22 лет персонализации аккумуляторов
May 07, 2022 Вид страницы：172
В бытовой электронике широко используются литий-ионные аккумуляторы. Являясь одним из самых популярных типов аккумуляторов для портативной электроники, они имеют высокое отношение энергии к весу, высокое напряжение холостого хода, низкую скорость саморазряда и отсутствие эффекта памяти. Военные, электрические транспортные средства и аэрокосмические приложения используют литий-ионные батареи из-за их высокой плотности энергии.
Какой электрод используется в литий-ионной батарее в качестве анода
Анодные материалы должны соответствовать следующим критериям, чтобы быть пригодными для производства литий-ионных аккумуляторов:
●Пористость и проводимость превосходны.
●Легкий и долговечный, а цена низкая.
●Согласуйте напряжение с предпочтительным катодом.
В литий-ионных батареях анод или отрицательный электрод обычно изготавливается из графита, покрытого медной фольгой. Графит представляет собой кристаллическое твердое вещество с металлическим блеском и черно-серым цветом. Он обладает высокой проводимостью благодаря своей электронной структуре и может достигать 25 000 См/см2 в плоскости монокристалла.
Аноды для литий-ионных аккумуляторов почти всегда изготавливаются из графитового порошка. Графитовые материалы синтезируются (искусственный графит) или добываются из-под земли (природный графит), а затем тщательно обрабатываются перед обжигом на медной фольге в качестве анодов.
Поскольку графит может обратимо помещать ионы лития между своими многочисленными слоями, графит обычно используется в качестве активного материала в отрицательных электродах. Эта обратимая электрохимическая способность в батареях с оптимизированными электродами сохраняется в течение тысяч циклов. Однако для этого применения графитовая поверхность должна быть совместима с химическим составом литий-ионных аккумуляторов.
Преимущества и недостатки литий-ионных аккумуляторов
Некоторые преимущества литий-ионных аккумуляторов:
● Высокая плотность энергии
У литий-ионных аккумуляторов плотность энергии в два раза выше, чем у никель-кадмиевых, что делает их возможности зарядки намного более надежными, чем у других типов аккумуляторов. Это означает, что для обеспечения такого же количества энергии, как одна литий-ионная батарея, потребуется в два-три раза больше элементов никель-кадмиевой батареи. Это очень важно для таких устройств, как смартфоны, ноутбуки, электроинструменты и электромобили, потому что в идеале аккумулятор должен работать долго без подзарядки для удобства и практичности.
● Экономичный
Поскольку литий-ионные аккумуляторы существуют уже давно, стоимость их производства значительно снизилась. Кроме того, использование литий-ионных аккумуляторов для портативных устройств гораздо более рентабельно, поскольку они легко доступны и стоят намного дешевле.
● Непрерывное напряжение
Еще одним преимуществом литий-ионных аккумуляторов является их способность поддерживать постоянное напряжение. Литий-ионный аккумулятор будет успешно поддерживать фиксированное напряжение независимо от того, насколько интенсивным является использование или нагрузка. Это связано с тем, что напряжение, генерируемое каждым литий-ионным элементом, составляет примерно 3,6 вольта, что значительно выше, чем напряжение, генерируемое его альтернативами.
● Низкие эксплуатационные расходы
В отличие от других типов аккумуляторов, литий-ионные аккумуляторы не требуют особого ухода для продления срока службы — их не нужно перезаряжать и у них нет памяти. Для других аккумуляторов может потребоваться периодическая разрядка или долив аккумуляторной жидкости, чего можно избежать с литий-ионными аккумуляторами. Их не нужно заправлять, что делает их еще проще в использовании.
Некоторые из недостатков:
●Транспорт затруднен.
В последние годы недостаток литий-ионных аккумуляторов стал более выраженным. Многие авиакомпании запрещают перевозку литий-ионных аккумуляторов, ограничивая их перевозку кораблями. Эти литий-ионные аккумуляторы также должны храниться в ручной клади авиапассажиров.
Хотя, в случае положения безопасности, это может измениться со временем. С другой стороны, количество доступных аккумуляторов остается ограниченным, что является наиболее существенным недостатком литий-ионных аккумуляторов.
●Со временем производительность ухудшается
Несмотря на то, что литий-ионные аккумуляторы имеют длительный срок службы, их характеристики со временем меняются. Эффективность и производительность литий-ионных аккумуляторов также со временем ухудшаются. Кроме того, литий-ионные батареи могут ухудшить свои характеристики вне зависимости от того, используются они или нет. Фактор, связанный со временем, вызывает снижение нетрудоспособности в дополнение к использованию.
● Требуется более высокий уровень защиты.
Литий-ионные аккумуляторы менее долговечны, чем аккумуляторы других типов. Они требуют защиты от сильного перезаряда и разряда. Кроме того, литий-ионные аккумуляторы требуют безопасного обслуживания. В результате для каждой литий-ионной батареи требуется схема защиты, что является существенным недостатком для поддержания этих безопасных пределов.
Химия литий-ионных аккумуляторов
Катод, анод, электролит и сепаратор — четыре основных компонента литий-ионных аккумуляторов.
Каждый компонент литий-ионной батареи имеет решающее значение, поскольку батарея не будет работать, если один из них отсутствует.
Емкость и напряжение литий-ионной батареи определяются катодом. Химические реакции лития производят электричество в литий-ионном аккумуляторе. Вот почему в батарею вставлен литий, а пространство для лития называется «катодом».
Однако, поскольку литий в своей форме элемента нестабилен, он соединяется с кислородом с образованием оксида лития, который используется в качестве катода. Термин «активный материал» относится к материалу, который, подобно оксиду лития, вмешивается в электродную реакцию реальной батареи.
Подложка анода, как и катод, покрыта активным материалом. Активный материал в аноде позволяет электрическому току течь через внешнюю цепь, а также обеспечивает обратимое поглощение и испускание ионов лития, высвобождаемых из катода.
Ионы лития накапливаются в аноде, а не в катоде, когда батарея заряжена. Когда проводящий провод соединяет катод с анодом, ионы лития естественным образом текут обратно к катоду через электролит, а отделенные электроны (е-) движутся по проводу, вырабатывая электричество.
Ионы лития движутся через электролит, а электроны движутся по проводу, согласно объяснению катода и анода. Это ключ к способности батареи использовать электричество. Мы не сможем использовать электричество, если ионы будут протекать через электролит, и наша безопасность будет поставлена под угрозу. Компонентом, играющим эту критическую роль, является электролит. Между катодом и анодом он действует как канал для ионов лития. В электролите обычно используются материалы с высокой ионной проводимостью, чтобы ионы лития могли легко перемещаться вперед и назад.
Оставить сообщение
Мы скоро свяжемся с вами
