Каковы виды использования литиевых батарей?

Литиевые батареи используются в самых разных приложениях, таких как мобильные телефоны / планшеты / ноутбуки / фонарики / цифровые фотоаппараты / цифровые продукты / светодиодные фонарики / лазерные фонарики / фонари для наружного освещения / инженерное освещение Лампы / минеральные лампы / аварийные фонари / электрические игрушки / игровые автоматы / самолет с дистанционным управлением / электроинструменты / беспроводная бытовая техника / электрические велосипеды / электрические прогулочные автомобили / портативное аудио / цифровое видео / инструменты для балансировки транспортных средств, скутеры. Они также могут использоваться в автомобилях, таких как электромобили, пусковая мощность, также может использоваться в накопителях энергии в энергосистеме.

«Литиевая батарея» - это тип батареи, в которой в качестве материала отрицательного электрода используется металлический литий или литиевый сплав, а также используется неводный раствор электролита. Литий-металлические батареи были впервые предложены и изучены Гилбертом Н. Льюисом в 1912 году. В 1970-х годах MSWhittingham предложил и начал исследования литий-ионных батарей. Из-за очень активных химических свойств металлического лития обработка, хранение и использование металлического лития очень требовательны к окружающей среде. Поэтому литиевые батареи давно не использовались. С развитием науки и техники литиевые батареи стали мейнстримом.

Литиевые батареи можно условно разделить на две категории: литий-металлические батареи и литий-ионные батареи. Литий-ионные батареи не содержат металлического лития и являются перезаряжаемыми. Литий-металлический аккумулятор пятого поколения для аккумуляторных батарей появился на свет в 1996 году. Его безопасность, удельная емкость, скорость саморазряда и соотношение цены и качества лучше, чем у литий-ионных аккумуляторов. Из-за собственных высоких технических требований только несколько компаний в стране производят такие литий-металлические батареи.

Литий-металлический аккумулятор:

Литий-металлический аккумулятор обычно представляет собой аккумулятор, использующий диоксид марганца в качестве материала положительного электрода, металлический литий или его металлический сплав в качестве материала отрицательного электрода и неводный раствор электролита.

Основной принцип литиевой батареи

Реакция разряда: Li + MnO2 = LiMnO2

Литий-ионный аккумулятор:

Литий-ионная батарея обычно представляет собой батарею, в которой в качестве материала положительного электрода используется оксид металла из литиевого сплава, в качестве материала отрицательного электрода - графит, а также неводный электролит.

На заряженном положительном электроде происходит реакция:

LiCoO2 == Li (1-x) CoO2 + XLi ++ Xe- (электрон)

На зарядном отрицательном электроде происходит реакция:

6C + XLi ++ Xe- = LixC6

Общая реакция аккумуляторной батареи: LiCoO2 + 6C = Li (1-x) CoO2 + LixC6

Положительный электрод

Катодный материал: существует множество дополнительных катодных материалов, и в большинстве основных продуктов используется фосфат лития-железа. Сравнение различных катодных материалов:

LiCoO2

3,7 В

140 мАч / г

Li2Mn2O4

4,0 В

100 мАч / г

LiFePO4

3,3 В

100 мАч / г

Li2FePO4F

3,6 В

115 мАч / г

Реакция положительного электрода: ионы лития внедряются во время разряда, а ионы лития деинтеркалируются во время зарядки. При зарядке: LiFePO4 → Li1-xFePO4 + xLi ++ xe-разряд: Li1-xFePO4 + xLi ++ xe- → LiFePO4.

Отрицательный электрод

Материал анода: чаще всего используется графит. Новое исследование показало, что титанат может быть лучшим материалом.

Реакция отрицательного электрода: ионы лития деинтеркалируются во время разряда, а ионы лития внедряются во время зарядки.

При зарядке: xLi ++ xe- + 6C → LixC6

При разряде: LixC6 → xLi ++ xe- + 6C

Редактор ранней разработки

Литиевые батареи впервые были использованы в кардиостимуляторах. Литиевая батарея имеет очень низкую скорость саморазряда и постоянное напряжение разряда, поэтому кардиостимулятор, имплантированный в человеческое тело, может работать в течение длительного времени без подзарядки. Литиевые батареи обычно имеют номинальное напряжение выше 3,0 В, что делает их более подходящими для использования в качестве источников питания интегральных схем. Батареи из диоксида марганца широко используются в калькуляторах, цифровых фотоаппаратах и часах.

Чтобы создать более совершенные сорта, были изучены различные материалы, чтобы создать беспрецедентный продукт.

В 1992 году Sony успешно разработала литий-ионные аккумуляторы. Его практичность значительно уменьшила вес и объем портативных электронных устройств, таких как мобильные телефоны, ноутбуки и калькуляторы.

Редактор процесса разработки

1. В 1970-х годах компания Exxon MSWhittingham использовала сульфид титана в качестве материала положительного электрода и металлический литий в качестве материала отрицательного электрода для изготовления первой литиевой батареи.

2. В 1980 году Дж. Гуденаф обнаружил, что кобальтат лития можно использовать в качестве материала положительного электрода для литий-ионных батарей.

3. В 1982 году Р.Р.Гарвал и Дж.Рселман из Технологического института Иллинойса обнаружили, что ионы лития обладают свойством встраиваться в графит. Этот процесс быстрый и обратимый. В то же время литиевая батарея, сделанная из металлического лития, привлекла большое внимание, поэтому люди пытались создать перезаряжаемую батарею, используя характеристики встроенного литий-ионного графита. Первый доступный литий-ионный графитовый электрод был успешно произведен Bell Labs.

4. В 1983 г. М. Теккерей и Дж. Гуденаф обнаружили, что марганцевая шпинель является прекрасным катодным материалом с низкой стоимостью, стабильностью, отличной проводимостью и литиеводействующими свойствами. Температура разложения высока, а степень окисления намного ниже, чем у кобальтата лития. Даже при коротком замыкании или перезарядке можно избежать риска возгорания и взрыва.

5. В 1989 г. А. Мантирам и Дж. Гуденаф обнаружили, что положительный электрод с полимерным анионом будет производить более высокое напряжение.

6. В 1991 году Sony выпустила первый коммерческий литий-ионный аккумулятор. Впоследствии литий-ионные батареи произвели революцию в потребительской электронике.

7. В 1996 году Пади и Гуденаф обнаружили, что фосфаты со структурой оливина, такие как фосфат лития-железа (LiFePO4), превосходят традиционные катодные материалы и стали основными катодными материалами.

В связи с широким распространением цифровых продуктов, таких как мобильные телефоны, ноутбуки и т. Д., Литий-ионные аккумуляторы широко используются в таких продуктах с отличными характеристиками и постепенно развиваются в других областях применения продуктов. В 1998 году Тяньцзиньский научно-исследовательский институт энергетики начал промышленное производство литий-ионных батарей. Обычно литий-ионные батареи называют литиевыми батареями, но эти две батареи не одно и то же. Литий-ионные батареи стали мейнстримом.

Страница содержит содержимое машинного перевода.