Экологически чистый зеленый аккумулятор - литиевая батарея

В 1860 году французский ученый Лешранш изобрел сухие батареи, чтобы открыть новую эру химической энергии. Материалом положительного электрода сухой батареи является диоксид марганца, углеродный стержень используется в качестве проводника положительного электрода, а отрицательный электрод представляет собой цинковую трубку, которая одновременно является отрицательным электродом и контейнером. Электролит представляет собой смесь хлорида цинка и хлорида аммония. Напряжение на клеммах сухой батареи 1,5 вольт. Более 100 лет сухие батареи приносят пользу людям в радиоприемниках, осветительных приборах, фонариках, калькуляторах и бытовой технике, а сегодня они являются незаменимым химическим источником энергии для повседневного использования. Однако, поскольку сухая батарея является первичной батареей, ее нельзя зарядить, и она выбрасывается, когда она разряжена, вызывая загрязнение окружающей среды. Изобретение литиевой батареи преодолевает недостатки сухой батареи и является восходящей звездой батареи.

Спрашиваю, какая в ноуте батарея установлена. Какое питание у мобильного телефона? Какой химический источник питания установлен в цифровой камере? Ответ один: это литиевая батарея. Самым ранним изобретателем литиевых батарей был великий изобретатель Эдисон, но из-за технических ограничений того времени (100 лет назад) и из-за того, что металлический литий был наиболее активным химическим элементом, Эдисон не мог создать батарею с практической ценностью. Только в 1973 году была произведена первая в мире литиевая батарея, имеющая практическую ценность. Первоначально литиевые батареи использовались только в кардиостимуляторах. Поскольку скорость саморазряда литиевых батарей чрезвычайно мала, напряжение разряда остается стабильным, так что кардиостимулятор можно использовать в течение длительного времени после имплантации в человеческое тело с помощью ножа. Например, аккумулятор не меняли более 10 лет. Благодаря изобретению литиевой батареи были спасены тысячи пациентов с сердечными заболеваниями, они вернулись к жизни и продлили свою жизнь.

С момента появления первого кардиостимулятора в 1966 году ему исполнилось более 40 лет. Сотни тысяч кардиостимуляторов были имплантированы в человеческое тело с помощью хирургических операций, что продлевает жизнь сердечных пациентов, является безопасным и надежным. Добро пожаловать. Источником питания кардиостимулятора изначально служила цинково-ртутная батарея. Эта батарея небольшого размера и долговечна, но в ней есть ртуть. В 1980 году кардиостимулятор из литий-йодной батареи в зарубежных странах имел срок службы более десяти лет. Он используется в качестве источника питания для кардиостимуляторов. Он не содержит ртути, не загрязняет окружающую среду, безопасен и надежен. Это Евангелие сердечных больных.

В 1973 году появление и применение литиевых батарей открыло новую эру химической энергии. Литиевые батареи обладают высокой плотностью энергии, малым весом и хорошей электропроводностью, а также не загрязняют окружающую среду. С момента своего создания он использовался в больших количествах, и это новый химический источник энергии. Чтобы разработать ряд продуктов с литиевыми батареями с лучшими характеристиками, были изучены различные материалы. Так что создавался беспрецедентный продукт. Например: литиевые батареи с диоксидом серы (Li-SO2) и литий-тионилхлоридные (Li-SOCl2) батареи. Его положительный активный материал также является растворителем электролита. Эта структура встречается только в неводных электролитах. Итак, почему литиевая батарея обладает такой большой мощностью, из какого материала она сделана и как она устроена? Почему у него такие превосходные характеристики по сравнению с другими батареями? Основное различие между оригинальной литиевой батареей и другими батареями заключается в том, что в качестве материала отрицательного электрода используется металлический литий или литиевый сплав, а литиевая батарея названа потому, что в ней используется металлический литий или литиевый сплав в качестве отрицательного электрода. Почему люди выбирают металлический литий в качестве отрицательного электрода? Причина в том, что литий находится в первой основной группе второго цикла химической таблицы Менделеева. Символ химического элемента лития в шаблоне эссе бумажного формата - это Li, электроотрицательность лития составляет 0,97, а стандартный потенциал электрода составляет -3,02 вольт. Среди всех металлов стандартный электродный потенциал лития самый отрицательный, поэтому применяется литий и другие вещества. Батарея имеет самое высокое напряжение среди всех металлов, то есть до 3,6 вольт. Обычная батарея (например, обычная сухая батарея-цинк-марганец) имеет напряжение всего 1,5 вольта. То есть напряжение литиевой батареи более чем в два раза выше, чем у нормальной батареи.

В 1992 году компания AD Sony успешно разработала литий-ионные аккумуляторы и успешно применила их в мобильных телефонах и ноутбуках. Вес и объем этих портативных электронных устройств значительно уменьшены, а время использования значительно увеличено. Поскольку литиевая батарея не содержит тяжелого металла, хрома, она не загрязняет окружающую среду. Настоящая зеленая батарея

Зеленая батарея без загрязнения

Характеристики литиевой батареи

Литиевая батарея не содержит тяжелых металлов, таких как кадмий, хром, свинец, ртуть и т. Д. Это зеленая батарея без загрязнения окружающей среды. Кроме того, литиевые батареи обладают следующими характеристиками:

1. Имеет высокое отношение веса к энергии и отношение объема к энергии: это означает, что литиевая батарея имеет небольшой вес и объем, но излучает большое количество электроэнергии. Используйте электрическую энергию в числителе, вес или объем в знаменателе. Из-за большого размера молекулы знаменатель мал, а соотношение большое. Например, литиевая батарея с такой же энергией, как и свинцово-кислотная, имеет вес и объем только в четверть от свинцово-кислотной батареи. Таким образом, литиевые батареи имеют легкий вес и большую мощность, и в будущем они неизбежно заменят громоздкие свинцово-кислотные батареи. 2. Саморазряд невелик и может храниться долгое время, что является самым выдающимся преимуществом аккумулятора;

3. Нет эффекта памяти. Литиевые батареи не обладают так называемым эффектом памяти никель-кадмиевых батарей, поэтому литиевые батареи не нужно разряжать при зарядке;

4. Долгая жизнь. В нормальных условиях работы количество циклов заряда и разряда литиевой батареи намного превышает 500 раз;

5. Может заряжаться быстро. Литиевые батареи обычно можно заряжать током от 0,5 до 1 раза, что сокращает время зарядки до 1-2 часов;

6. Может использоваться параллельно;

7. Поскольку аккумулятор не содержит элементов тяжелых металлов, таких как кадмий, карандаш и ртуть, он является экологически чистым и является наиболее совершенным экологически чистым аккумулятором в мире.

8. Широкий диапазон рабочих температур. Может работать от -55С до + 75С.

9. Стоимость высока. По сравнению с другими аккумуляторными батареями литиевые батареи более дорогие.

Механизм химической реакции литиевой батареи:

Есть много типов литиевых батарей. Более практичными литиевыми батареями являются: литиевые батареи с полифторированным графитом, литиевые батареи с диоксидом марганца, литиевые батареи с диоксидом серы и литий-тионилхлоридные батареи, а также литий-ионные батареи, разработанные Sony в 1992 году. Теперь с литием - в качестве примера взята батарея с полифторированным графитом. для иллюстрации механизма электрохимической реакции литиевой батареи:

Положительная реакция:

(CF) n + ne- = nC + nF

Отрицательная реакция:

nLi → nLi— + ne

Общий отклик батареи:

(CF) n + nLi → nC + nLiF

Литий-диоксид-марганцевые батареи - наиболее широко используемые и самые дешевые литиевые батареи. Он использует недорогой γ-MnO2 в качестве активного материала положительного электрода, растворенного в смешанном растворителе из пропиленкарбоната (ПК) и диметилоксиэтилена (ДМФ) в концентрации 1M. Их соотношение составляет: ПК: ДМФА = 1: 1.

Реакция батареи литиево-марганцевой батареи:

Отрицательная реакция: Li → Li ++ e

Реакция положительного электрода: MnO2 + Li + e → MnO2 (Li +)

Полная реакция батареи: Li + MnO2 → MnO2 (Li +)

Простая структура и другие типы

Конструкция литиевой батареи

Литиевая батарея имеет форму монеты, бутылки, кнопки и цилиндра. Внутренняя часть батареи имеет спирально-навитую структуру, а между положительным и отрицательным электродами проложена очень тонкая и высокопроницаемая полиэтиленовая пленка. Положительный электрод включает коллектор ионов лития, состоящий из диоксида лития и кобальта, и коллектор тока, состоящий из алюминиевой пленки. Отрицательный электрод состоит из коллектора ионов лития, состоящего из листового углеродного материала, и коллектора тока, состоящего из медной пленки. Внутренняя часть аккумулятора заполнена раствором органического электролита. Предохранительные клапаны и компоненты PTC также включены для защиты батареи от повреждения в ненормальных условиях и коротких замыканий на выходе.

На рисунке ниже показана конструкция цилиндрической литиевой батареи. Батарея представляет собой литиево-тионилхлоридную батарею.

Структурная схема литий-тионилхлоридной батареи

Ионная батарея мощная

Характеристики литий-ионных аккумуляторов

В 1992 году Sony (SONY) успешно открыла литий-ионную батарею и применила ее в качестве источника питания для ноутбуков и мобильных телефонов, чтобы открыть новую страницу химической энергии. Литий-ионные аккумуляторы доступны в виде жидких литий-ионных аккумуляторов и полимерных литий-ионных аккумуляторов. Среди них положительный электрод жидкой ионно-литиевой батареи представляет собой соединение лития LiCoO2 или LiMn204, а отрицательный электрод представляет собой соединение с интеркаляцией лития и углерода. Литий-ионный аккумулятор обладает такими преимуществами, как высокое рабочее напряжение, небольшой объем, легкий вес, высокая энергия, отсутствие эффекта памяти, небольшой саморазряд и длительный срок службы. Это идеальный источник энергии для развития 21 века. Подводя итог, литий-ионные аккумуляторы обладают следующими характеристиками:

1. Литий-ионная батарея с высокой плотностью энергии весит половину никель-кадмиевой или никель-водородной батареи такой же емкости, а ее объем составляет от 40% до 50% никель-кадмия и от 20% до 30% никель-водорода.

2. Высокое напряжение Литий-ионный аккумулятор работает при напряжении 3,7 В (в среднем), что эквивалентно трем никель-кадмиевым или никель-водородным аккумуляторным батареям, соединенным последовательно.

3. Не загрязняющие окружающую среду литиевые батареи не содержат вредных металлических веществ, таких как кадмий, свинец и ртуть.

4. Безлитиевые литий-ионные батареи не содержат металлического лития, поэтому на них не распространяются ограничения, налагаемые воздушным транспортом на пассажирских самолетах с литиевыми батареями.

5. Длительный срок службы при нормальных условиях, цикл заряда и разряда ионов лития может превышать 500 раз.

6. Для быстрой зарядки используется зарядное устройство постоянного тока и постоянного напряжения с номинальным напряжением 4,2 В для полной зарядки литий-ионного аккумулятора за один-два часа.

7. Литиевые батареи с длительным сроком службы необходимо полностью заряжать и хранить, и их можно хранить более полугода при 20 ° C.

Сухая батарея - это первичная батарея. При однократном использовании бумага будет выброшена. Для вторичной батареи срок службы является важным показателем для измерения производительности батареи. Аккумуляторная батарея заряжается и разряжается один раз и называется циклом. При определенной системе заряда и разряда количество раз, которое батарея подвергается зарядке и разряду до того, как ее емкость достигает определенного значения, называется циклом использования вторичной батареи. Литий-ионные аккумуляторы обладают отличными хранящими свойствами и длительным циклом работы. Одной из основных особенностей химического источника питания является то, что он может разряжать электричество, когда он используется, и он может накапливать электричество, когда он не используется. Так называемые характеристики хранения вторичных батарей (аккумуляторные батареи, называемые вторичными батареями, например, свинцовые батареи и литиевые батареи. Батарея, которая не может быть заряжена, является первичной батареей, такой как трехвитковая батарея производства Xiamen Battery Factory) . Многообещающие перспективы

Перспектива развития литий-ионного аккумулятора

Литий-ионные батареи широко используются в портативных устройствах, таких как ноутбуки, видеокамеры и средства мобильной связи, благодаря своим уникальным преимуществам в производительности.

В настоящее время разработанная литий-ионная батарея большой емкости прошла испытания в электромобилях и, как ожидается, станет основной движущей силой электромобилей в 21 веке и будет широко использоваться в аэрокосмической, спутниковой и энергетической отраслях.

Двумя условиями развития химических источников энергии являются: (1) удельная плотность энергии батареи высокая; (2) длительный срок хранения: герметичность и чрезвычайно низкая скорость саморазряда. Поскольку у литиевых батарей есть эти два условия, перспективы развития безграничны. В связи с развитием аэрокосмической техники, спутников, портативных компьютеров, мобильной связи (мобильных телефонов) и электромобилей возникли новые литиевые батареи.

Одна верхняя пара широко используется

Применение одноэлементной литиевой батареи

Одноэлементный литиевый аккумулятор имеет напряжение 3,6 вольт, которое может заменить источник питания на 3 вольта. Таким образом, только одна батарея может заменить обычную двухэлементную батарею, и она может обеспечивать питание небольших бытовых приборов, таких как радиоприемники, компьютеры и цифровые камеры, электронные часы и т. Д., Не только легкие, но и длительные использовать.

Перспективы электромобилей на литиевых батареях

С развитием литиевых батарей вот-вот появятся электромобили и автомобили с литиевыми батареями. В настоящее время электромобили на дорогах оснащены свинцовыми аккумуляторными батареями, а срок службы и количество зарядок и разрядок намного меньше, чем у литиевых. После установки литиевой батареи в электромобиль скорость его Mercedes значительно превысит скорость электромобиля со свинцовым аккумулятором. А вес аккумулятора можно уменьшить более чем вдвое. Проблема загрязнения окружающей среды отработанными батареями чрезвычайно важна. Например, в электромобилях используются свинцово-кислотные батареи, которые состоят из свинца, серной кислоты и других металлов и пластмасс. Тело громоздкое и содержит внутри большое количество свинца. Неорганические соли, которые выбрасываются произвольно, серьезно загрязняют почву и водные источники и выделяют пары свинца; нанести серьезный ущерб окружающей среде.

В связи с этим совершенно необходимо разработать новую практичную, экологичную и экологически чистую силовую батарею для замены свинцово-кислотных батарей. В этом контексте выделяются литий-ионные аккумуляторные батареи для электромобилей. Потому что в нем нет кадмия, свинца, ртути. Во время использования и производства загрязняющие вещества не образуются, что обеспечивает хорошее здоровье. Электромобили, заряженные литиевыми батареями, также имеют много преимуществ и становятся незаменимым средством передвижения для семьи. Самое главное преимущество - легкий вес. Многие потребители жалуются, что свинцово-кислотные батареи слишком громоздкие. Группа аккумуляторов имеет 20-30 кг, что тяжело переносить пожилым людям и детям. Литиевые батареи, как правило, весят семь килограммов, что составляет прежний вес 1M4, а срок службы в 3-4 раза больше, чем у обычных свинцово-кислотных аккумуляторов. Переедут старики и дети.

Идентификация литиевой батареи

Идентификация вторичных литиевых батарей в соответствии со стандартом IEC61960:

1. Логотип батареи состоит из 3 букв, за которыми следуют 5 цифр (цилиндрические) или цифры (квадрат).

2. Первая буква указывает на материал отрицательного электрода батареи.

3. Вторая буква указывает на материал положительного электрода батареи.

4. Третья буква указывает на форму батареи.

5. Цифровая цилиндрическая батарея имеет пять цифр, обозначающих диаметр и высоту батареи соответственно.

Например, CIRI8650 указывает, что материалом положительного электрода цилиндрической вторичной литиевой батареи является кобальт, имеющий диаметр 18 мм и высоту 65 мм.

ICP883448 указывает, что материалом положительного электрода квадратной вторичной литий-ионной батареи является кобальт, который имеет толщину 8 мм, ширину 34 мм и высоту 48 мм.

Страница содержит содержимое машинного перевода.