Как работают литий-ионные батареи - изготовление и использование

Литий-ионные батареи - это тип перезаряжаемых литиевых батарей, которые обычно используются в обычных потребительских устройствах. Эти элементы хорошо известны своей высокой плотностью энергии, а также другими полезными функциями, которые делают их надежными аккумуляторными технологиями.

Как делается литий-ионный аккумулятор?

Литий-ионные батареи обычно встречаются в некоторых обычных устройствах в нашей повседневной жизни. Однако все больше людей беспокоятся об их возможностях для предполагаемых устройств, а не о том, как эти батареи появились. Изготовление литий-ионной батареи не так сложно, как можно было бы подумать, потому что она включает в себя всего несколько промышленных процессов, которые применимы и к любой обычной батарее. Ниже приводится краткое описание того, как производятся батареи:

Шаг 1. Проектирование контейнера

Первым шагом будет разработка контейнера батареи, который также является базовой структурой элемента. Контейнер вмещает все содержимое ячейки, а также определяет размер батареи.

Шаг 2. Изготовление электродов.

Пока разрабатывается размер контейнера, электроды изготавливаются с использованием разных материалов для анода и катода. Анод изготовлен из углерода, а катод - из оксида металла.

Шаг 3. Проектирование сепаратора.

Обычно бумажную полоску сворачивают в небольшую трубку и запечатывают внизу. Затем он вставляется в середину батареи и используется как разделитель.

Шаг 4. Электролит

Затем аккумуляторный контейнер заполняется электролитом из литий-ионной соли в органическом растворителе, который обычно не является водным.

Шаг 5. Проектирование коллекторов.

Токосъемники впаиваются в нужную форму и фиксируются в ячейках.

Шаг 6. Упаковка

На данный момент аккумулятор готов, но все еще голый. Поэтому они запечатываются и обертываются предусмотренной оберткой и наклейками.

Где используются литий-ионные батареи?

Литий-ионные батареи находят широкое применение в реальном мире. Чаще всего его можно найти в обычных потребительских устройствах, таких как мобильные телефоны, ноутбуки и многие другие электронные устройства с батарейным питанием. Установлено, что они даже используются для питания важных и жизненно важных медицинских устройств, которым требуется стабильное и интенсивное энергоснабжение, чтобы поддерживать жизнь в опасности. Перейдите к другим изобретениям, например, в транспортном секторе, где они приводят в действие электромобили и лодки. Эти батареи используются для поддержания комфортной жизни в постоянном темпе с максимальной безопасностью и надежностью. Другие области применения этих батарей:

1. аварийное резервное питание или источник бесперебойного питания (ИБП)

2. электрические и гибридные автомобили

3. легкая морская электроника, такая как двигатели

4. накопитель солнечной энергии

5.Системы охранной сигнализации в отдаленных районах

6. системы наблюдения в отдаленных районах

7. портативные блоки питания

3.2V 20A Низкотемпературная батарея LiFePO4 -40℃ 3C Разрядная емкость ≥70% Температура зарядки: -20~45℃ Температура разрядки: -40~+55℃ пройти тест на иглоукалывание -40℃ максимальная скорость разряда: 3C

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ

Как работают литий-ионные аккумуляторы?

Что мы вообще знаем о литий-ионных батареях? Как и любой другой аккумулятор, он состоит из двух электродов: анода и катода, сепаратора и электролита. Электролит отвечает за перенос положительно заряженных ионов лития от анода к катоду и обратно через сепаратор. Анод обычно считается положительным электродом, а катод - отрицательным. Движение ионов лития создает внутри анода свободные электроны, которые, в свою очередь, создают заряд на положительном токосъемнике. Это заставляет электрический ток течь от назначенного токосъемника через электрическое устройство к коллектору отрицательного тока. Сепаратор используется для ограничения потока электронов внутри ячейки.

Во время зарядки / разрядки

Когда дело доходит до процессов разряда, ионы лития имеют тенденцию переносить ток внутри элемента от отрицательного электрода к положительному. Это осуществляется через неводный электролит, а также через разделительную диафрагму. Во время зарядки цепь зарядки имеет тенденцию выдавать более высокое напряжение, чем производит аккумулятор, заставляя ток заряда течь внутри элемента. Ток течет от положительного электрода к отрицательному. Обычно это направление, обратное течению тока для процесса разряда. Как только ионы лития оказываются на отрицательном электроде, они внедряются в пористый электродный материал посредством интеркаляции.

Порядок зарядки

Процесс зарядки литий-ионных аккумуляторов состоит из трех этапов, в которые входят:

8. постоянный ток

9. баланс

10. постоянное напряжение

Когда дело доходит до фазы постоянного тока, зарядное устройство имеет тенденцию подавать постоянный ток на батарею при увеличивающемся напряжении. Это происходит до тех пор, пока не будет достигнуто ограничение напряжения на ячейку.

Однако фаза баланса не требуется, если батарея сбалансирована. На этом этапе зарядное устройство имеет тенденцию циклически включать и выключать процесс зарядки. Это помогает снизить средний ток. В то время как это происходит, состояние заряда отдельных ячеек доводится до того же уровня с помощью схемы балансировки, пока, наконец, не будет сбалансирована вся батарея. Однако зарядные устройства, как правило, заряжают элементы по-разному. Например, некоторые устройства быстрой зарядки, как правило, пропускают этот этап, в то время как другие достигают его, заряжая каждую ячейку по отдельности.

В фазе постоянного напряжения зарядное устройство стремится подать напряжение, равное максимальному напряжению элемента, умноженному на количество элементов, подключенных последовательно к батарее. Этот процесс происходит постепенно, когда ток падает до 0, пока он не станет ниже стандартного порогового значения в 3% от предыдущего постоянного тока заряда. Подзарядка рекомендуется для литий-ионных элементов при падении напряжения ниже 4,05 В на элемент. Однако это следует делать один раз в 500 часов, как рекомендуют специалисты. Несоблюдение ограничений по току и напряжению элементов может привести к выходу из строя аккумулятора или взрыву.

Низкотемпературный прочный полимерный аккумулятор для ноутбука с высокой плотностью энергии Спецификация аккумулятора: 11,1 В 7800 мАч -40 ℃ 0,2 C разрядная емкость ≥80% Пыленепроницаемый, устойчивый к падению, антикоррозийный, антиэлектромагнитный

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ

Экстремальные температуры

Пределы температуры зарядки литий-ионных элементов обычно более жесткие, чем рабочие. Химические реакции в литий-ионной батарее, как правило, хорошо развиваются при повышенных температурах. Однако длительное воздействие таких температур имеет тенденцию постепенно сокращать срок службы батареи. Кроме того, литий-ионные аккумуляторы лучше заряжаются при низких температурах и даже позволяют производить быструю зарядку. Это происходит в диапазоне температур от 5 до 45 ° C. Рекомендуется заряжать литий-ионные элементы в этом диапазоне температур. Если вы решили заряжать литий-ионный аккумулятор в диапазоне низких температур от 0 до 5 ° C, рекомендуется уменьшить зарядный ток.

Во время зарядки при низких температурах небольшое повышение температуры выше среднего из-за внутреннего сопротивления элемента считается полезным. Однако высокие температуры во время процесса зарядки могут привести к ухудшению работы аккумулятора, а при экстремальных температурах производительность аккумулятора сильно ухудшится. При низких температурах внутреннее сопротивление ячеек имеет тенденцию к увеличению, и это может привести к более медленному и более продолжительному процессу зарядки. Литий-ионные батареи, предназначенные для обычных потребительских устройств, не следует заряжать при температуре ниже 0 ° C. Это связано с тем, что возможное гальваническое покрытие может иметь место на отрицательном электроде при подмерзании заряда, и это может оказаться постоянной проблемой. Для вашей безопасности и безопасности аккумулятора многие литий-ионные устройства нельзя заряжать при температуре в диапазоне 0–45 ° C.

Заключительные слова

Литий-ионные батареи кардинально меняют правила игры в аккумуляторных технологиях благодаря своим образцовым характеристикам в различных областях применения. Более подробная информация об этих батареях позволит вам максимально эффективно использовать их по назначению.