La plupart des gens savent que la batterie au lithium a une longue durée de vie et une caractéristique de charge plus rapide. Mais qu'est-ce qu'une batterie lithium-ion ? Quel est l'avantage de la technologie au lithium par rapport à la batterie au plomb ? Combien de temps dure une batterie au lithium ? Voici la connaissance que vous voudrez peut-être connaître. Plongeons-nous !
Qu'est-ce qu'une batterie lithium-ion ?
Batteries lithium-ion sont principalement composés de quatre matériaux : matériau d'électrode positive, matériau d'électrode négative, séparateur et électrolyte !
La "batterie au lithium" est un type de batterie qui utilise du lithium métal ou un alliage de lithium comme matériau d'électrode négative et utilise une solution d'électrolyte non aqueuse. En 1912, la pile au lithium métal a été proposée et étudiée pour la première fois par Gilbert N. Lewis. Dans les années 1970, MS WhitTIngham a proposé et commencé à étudier les batteries lithium-ion. En raison des propriétés chimiques très actives du lithium métal, le traitement, le stockage et l'utilisation du lithium métal ont des exigences environnementales très élevées. Par conséquent, les piles au lithium n'ont pas été utilisées depuis longtemps. Avec le développement de la science et de la technologie, les batteries au lithium sont devenues le courant dominant. Les batteries au lithium peuvent être grossièrement divisées en deux catégories : les batteries au lithium métal et les batteries au lithium-ion. Les batteries lithium-ion ne contiennent pas de lithium à l'état métallique et sont rechargeables. La cinquième génération de batteries rechargeables, les batteries au lithium métal, est née en 1996, et sa sécurité, sa capacité spécifique, son taux d'autodécharge et son rapport performance-prix sont meilleurs que les batteries lithium-ion.
En 1970, MS WhitTIngham d'Exxon a utilisé du sulfure de titane comme matériau d'électrode positive et du lithium métallique comme matériau d'électrode négative pour fabriquer la première batterie au lithium. Le matériau d'électrode positive de la batterie au lithium est le dioxyde de manganèse ou le chlorure de thionyle, et l'électrode négative est le lithium. Une fois la batterie assemblée, la batterie est sous tension et n'a pas besoin d'être chargée. Les batteries Li-ion sont développées à partir de batteries au lithium. Par exemple, les piles bouton utilisées dans les appareils photo dans le passé sont des piles au lithium. Ce type de batterie peut également être chargé, mais les performances du cycle ne sont pas bonnes. Les cristaux de lithium se forment facilement pendant le cycle de charge et de décharge, ce qui entraîne un court-circuit à l'intérieur de la batterie. Par conséquent, la charge de ce type de batterie est généralement interdite.
En 1980, J. Goodenough a découvert que l'oxyde de lithium-cobalt pouvait être utilisé comme matériau de cathode pour les batteries lithium-ion.
En 1982, RRAgarwal et JRSelman de l'Illinois Institute of Technology (Illinois Institute of Technology) ont découvert que les ions lithium ont les caractéristiques du graphite intercalant, qui est rapide et réversible. Dans le même temps, les risques pour la sécurité des batteries au lithium constituées de lithium métallique ont attiré beaucoup d'attention. Par conséquent, les gens ont essayé d'utiliser les caractéristiques des ions lithium intégrés dans le graphite pour fabriquer des batteries rechargeables. La première électrode en graphite lithium-ion utilisable a été testée avec succès aux laboratoires Bell.
En 1983, M. Thackeray, J. Goodenough et d'autres ont découvert que le spinelle de manganèse est un excellent matériau de cathode, avec un prix bas, une stabilité et une excellente conductivité électrique et conductivité au lithium. Sa température de décomposition est élevée et sa propriété oxydante est bien inférieure à celle de l'oxyde de lithium et de cobalt. Même en cas de court-circuit ou de surcharge, le danger de brûlure et d'explosion peut être évité.
En 1989, A.Manthiram et J.Goodenough ont découvert qu'une électrode positive avec un anion polymère produirait une tension plus élevée.
En 1992, Sony Corporation du Japon a inventé une batterie au lithium avec un matériau en carbone comme électrode négative et un composé contenant du lithium comme électrode positive. Pendant le processus de charge et de décharge, il n'y a pas de lithium métallique, uniquement des ions lithium. Il s'agit d'une batterie lithium-ion. Par la suite, les batteries lithium-ion ont révolutionné le visage de l'électronique grand public. De telles batteries utilisant de l'oxyde de lithium-cobalt comme matériau d'électrode positive sont toujours la principale source d'alimentation pour les appareils électroniques portables.
En 1996, Padhi et Goodenough ont découvert que les phosphates à structure olivine, tels que le phosphate de fer au lithium (LiFePO4), sont plus sûrs que les matériaux cathodiques traditionnels, en particulier la résistance aux hautes températures, et leur résistance aux surcharges dépasse de loin celle des matériaux traditionnels des batteries lithium-ion. Par conséquent, il est devenu le matériau de cathode de batterie au lithium courant pour la décharge à courant élevé. Tout au long de l'histoire du développement des batteries, nous pouvons voir trois caractéristiques du développement actuel de l'industrie mondiale des batteries. L'un est le développement rapide de batteries vertes et respectueuses de l'environnement, notamment les batteries lithium-ion, les batteries nickel-hydrogène, etc.; le second est la transformation des batteries primaires en batteries, qui s'inscrit dans une logique de développement durable. Stratégie de développement; troisièmement, la batterie est encore développée dans le sens des petits, légers et minces. Parmi les batteries rechargeables commerciales, les batteries lithium-ion ont l'énergie spécifique la plus élevée, en particulier les batteries lithium-ion polymère, qui peuvent permettre d'amincir les batteries rechargeables. Parce que les batteries lithium-ion ont une énergie spécifique de volume et une énergie spécifique de masse élevées, sont rechargeables et sans pollution, et présentent trois caractéristiques majeures du développement actuel de l'industrie des batteries, elles se sont développées rapidement dans les pays développés. Le développement des marchés des télécommunications et de l'information, en particulier l'utilisation intensive des téléphones portables et des ordinateurs portables, a créé des opportunités de marché pour les batteries lithium-ion. La batterie lithium-ion polymère dans la batterie lithium-ion remplacera progressivement la batterie lithium-ion à électrolyte liquide avec ses avantages uniques en matière de sécurité et deviendra le courant dominant de la batterie lithium-ion. La batterie lithium-ion polymère est connue comme "la batterie du 21e siècle", qui ouvrira une nouvelle ère de batteries de stockage, et les perspectives de développement sont très optimistes.
Comment construire une batterie lithium-ion ?
tout d'abord, la composition du matériau de la batterie au lithium
Quatre matériaux principaux : matériau d'électrode positive, matériau d'électrode négative, diaphragme, électrolyte
Matériaux auxiliaires : NMP, feuille de cuivre, feuille d'aluminium, coque en aluminium, agent conducteur, adhésif, autre (EMD), etc.
Deuxièmement, le processus de production
Le processus de fabrication des batteries au lithium peut être divisé en quatre processus principaux : la préparation des électrodes, l'assemblage de la cellule, la détection d'activation et l'assemblage de la batterie. Parmi eux, la production d'électrodes comprend également la production d'électrodes positives et d'électrodes négatives, et les principaux liens comprennent les étapes de dosage, d'agitation, de revêtement, de laminage, de refendage et de languettes.
Troisièmement, l'équipement requis pour la production
Selon le processus de production des batteries lithium-ion, l'équipement de batterie au lithium peut être principalement divisé en équipement frontal, équipement intermédiaire et équipement principal.
L'équipement frontal est principalement destiné au processus de production d'électrodes, y compris les mélangeurs sous vide, les machines de revêtement, les presses à rouleaux et les machines de refendage. Le processus de revêtement nécessite que la suspension agitée soit uniformément appliquée sur le métal et que l'épaisseur soit précise à moins de 3 μm. Il est nécessaire de s'assurer qu'il n'y a pas de bavure à la surface de la tranche, sinon cela aura un grand impact sur le processus ultérieur. Par conséquent, l'équipement frontal est l'équipement de base de la fabrication de batteries, qui est lié à la qualité de l'ensemble de la chaîne de production.
L'équipement de milieu de gamme couvre principalement le processus d'assemblage des cellules, notamment les bobineuses ou les machines de laminage, les machines de décorticage des cellules, les machines d'injection de liquide et les équipements de scellage et de soudage.
L'équipement principal couvre principalement des processus tels que l'activation et la formation des cellules, la détection de la distribution de capacité et l'assemblage en blocs-batteries. Relativement parlant, les équipements intermédiaires et principaux tels que la coque, le scellage, les tests et autres machines sont relativement simples et les exigences techniques ne sont pas élevées.
Quelle est l'application de la batterie au lithium?
Il est principalement divisé en trois parties : numérique, puissance et stockage d'énergie.
Catégories numériques : téléphones mobiles, tablettes, ordinateurs portables, jouets électriques, MP3/MP4, écouteurs, batteries externes, modèles réduits d'avions, alimentations mobiles, etc.
Catégorie de puissance : se réfère principalement aux véhicules électriques, Chariots Glof, Véhicules récréatifs, Machine marine, véhicules à guidage automatique (AGV) , Robots mobiles autonomes (AMR) , vélos électriques, etc.
Stockage d'énergie : principalement utilisé dans l'alimentation électrique des stations de base, le stockage d'énergie propre, le stockage d'énergie sur réseau, le système de stockage solaire domestique, etc.
On pense que les batteries au lithium seront plus largement utilisées à l'avenir
3 réflexions sur "Qu'est-ce qu'une batterie lithium-ion ?"
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