu iki növ batareyadan 1,5-2 dəfə çoxdur.
2. Yüksək gərginlik
Litium-ion batareyaları NI/CD və ya NI/MH batareyalarının gərginliyindən üç dəfə çox olan 3,7V-ə qədər yüksək terminal gərginliyinə nail olmaq üçün yüksək elektronmənfi element tərkibli litium elektrodlardan istifadə edir.
3. Çirkləndirməyən, ekoloji cəhətdən təmiz
4. Uzun dövr ömrü
Həyat müddəti 500 dəfədən çoxdur
5. Yüksək yükləmə qabiliyyəti
Litium-ion batareyaları böyük bir cərəyanla davamlı olaraq boşaldıla bilər ki, bu batareya kameralar və noutbuklar kimi yüksək güclü cihazlarda istifadə edilə bilər.
6. Əla təhlükəsizlik
Mükəmməl anod materiallarının istifadəsi sayəsində batareyanın doldurulması zamanı litium dendritin böyüməsi problemi aradan qaldırılır ki, bu da litium-ion batareyalarının təhlükəsizliyini xeyli artırır.Eyni zamanda, istifadə zamanı batareyanın təhlükəsizliyini təmin etmək üçün bərpa edilə bilən xüsusi aksesuarlar seçilir.
Litium batareya - Litium ion batareyanın doldurulması üsulu
Metod 1. Litium-ion batareyası zavoddan çıxmazdan əvvəl istehsalçı aktivləşdirmə müalicəsini həyata keçirdi və əvvəlcədən dolduruldu, buna görə də litium-ion batareyanın qalıq gücü var və litium-ion batareyası tənzimlənmə müddətinə uyğun olaraq doldurulur.Bu uyğunlaşma müddəti 3-5 dəfə tamamilə həyata keçirilməlidir.Boşalma.
Metod 2. Doldurmadan əvvəl litium-ion batareyanın xüsusi olaraq boşaldılmasına ehtiyac yoxdur.Yanlış boşalma batareyaya zərər verəcəkdir.Doldurarkən, yavaş şarjdan istifadə etməyə və sürətli şarjı azaltmağa çalışın;vaxt 24 saatdan çox olmamalıdır.Yalnız batareya üç-beş tam doldurulma və boşalma dövründən keçdikdən sonra onun daxili kimyəvi maddələri optimal istifadə üçün tam “aktivləşdiriləcək”.
Metod 3. Zəhmət olmasa, orijinal şarj cihazından və ya tanınmış marka şarj cihazından istifadə edin.Litium batareyaları üçün litium batareyaları üçün xüsusi doldurucudan istifadə edin və təlimatlara əməl edin.Əks halda, batareya zədələnəcək və ya hətta risk altında olacaq.
Metod 4. Yeni alınmış akkumulyator litium-iondur, ona görə də ilk 3-5 dəfə doldurulması ümumiyyətlə tənzimləmə dövrü adlanır və litium ionlarının fəaliyyətinin tam aktivləşməsini təmin etmək üçün onu 14 saatdan çox doldurmaq lazımdır.Litium-ion batareyaların yaddaş effekti yoxdur, lakin güclü inertliyə malikdir.Gələcək tətbiqlərdə ən yaxşı performansı təmin etmək üçün onlar tam aktivləşdirilməlidir.
Metod 5. Litium-ion batareyası xüsusi şarj cihazından istifadə etməlidir, əks halda doyma vəziyyətinə çatmaya və onun funksiyasına təsir göstərə bilər.Doldurduqdan sonra onu 12 saatdan çox şarj cihazına yerləşdirməyin və uzun müddət istifadə edilmədikdə batareyanı mobil elektron məhsuldan ayırın.
Litium batareya - istifadə edin
XX əsrdə mikroelektronika texnologiyasının inkişafı ilə miniatürləşdirilmiş qurğular günü-gündən artır ki, bu da enerji təchizatına yüksək tələblər qoyur.Litium batareyaları daha sonra geniş miqyaslı praktik mərhələyə daxil oldu.
İlk dəfə kardiostimulyatorlarda istifadə edilmişdir.Litium batareyalarının öz-özünə boşalma dərəcəsi olduqca aşağı olduğundan, boşalma gərginliyi kəskindir.Bu, kardiostimulyatoru insan orqanizminə uzun müddət implantasiya etməyə imkan verir.
Litium batareyaları ümumiyyətlə 3,0 voltdan yüksək nominal gərginliyə malikdir və inteqrasiya edilmiş dövrə enerji təchizatı üçün daha uyğundur.Manqan dioksid batareyaları kompüterlərdə, kalkulyatorlarda, kameralarda və saatlarda geniş istifadə olunur.
Tətbiq nümunəsi
1. Batareya paketinin təmiri üçün əvəzedici kimi bir çox batareya paketi var: məsələn, notebook kompüterlərində istifadə olunanlar.Təmirdən sonra məlum olur ki, bu batareya dəsti zədələndikdə yalnız ayrı-ayrı akkumulyatorlarda problemlər yaranır.O, uyğun bir hüceyrəli litium batareya ilə əvəz edilə bilər.
2. Yüksək parlaqlıqda miniatür məşəlin hazırlanması Müəllif bir dəfə istifadəsi asan, yığcam və gözəl miniatür məşəl hazırlamaq üçün ağ super parlaqlıqda işıq yayan boru ilə tək 3,6V1,6AH litium batareyadan istifadə etmişdir.Həm də böyük batareya tutumuna görə orta hesabla hər gecə yarım saat istifadə oluna bilir və iki aydan artıqdır ki, doldurulmadan istifadə olunur.
3. Alternativ 3V enerji təchizatı
Çünki tək hüceyrəli litium batareyanın gərginliyi 3,6V-dir.Buna görə də, radio, walkman, kamera və s. kimi kiçik məişət cihazlarını enerji ilə təmin etmək üçün iki adi batareyanı yalnız bir litium batareya əvəz edə bilər ki, bu da çəki baxımından yüngül olmaqla yanaşı, həm də uzun müddət davam edir.
Litium-ion batareya anod materialı - litium titanat
O, litium manqanat, üçlü materiallar və ya litium dəmir fosfat və digər müsbət materiallarla birləşdirilərək 2,4V və ya 1,9V litium ionlu ikincil batareyalar əmələ gətirə bilər.Bundan əlavə, metal litium və ya litium ərintisi mənfi elektrodlu ikincil batareya ilə 1,5V litium batareya yaratmaq üçün müsbət elektrod kimi də istifadə edilə bilər.
Litium titanatın yüksək təhlükəsizliyi, yüksək sabitliyi, uzunömürlülüyü və yaşıl xüsusiyyətlərinə görə.Litium titanat materialının 2-3 ildən sonra yeni nəsil litium-ion batareyalarının mənfi elektrod materialına çevriləcəyini və yeni güclü nəqliyyat vasitələrində, elektrik motosikletlərində və yüksək təhlükəsizlik, yüksək sabitlik və uzun dövrə tələb edənlərdə geniş istifadə olunacağını proqnozlaşdırmaq olar.tətbiq sahəsi.Litium titanat batareyasının işləmə gərginliyi 2,4V, ən yüksək gərginlik 3,0V, doldurma cərəyanı isə 2C-ə qədərdir.
Litium titanat batareyanın tərkibi
Müsbət elektrod: litium dəmir fosfat, litium manqanat və ya üçlü material, litium nikel manqanat.
Mənfi elektrod: litium titanat materialı.
Baryer: mənfi elektrod kimi karbon olan cari litium batareya maneəsi.
Elektrolit: mənfi elektrod kimi karbon olan litium batareya elektrolitidir.
Batareya qutusu: mənfi elektrod kimi karbon olan litium batareya qutusu.
Litium titanat batareyalarının üstünlükləri: yanacaqla işləyən nəqliyyat vasitələrini əvəz etmək üçün elektrik nəqliyyat vasitələrinin seçilməsi şəhər ətraf mühitin çirklənməsini həll etmək üçün ən yaxşı seçimdir.Onların arasında litium-ion batareyaları tədqiqatçıların geniş diqqətini cəlb edib.Elektrikli nəqliyyat vasitələrinin bortda olan litium-ion enerji batareyalarına olan tələblərinə cavab vermək üçün tədqiqat və inkişaf Yüksək təhlükəsizlik, yaxşı performans və uzun ömürlü mənfi materiallar onun qaynar nöqtələri və çətinlikləridir.
Ticarət litium-ion batareyanın mənfi elektrodları əsasən karbon materiallarından istifadə edir, lakin mənfi elektrod kimi karbondan istifadə edən litium batareyaların tətbiqində hələ də bəzi çatışmazlıqlar var:
1. Litium dendritləri həddindən artıq yükləmə zamanı asanlıqla çökür, nəticədə batareyanın qısa qapanması baş verir və litium batareyanın təhlükəsizlik funksiyasına təsir göstərir;
2. SEI filmini yaratmaq asandır, nəticədə aşağı ilkin yükləmə və boşaltma gücü və böyük geri dönməz tutum;
3. Yəni, karbon materiallarının platforma gərginliyi aşağıdır (metal lityuma yaxındır) və təhlükəsizlik riskləri gətirəcək elektrolitin parçalanmasına səbəb olmaq asandır.
4. Litium ionunun daxil edilməsi və çıxarılması prosesində həcm çox dəyişir və dövrün sabitliyi zəifdir.
Karbon materialları ilə müqayisədə spinel tipli Li4Ti5012 əhəmiyyətli üstünlüklərə malikdir:
1. Sıfır gərginlikli materialdır və yaxşı dövriyyə performansına malikdir;
2. Boşaltma gərginliyi sabitdir və elektrolit litium batareyalarının təhlükəsizlik göstəricilərini yaxşılaşdıraraq parçalanmayacaq;
3. Karbon anod materialları ilə müqayisədə, litium titanat yüksək litium ion diffuziya əmsalı (2 * 10-8cm2 / s) malikdir və yüksək sürətlə yüklənə və boşaldıla bilər.
4. Litium titanatın potensialı təmiz metal litiumdan daha yüksəkdir və litium batareyalarının təhlükəsizliyini təmin etmək üçün əsas verən litium dendritləri yaratmaq asan deyil.
baxım dövrəsi
O, iki sahə effektli tranzistordan və xüsusi texniki xidmət üçün inteqrasiya olunmuş S-8232 blokundan ibarətdir.Həddindən artıq yüklənməyə nəzarət borusu FET2 və həddindən artıq boşalmaya nəzarət borusu FET1 dövrəyə ardıcıl olaraq qoşulur və batareyanın gərginliyi texniki xidmət IC tərəfindən nəzarət edilir və idarə olunur.Batareyanın gərginliyi 4.2V-ə yüksəldikdə, FET1 həddindən artıq doldurma texniki borusu söndürülür və doldurulma dayandırılır.Arızanın qarşısını almaq üçün ümumiyyətlə xarici dövrəyə gecikmə kondansatörü əlavə olunur.Batareya boşaldılmış vəziyyətdə olduqda, batareyanın gərginliyi 2,55-ə düşür.
Göndərmə vaxtı: 30 mart 2023-cü il