22 лет персонализации аккумуляторов
APR 16, 2020 Вид страницы：495
Литий-ионный аккумулятор на сегодняшний день является лучшим из всех аккумуляторов. Именно наши устройства позволяют нашим мобильным телефонам и ноутбукам менять способ работы и общаться с друзьями, коллегами, продавцами и даже с незнакомцами. Мы можем поговорить с матерью менее чем за час из-за того, что наши смартфоны потребляют энергию, смотреть видео, отправлять текстовые сообщения своим товарищам, слушать музыку, покупать пару обуви в Интернете, получать указания по навигации и делать несколько фотографий в течение дня. Время работы наших смартфонов меньше часа. Все это возможно благодаря прогрессу и новым технологиям, которые развиваются день ото дня. Одной из последних технологий в мире аккумуляторов является литий-ионный аккумулятор, который в дальнейшем перерабатывается, чтобы облегчить состояние нашей печени в ближайшие годы.
В этой статье мы поговорим о химическом анализе литий-ионных аккумуляторов.
Какие химические вещества содержатся в литиевой батарее?
Анодом (положительным электродом), который чаще всего используется на рынке, является графит. Отрицательный электрод, который обычно называют катодом, обычно состоит из одного из трех материалов: оксида с покрытием (например, оксида кобальта), полианиона (например, фосфата лития-железа) или шпинели (например, оксида лития-марганца). Кроме того, для завершения реакции в батарее также используется раствор электролита. Это химические вещества, которые обычно используются в литий-ионных аккумуляторах.
Как следует из названия, реакция управления аккумулятором запускается ионами лития (Li +). Оба электрода литий-ионных элементов состоят из материалов, которые могут интеркалировать или «поглощать» ионы лития (что-то вроде гидрид-ионов NiMH аккумулятора). Интеркаляция происходит, когда ионы нагруженного элемента можно «носить» в структуре материала-хозяина без значительного ее нарушения. В структуре анода ионы лития в литий-ионной батарее «привязаны» к фотону. Когда батарея разряжается, интеркалированные ионы лития высвобождаются из анода, которые затем абсорбируются (интеркалируются) в катоде раствором электролита.
Литий-ионный аккумулятор запускается в полностью разряженном состоянии: все ионы лития внутри катода интеркалированы, и его химический состав еще не генерирует электричество. Перед использованием зарядного устройства его необходимо зарядить. Как только батарея заряжена, катод запускает реакцию окисления, которая приводит к потере отрицательных электронов. Такое же количество интеркалированных положительно заряженных ионов лития растворяется в растворе электролита, чтобы сохранить баланс заряда в катоде. Идем к аноду, где графит их вкрапляет. Эта реакция также помещает электроны в графитовый анод, чтобы «завершить» ион лития.
Как работают литиевые батареи? Что это за химия?
Как и любая другая батарея, один или несколько отсеков для выработки энергии, называемых ячейками, состоят из перезаряжаемой литий-ионной батареи. По сути, три элемента каждой ячейки: положительный (подключен к положительной или положительной клемме батареи), отрицательный (подключен к отрицательной или отрицательной клемме) электрод, а в литиевой батарее между ними используются химические вещества, называемые электролитом. Отрицательный электрод обычно изготавливается из оксида лития-кобальта или фосфата лития-железа в недавно установленных батареях (LiFePO4). Положительный электрод обычно изготавливается из углерода (графита) и различается в зависимости от батареи. Но базовое понимание того, как работает аккумулятор, слишком важно для понимания.
То же самое касается всех литий-ионных аккумуляторов. Отрицательный электрод из оксида лития-кобальта отдает часть ионов лития, которые переходят к положительному графитовому электроду через электролит и остаются там. В течение этого цикла аккумулятор потребляет и накапливает энергию. Когда батарея разряжается, ионы лития возвращаются к положительному электроду через электролит и вырабатывают энергию, питающую батарею. В любом случае электроны мигрируют к ионам по внешнему контуру в противоположном направлении. Электроны не проходят через электролиты, что касается электронов, это изолирующий барьер.
Ионы (через электролит) и электроны (в другом направлении по внешней цепи) перемещаются вместе, и другие процессы останавливаются, если таковые имеются. Если вы остановите движение ионов через электролит, электроны тоже не смогут двигаться - вы потеряете контроль, так как батарея полностью разрядится. Точно так же поток электронов прекращается, когда вы выключаете то, что питает батарею, поток ионов. Батарея перестает разряжаться с высокой скоростью (но продолжает разряжаться, даже если устройство было снято, с очень низкой скоростью).
По сравнению с простыми батареями, литий-ионные элементы управления управляют процессами зарядки и разрядки. Мы избегаем перезарядки и перегрева, которые при определенных обстоятельствах могут привести к взрыву литий-ионных аккумуляторов.
Сколько лития в литиевой батарее?
Для аккумуляторных батарей используются различные химические вещества, которые разделяются на совершенно разные реакции. Основное отличие состоит в том, что химические реакции в перезаряжаемой батарее обратимы: реакции меняются по очереди, когда тело разряжается и батарея потребляет электричество; реакции идут в противоположных направлениях, когда батарея заряжена и она поглощает электричество. Такие химические реакции могут происходить сотни раз в обоих направлениях, а стандартные аккумуляторные батареи обеспечивают от 2 до 3-10 лет полезного срока службы (в зависимости от того, как часто и насколько хорошо).
Семейство различных литий-металлов, включая различные катоды и электролиты и полностью металлический литий в качестве анода, относится к термину «литиевая батарея». Батарея потребляет от 0,15 до 0,3 кг лития на 1 кВт · ч в батарее, что значительно меньше, но очень опасно и не может использоваться без защитного оборудования, поскольку они могут легко взорваться, если с ними не обращаться должным образом. Однако в литий-ионных батареях не используется «чистый литий», который представляет собой оксид лития. Для производства интеркаляционных бактерий в литий-ионных элементах используются соли лития для получения энергии. Кроме того, если вы хотите узнать количество лития, которое используется в батарее, вы можете прочитать инструкции, размещенные на батарее, или руководство, чтобы получить более подробные сведения.
Оставить сообщение
Мы скоро свяжемся с вами
