La mayoría de la gente sabe que la batería de litio tiene una larga vida útil y una característica de carga más rápida. Pero, ¿qué es la batería de iones de litio? ¿Cuál es la ventaja de la tecnología de litio en comparación con la batería de plomo ácido? ¿Cuánto dura una batería de litio? Aquí está el Conocimiento que usted puede querer saber. ¡Vamos a sumergirnos!
¿Qué es una batería de iones de litio?
Baterías de iones de litio se componen principalmente de cuatro materiales: material de electrodo positivo, material de electrodo negativo, separador y electrolito.
La “batería de litio” es un tipo de batería que utiliza metal de litio o aleación de litio como material del electrodo negativo y utiliza una solución electrolítica no acuosa. En 1912, Gilbert N. Lewis propuso y estudió por primera vez la batería de metal de litio. En la década de 1970, MS WhitTIngham propuso y comenzó a estudiar las baterías de iones de litio. Debido a las propiedades químicas muy activas del metal de litio, el procesamiento, el almacenamiento y el uso del metal de litio tienen requisitos ambientales muy altos. Por lo tanto, las baterías de litio no se han utilizado durante mucho tiempo. Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología, las baterías de litio se han convertido en la corriente principal. Las baterías de litio se pueden dividir aproximadamente en dos categorías: baterías de metal de litio y baterías de iones de litio. Las baterías de iones de litio no contienen litio en estado metálico y son recargables. La quinta generación de baterías recargables, las baterías de metal de litio, nació en 1996, y su seguridad, capacidad específica, tasa de autodescarga y relación rendimiento-precio son mejores que las baterías de iones de litio.
En 1970, MS WhitTIngham de Exxon utilizó sulfuro de titanio como material del electrodo positivo y litio metálico como material del electrodo negativo para fabricar la primera batería de litio. El material del electrodo positivo de la batería de litio es dióxido de manganeso o cloruro de tionilo, y el electrodo negativo es litio. Después de ensamblar la batería, la batería tiene voltaje y no necesita cargarse. Las baterías de iones de litio se desarrollan a partir de baterías de litio. Por ejemplo, las pilas de botón que se usaban en las cámaras en el pasado eran baterías de litio. Este tipo de batería también se puede cargar, pero el rendimiento del ciclo no es bueno. Los cristales de litio se forman fácilmente durante el ciclo de carga y descarga, lo que provoca un cortocircuito dentro de la batería. Por lo tanto, la carga de este tipo de batería está generalmente prohibida.
En 1980, J. Goodenough descubrió que el óxido de litio y cobalto se puede utilizar como material catódico para baterías de iones de litio.
En 1982, RRAgarwal y JRSelman del Instituto Tecnológico de Illinois (Illinois Institute of Technology) descubrieron que los iones de litio tienen las características del grafito intercalado, que es rápido y reversible. Al mismo tiempo, los riesgos de seguridad de las baterías de litio hechas de metal litio han llamado mucho la atención. Por lo tanto, la gente ha intentado utilizar las características de los iones de litio incrustados en el grafito para fabricar baterías recargables. El primer electrodo de grafito de iones de litio utilizable se produjo con éxito en los laboratorios Bell.
En 1983, M. Thackeray, J. Goodenough y otros encontraron que la espinela de manganeso es un excelente material de cátodo, con bajo precio, estabilidad y excelente conductividad eléctrica y conductividad de litio. Su temperatura de descomposición es alta y su propiedad oxidante es mucho más baja que la del óxido de litio y cobalto. Incluso si se produce un cortocircuito o una sobrecarga, se puede evitar el peligro de quemaduras y explosiones.
En 1989, A.Manthiram y J.Goodenough descubrieron que un electrodo positivo con un anión polimérico produciría un voltaje más alto.
En 1992, Sony Corporation de Japón inventó una batería de litio con un material de carbono como electrodo negativo y un compuesto que contiene litio como electrodo positivo. Durante el proceso de carga y descarga, no hay litio metálico, solo iones de litio. Esta es una batería de iones de litio. Posteriormente, las baterías de iones de litio revolucionaron la cara de la electrónica de consumo. Las baterías que utilizan óxido de cobalto y litio como material de electrodo positivo siguen siendo la principal fuente de energía para dispositivos electrónicos portátiles.
En 1996, Padhi y Goodenough descubrieron que los fosfatos con estructura de olivino, como el fosfato de hierro y litio (LiFePO4), son más seguros que los materiales de cátodo tradicionales, especialmente la resistencia a altas temperaturas, y su resistencia a la sobrecarga supera con creces la de los materiales tradicionales de baterías de iones de litio. Por lo tanto, se ha convertido en el material de cátodo de batería de litio convencional actual para descarga de alta corriente. A lo largo de la historia del desarrollo de baterías, podemos ver tres características del desarrollo actual de la industria mundial de baterías. Uno es el rápido desarrollo de baterías ecológicas y respetuosas con el medio ambiente, incluidas las baterías de iones de litio, las baterías de níquel-hidrógeno, etc.; el segundo es la transformación de pilas primarias en baterías, lo cual está en línea con el desarrollo sostenible. Estrategia de desarrollo; tercero, la batería se desarrolla aún más en la dirección de pequeño, ligero y delgado. Entre las baterías recargables comerciales, las baterías de iones de litio tienen la energía específica más alta, especialmente las baterías de polímero de iones de litio, que pueden lograr el adelgazamiento de las baterías recargables. Debido a que las baterías de iones de litio tienen energía específica de alto volumen y energía específica de masa, son recargables y no contaminan, y tienen tres características principales del desarrollo actual de la industria de baterías, han crecido rápidamente en los países desarrollados. El desarrollo de los mercados de telecomunicaciones e información, especialmente el uso extensivo de teléfonos móviles y computadoras portátiles, ha brindado oportunidades de mercado para las baterías de iones de litio. La batería de iones de litio de polímero en la batería de iones de litio reemplazará gradualmente a la batería de iones de litio de electrolito líquido con sus ventajas únicas en seguridad y se convertirá en la corriente principal de la batería de iones de litio. La batería de polímero de iones de litio se conoce como "la batería del siglo XXI", que abrirá una nueva era de baterías de almacenamiento, y la perspectiva de desarrollo es muy optimista.
¿Cómo construir una batería de iones de litio?
en primer lugar, la composición del material de la batería de litio
Cuatro materiales principales: material de electrodo positivo, material de electrodo negativo, diafragma, electrolito
Materiales auxiliares: NMP, lámina de cobre, lámina de aluminio, cubierta de carcasa de aluminio, agente conductor, adhesivo, otros (EMD), etc.
En segundo lugar, el proceso de producción.
El proceso de fabricación de las baterías de litio se puede dividir en cuatro procesos principales: preparación de electrodos, ensamblaje de celdas, detección de activación y ensamblaje de baterías. Entre ellos, la producción de electrodos también incluye la producción de electrodos positivos y electrodos negativos, y los enlaces principales incluyen los pasos de dosificación, agitación, revestimiento, laminado, corte y pestañas.
Tercero, Equipo requerido para la producción.
De acuerdo con el proceso de producción de las baterías de iones de litio, los equipos de baterías de litio se pueden dividir principalmente en equipos de front-end, equipos de gama media y equipos de back-end.
El equipo frontal es principalmente para el proceso de producción de electrodos, incluidos los mezcladores al vacío, las máquinas de revestimiento, las prensas de rodillos y las máquinas cortadoras. El proceso de recubrimiento requiere que la suspensión agitada se recubra uniformemente sobre el metal, y el espesor tiene una precisión de menos de 3 μm. Es necesario asegurarse de que no haya rebabas en la superficie de la rebanada, de lo contrario, tendrá un gran impacto en el proceso posterior. Por lo tanto, el equipo frontal es el equipo central de la fabricación de baterías, que está relacionado con la calidad de toda la línea de producción.
El equipo de gama media cubre principalmente el proceso de ensamblaje de celdas, que incluye principalmente máquinas de bobinado o máquinas de laminación, máquinas de descascarillado de celdas, máquinas de inyección de líquido y equipos de sellado y soldadura.
El equipo de back-end cubre principalmente procesos como activación y formación de celdas, detección de distribución de capacidad y montaje en paquetes de baterías. En términos relativos, los equipos intermedios y de fondo, como la carcasa, el sellado, las pruebas y otras máquinas, son relativamente simples y los requisitos técnicos no son altos.
¿Cuál es la aplicación de la batería de litio?
Se divide principalmente en tres partes: digital, potencia y almacenamiento de energía.
Categorías digitales: teléfonos móviles, tabletas, ordenadores portátiles, juguetes eléctricos, MP3/MP4, auriculares, bancos de energía, maquetas de aviones, fuentes de alimentación móviles, etc.
Categoría de potencia: se refiere principalmente a vehículos eléctricos, carritos de golf, RVs, máquina marina, vehículos de guiado automático (AGV), Robots Móviles Autónomos (AMR) , bicicletas eléctricas, etc.
Almacenamiento de energía: Se utiliza principalmente en el suministro de energía de estaciones base, almacenamiento de energía limpia, almacenamiento de energía de red, sistema de almacenamiento solar doméstico, etc.
Se cree que las baterías de litio se utilizarán más ampliamente en el futuro.
3 pensamientos sobre "¿Qué es la batería de iones de litio?"
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