22 лет персонализации аккумуляторов
Dec 09, 2019 Вид страницы：665
Как устроены литий-ионные аккумуляторы?
Литий-ионные батареи состоят из так называемых ячеек. Каждая их ячейка состоит из трех компонентов; положительный электрод, отрицательный электрод и химический компонент, называемый электролитом, между положительным и отрицательным электродами.
Положительный электрод в ячейке изготовлен из оксида лития-кобальта. Отрицательный электрод выполнен из графита. Электролиты - это оксиды и сульфиды. Электролит должен иметь длительный срок хранения и обеспечивать высокую подвижность для ионов лития. Электролит может быть жидким, полимерным и твердотельным.
Как работает литиевая батарея?
Литий-ионные аккумуляторы имеют такой же рабочий механизм. Когда батарея заряжается, оксид лития-кобальта, «положительный электрод», отдает часть своих ионов лития, эти ионы перемещаются по электролиту к отрицательному электроду «графит» и там оседают. Батарея во время этого процесса накапливает энергию. После процесса зарядки и во время разрядки; Ионы лития снова движутся через электролит от отрицательного электрода к положительному, что, в свою очередь, производит энергию, питающую устройство, к которому прикреплен аккумулятор.
В отличие от обычных батарей, литий-ионные батареи имеют встроенные электронные контроллеры. Эти контроллеры регулируют заряд и разряд аккумуляторов. Эти контроллеры предотвращают перезарядку и перегрев, который в некоторых случаях может привести к взрыву литий-ионных батарей.
В процессе зарядки и разрядки литий-ионных аккумуляторов электроны движутся в направлении, противоположном движению ионов по внешнему контуру. Важно отметить, что электроны не проходят через сам электролит. Электролит является эффективным изолирующим барьером и не влияет на движение электронов.
Движение ионов в электролите и движение электронов по внешней цепи в противоположном направлении - это два взаимосвязанных процесса. Если одно из этих движений останавливается, другое останавливается. Когда батарея полностью разряжена и ионы перестают двигаться через электролит, электроны в то же время прекращают движение по внешней цепи. Вот почему вы теряете мощность в вашем устройстве.
Разряд происходит с большой скоростью, когда устройство работает от литий-ионного аккумулятора; однако разрядка также происходит, даже когда устройство выключено. Это один из недостатков литий-ионных аккумуляторов.
Подводя итог тому, как работает литий-ионный аккумулятор, можно сказать следующее:
Во время зарядки ионы лития текут от положительного электрода к отрицательному электролиту.
Электроны также текут от положительного электрода к отрицательному по внешней цепи.
Электроны и ионы объединяются на отрицательном электроде и осаждают там литий.
Когда поток ионов прекращается, аккумулятор полностью заряжается и готов к использованию.
В процессе разряда ионы возвращаются через электролит. Обратно течет от отрицательного электрода к положительному. Электроны текут от отрицательного электрода к положительному, но по внешней цепи. Этот процесс обеспечивает питание вашего устройства.
Когда все ионы внутри батареи перемещаются назад, батарея полностью разряжается, и ее необходимо снова зарядить.
Как сделать литий-ионный аккумулятор?
Для создания литий-ионного аккумулятора нужно выполнить несколько простых шагов:
Подготовка электрода
На этом этапе материал, который будет нанесен на анод и катод, смешивается и подготавливается.
Металлическое сырье, в основном алюминий, загружается в машину для нанесения покрытий.
Затем наносятся тонкие слои лития и углерода и добавляются в машину.
В ходе непрерывного процесса материал подается в печь, где обрабатывается углерод.
После процесса печи продукт подается на две отдельные линии, где изготавливаются анод и катод, каждая из которых имеет свою собственную линию.
После изготовления электродов (анода и катода) их подают в машину, где они сплющиваются до тонких слоев, чтобы их можно было сгибать.
Заключительным этапом этого процесса является процесс резки, при котором электроды обрезаются до нужной ширины, указанной производителем.
Создание электрода
В этом процессе электроды берутся и раскатываются до нужного размера.
Как только анод и катод обрезаны до идеального размера, они подбираются парами точно равных размеров.
После этого между ними вставляется тонкий слой (разделитель).
Все три слоя (анод, катод и разделитель) складываются вместе на полуавтоматической машине.
Введение электролита
После подготовки электродов на предыдущем шаге. Корпус для них изготовлен.
Для изготовления корпусов электродов используются пластмассы или ПВХ.
Затем в эти корпуса вставляются электроды.
Они термически свариваются с трех сторон, а четвертая сторона остается открытой.
Через открытую сторону электролит подается на всю установку.
После этого открытая сторона герметизируется.
Теперь у вас есть литий-ионный аккумулятор, готовый к первой зарядке.
Однако есть некоторые проблемы, с которыми сталкивается производство литий-ионных батарей. Стоимость производства литий-ионных аккумуляторов в больших масштабах настолько высока, что производители не могут быстрее осуществить эту мечту.
Если мы посмотрим на автомобильный рынок и электромобили, то стоимость литий-ионных аккумуляторов намного выше, чем может принять этот рынок. Дело в том, что электромобили еще не достигли точки, чтобы заменить обычные автомобили. Они все равно дороже.
Снижение затрат возможно за счет так называемой оптимизации производственных схем.
Еще один способ снижения затрат - это замена электролита NMP внутри литий-ионных аккумуляторов на воду. Стоимость воды как растворителя ничтожна по сравнению с компаундом NMP. Кроме того, вода негорючая и не имеет горючих паров, что делает ее более безопасным выбором, чем NMP. Проблема, с которой сталкиваются производители воды, заключается в том, что вода является полярным растворителем, а в батарее требуется неполярный растворитель, такой как NMP. Однако превратить воду в неполярный растворитель можно с помощью некоторых химических реакций и добавок к ней.
Сейчас исследования сосредоточены на том, как снизить стоимость литий-ионных аккумуляторов. Мы прогнозируем, что будущее возлагает большие надежды, и почти стоимость будет настолько минимальной, что литий-ионные батареи будут использоваться повсюду, от простого пульта дистанционного управления до самолета.
Оставить сообщение
Мы скоро свяжемся с вами
