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Características da bateria de carbonato de lítio

2021-11-04 10:35:32

lithium carbonate battery

 

Características do Bateria de carbonato de lítio

Bateria de iões de lítio: Uma bateria secundária (bateria recarregável) que depende principalmente do movimento de íons de lítio entre os eletrodos positivos e negativos. No processo de carga e descarga, Li é embutido e desembutido para frente e para trás entre os dois eletrodos: ao carregar, Li é destacado do eletrodo positivo e embutido no eletrodo negativo através do eletrólito, e o eletrodo negativo está em um estado rico em lítio; o oposto é verdadeiro durante a descarga.

As baterias de lítio são divididas em baterias de lítio e baterias de iões de lítio. Telefones celulares e laptops usam baterias de íon-lítio, comumente conhecidas como baterias de íon-lítio. As baterias geralmente usam materiais contendo lítio como eletrodos, que é o representante das modernas baterias de alto desempenho. No entanto, as baterias de lítio reais raramente são usadas em produtos eletrônicos diários devido ao seu alto risco.

As baterias do telefone móvel são geralmente baterias de íon-lítio. A bateria de íon de lítio é composta de eletrodo positivo, eletrodo negativo, diafragma e eletrólito. Os eletrodos positivos e negativos são infiltrados no eletrólito, e o íon de lítio se move entre os eletrodos positivos e negativos com o eletrólito como meio para realizar a carga e descarga da bateria. Para evitar o curto-circuito dos eletrodos positivos e negativos através do eletrólito, os eletrodos positivos e negativos precisam ser separados por um diafragma.

A fim de aumentar a densidade de energia da bateria, os fabricantes de telefones celulares usam um diafragma mais fino para armazenar mais eletricidade em um volume limitado. A diminuição da espessura aumenta a dificuldade da produção do diafragma, que é fácil de causar defeitos de qualidade, de modo que o diafragma não pode efetivamente isolar os eletrodos positivos e negativos, o que leva ao curto-circuito e à explosão da bateria.

A bateria de iões de lítio foi desenvolvida pela Sony do Japão em 1990. Ele incorpora íons de lítio em carbono (coque de petróleo e grafite) para formar eletrodos negativos (as baterias tradicionais de lítio usam ligas de lítio ou lítio como eletrodos negativos). LixCoO2 é comumente usado como material catódico, LixNiO2 e LixMnO4 também são usados, e LiPF6 dietilenocarbonato (EC) dimetilcarbonato (DMC) é usado como eletrólito.

Coque de petróleo e grafite como materiais anódicos não são tóxicos e têm recursos suficientes. O íon de lítio é incorporado ao carbono, que supera a alta atividade do lítio e resolve os problemas de segurança da bateria de lítio tradicional. O LixCoO2 positivo pode atingir um nível mais alto no desempenho e na vida útil da carga e da descarga, de modo que o custo seja reduzido. Em suma, o desempenho abrangente da bateria de iões de lítio é melhorado. Espera-se que as baterias de íon-lítio ocupem um grande mercado no século XXI.

A fórmula de reação da bateria secundária de íon de lítio durante a carga e descarga é LiCoO2 C = Li1-xCoO2 LixC

As baterias de iões de lítio são facilmente confundidas com os seguintes dois tipos de baterias:

(1) Bateria de lítio: Usando lítio de metal como eletrodo negativo.

(2) Bateria de iões de lítio: Use eletrólito orgânico líquido não aquoso.

(3) Baterias de polímero de iões de lítio: Use polímeros para gelar solventes orgânicos líquidos ou use eletrólitos totalmente sólidos diretamente. Materiais de carbono semelhantes a grafite são geralmente usados como eletrodos negativos para baterias de íon-lítio.

 

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Em 1970 , M.S.Whittingham da Exxon usou sulfeto de titânio como material catódico e metal de lítio como material negativo para fazer a primeira bateria de lítio. O material catódico da bateria de lítio é dióxido de manganês ou cloreto de tionila, e o eletrodo negativo é lítio. Depois que a bateria é montada, a bateria tem uma tensão e não precisa ser recarregada. A bateria de iões de lítio (Li-ionBatteries) é desenvolvida a partir da bateria de lítio. Por exemplo, as baterias de botão usadas nas câmeras costumavam ser baterias de lítio. Este tipo de bateria também pode ser recarregada, mas o desempenho do ciclo não é bom, no ciclo de carga e descarga, é fácil formar cristais de lítio, resultando em um curto-circuito dentro da bateria, então este tipo de bateria é geralmente proibido de carregamento.

Em 1982 , R.R.Agarwal e J.R.Selman do Illinois Institute of Technology (theIllinoisInstituteofTechnology) descobriram que o íon de lítio tem a propriedade de intercalar o grafite. O processo é rápido e reversível. Ao mesmo tempo, os riscos de segurança das baterias de lítio feitas de metal lítio têm atraído muita atenção, então as pessoas tentam usar as características do íon de lítio embutido em grafite para fazer baterias recarregáveis. O primeiro eletrodo de grafite de íon de lítio disponível foi produzido com sucesso por teste pela Bell Laboratories.

Em 1983 , M.Thackeray e J.Goodenough descobriram que o espinel de manganês é um excelente material catódico com baixo preço, estabilidade e excelente condutividade elétrica e de lítio. Sua temperatura de decomposição é alta e sua oxidabilidade é muito menor do que a do cobalto lítio. Mesmo se houver um curto-circuito e sobrecarga, pode evitar o perigo de combustão e explosão.

Em 1989 , A.Manthiram e J.Goodenough descobriram que eletrodos positivos com ânions polimerizados produzem tensões mais altas.

Em 1992 , A Sony Company of Japan inventou a bateria de lítio com material de carbono como eletrodo negativo e composto contendo lítio como eletrodo positivo. No processo de carregamento e descarga, não há metal lítio, apenas íon de lítio, esta é a bateria de iões de lítio. Posteriormente, as baterias de íon-lítio revolucionaram a face dos eletrônicos de consumo. Este tipo de bateria, que usa cobalto de lítio como material catódico, ainda é a principal fonte de alimentação de dispositivos eletrônicos portáteis.

 

Em 1996 , Padhi e Goodenough descobriram que o fosfato com estrutura de olivina, como o fosfato de ferro e lítio (LiFePO4), é mais seguro do que os materiais catódicos tradicionais, especialmente resistentes a altas temperaturas, e sua resistência à sobrecarga é muito melhor do que a dos materiais tradicionais de bateria de íon-lítio.

Ao longo da história do desenvolvimento da bateria, Podemos ver as três características do atual desenvolvimento da indústria de baterias no mundo:

 

Primeiro , O rápido desenvolvimento de baterias verdes, incluindo baterias de iões de lítio, baterias Ni-MH, etc.;

Segundo , A transformação de baterias primárias em baterias, que está em linha com a estratégia de desenvolvimento sustentável;

Terceiro , A bateria está se desenvolvendo ainda mais na direção de pequenas, leves e finas. Entre as baterias recarregáveis comerciais, as baterias de íon-lítio têm a maior energia específica, especialmente as baterias de íon-lítio de polímero, que podem realizar o afinamento das baterias recarregáveis. É precisamente porque a energia específica do volume e a energia específica da massa da bateria de iões de lítio é alta, recarregável e livre de poluição, e tem três características principais do atual desenvolvimento da indústria de baterias, por isso tem um rápido crescimento nos países desenvolvidos. O desenvolvimento do mercado de telecomunicações e informação, especialmente o uso extensivo de telefones celulares e notebooks, trouxe oportunidades de mercado para baterias de íon-lítio. A bateria de íon-lítio de polímero na bateria de íon-lítio substituirá gradualmente a bateria de íon-lítio de eletrólito líquido e se tornará a corrente principal da bateria de íon-lítio devido à sua vantagem única em segurança. A bateria de iões de lítio de polímero é conhecida como "a bateria do século 21", que abrirá uma nova era de bateria de armazenamento e sua perspectiva de desenvolvimento é muito otimista.

Em março de 2015, Sharp no Japão e o professor Gong Tanaka da Universidade de Kyoto desenvolveram com sucesso uma bateria de íon-lítio com uma vida útil de até 70 anos. A bateria de íon-lítio de longa duração produzida por teste tem um volume de 8 centímetros cúbicos e pode ser carregada e descarregada 25.000 vezes. E a Sharp disse que após a carga e descarga reais de 10.000 vezes, o desempenho da bateria de íon-lítio de longa duração ainda é estável.

 

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Concha de aço/concha de alumínio/cilindro/embalagem flexível série:

(1) materiais ativos de eletrodo positivo são geralmente manganato de lítio ou cobalto de lítio, materiais de manganato de cobalto de níquel de lítio, enquanto as bicicletas elétricas geralmente usam manganato de cobalto de níquel de lítio (comumente conhecido como ternário) ou ternário uma pequena quantidade de manganato de lítio. O manganato de lítio puro e o fosfato de ferro de lítio desaparecem gradualmente devido ao seu grande tamanho, baixo desempenho ou alto custo. O fluido do eletrodo condutor usa folha de alumínio eletrolítico com uma espessura de 10 Mel / 20 μ m.

(2) diafragma-Um filme de polímero especialmente formado com uma estrutura microporosa que permite que os íons de lítio passem livremente, mas os elétrons não podem passar.

(3) o eletrodo negativo-o material ativo é grafite, ou carbono com estrutura de grafite semelhante, e o coletor de corrente condutora usa folha de cobre eletrolítico com uma espessura de 7-15 mícrons.

(4) Solvente eletrólito-carbonato orgânico dissolvido com hexafluorofosfato de lítio e eletrólito de gel para polímero.

(5) revestimento da bateria-dividido em revestimento de aço (tipo quadrado é raramente usado), revestimento de alumínio, revestimento de ferro niquelado (uso de bateria cilíndrica), filme de alumínio-plástico (embalagem flexível), etc., bem como a tampa da bateria, que também é a extremidade dianteira positiva e negativa da bateria.

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