La maggior parte delle persone sa che la batteria al litio ha una lunga durata e una caratteristica di ricarica più rapida. Ma cos'è la batteria agli ioni di litio? Qual è il vantaggio della tecnologia al litio rispetto alla batteria al piombo? Quanto durerà una batteria al litio? Ecco la Conoscenza che potresti voler conoscere. Immergiamoci!
Che cos'è una batteria agli ioni di litio?
Le batterie al litio sono composti principalmente da quattro materiali: materiale dell'elettrodo positivo, materiale dell'elettrodo negativo, separatore ed elettrolita!
La "batteria al litio" è un tipo di batteria che utilizza litio metallico o lega di litio come materiale dell'elettrodo negativo e utilizza una soluzione elettrolitica non acquosa. Nel 1912, la batteria al litio metallico fu proposta e studiata per la prima volta da Gilbert N. Lewis. Negli anni '1970, MS WhitTIngham propose e iniziò a studiare le batterie agli ioni di litio. A causa delle proprietà chimiche molto attive del litio metallico, la lavorazione, lo stoccaggio e l'uso del litio metallico richiedono requisiti ambientali molto elevati. Pertanto, le batterie al litio non vengono utilizzate da molto tempo. Con lo sviluppo della scienza e della tecnologia, le batterie al litio sono ora diventate il mainstream. Le batterie al litio possono essere approssimativamente suddivise in due categorie: batterie al litio metallico e batterie agli ioni di litio. Le batterie agli ioni di litio non contengono litio allo stato metallico e sono ricaricabili. La quinta generazione di batterie ricaricabili, le batterie al litio metallico, è nata nel 1996 e la sua sicurezza, capacità specifica, velocità di autoscarica e rapporto prezzo-prestazioni sono migliori delle batterie agli ioni di litio.
Nel 1970, la MS WhitTIngham della Exxon ha utilizzato il solfuro di titanio come materiale dell'elettrodo positivo e il litio metallico come materiale dell'elettrodo negativo per realizzare la prima batteria al litio. Il materiale dell'elettrodo positivo della batteria al litio è biossido di manganese o cloruro di tionile e l'elettrodo negativo è al litio. Dopo che la batteria è stata assemblata, la batteria ha tensione e non ha bisogno di essere caricata. Le batterie agli ioni di litio sono sviluppate da batterie al litio. Ad esempio, le pile a bottone utilizzate in passato nelle fotocamere sono batterie al litio. Questo tipo di batteria può anche essere ricaricata, ma le prestazioni del ciclo non sono buone. I cristalli di litio si formano facilmente durante il ciclo di carica e scarica, provocando un cortocircuito all'interno della batteria. Pertanto, la ricarica di questo tipo di batteria è generalmente vietata.
Nel 1980, J. Goodenough scoprì che l'ossido di cobalto di litio può essere utilizzato come materiale catodico per le batterie agli ioni di litio.
Nel 1982, RRAgarwal e JRSelman dell'Illinois Institute of Technology (Illinois Institute of Technology) hanno scoperto che gli ioni di litio hanno le caratteristiche della grafite intercalante, che è veloce e reversibile. Allo stesso tempo, i rischi per la sicurezza delle batterie al litio in metallo litio hanno attirato molta attenzione. Pertanto, le persone hanno cercato di utilizzare le caratteristiche degli ioni di litio incorporati nella grafite per realizzare batterie ricaricabili. Il primo elettrodo di grafite agli ioni di litio utilizzabile è stato prodotto con successo presso i Bell Laboratories.
Nel 1983, M. Thackeray, J. Goodenough e altri hanno scoperto che lo spinello di manganese è un eccellente materiale catodico, con un prezzo basso, stabilità ed eccellente conduttività elettrica e conduttività del litio. La sua temperatura di decomposizione è elevata e la sua proprietà ossidante è molto inferiore a quella dell'ossido di cobalto di litio. Anche se si verifica un cortocircuito o un sovraccarico, è possibile evitare il pericolo di ustioni ed esplosioni.
Nel 1989, A.Manthiram e J.Goodenough scoprirono che un elettrodo positivo con un anione polimerico produrrebbe una tensione più elevata.
Nel 1992, la Sony Corporation of Japan ha inventato una batteria al litio con un materiale in carbonio come elettrodo negativo e un composto contenente litio come elettrodo positivo. Durante il processo di carica e scarica, non c'è litio metallico, solo ioni di litio. Questa è una batteria agli ioni di litio. Successivamente, le batterie agli ioni di litio hanno rivoluzionato il volto dell'elettronica di consumo. Tali batterie che utilizzano l'ossido di cobalto di litio come materiale dell'elettrodo positivo sono ancora la principale fonte di alimentazione per i dispositivi elettronici portatili.
Nel 1996, Padhi e Goodenough hanno scoperto che i fosfati con una struttura olivina, come il litio ferro fosfato (LiFePO4), sono più sicuri dei tradizionali materiali catodici, in particolare la resistenza alle alte temperature, e la loro resistenza al sovraccarico supera di gran lunga quella dei tradizionali materiali per batterie agli ioni di litio. Pertanto, è diventato l'attuale materiale catodico della batteria al litio tradizionale per la scarica ad alta corrente. Nel corso della storia dello sviluppo delle batterie, possiamo vedere tre caratteristiche dell'attuale sviluppo dell'industria mondiale delle batterie. Uno è il rapido sviluppo di batterie ecologiche e rispettose dell'ambiente, comprese le batterie agli ioni di litio, le batterie al nichel-idrogeno, ecc.; il secondo è la trasformazione delle batterie primarie in batterie, in linea con lo sviluppo sostenibile. Strategia di sviluppo; terzo, la batteria è ulteriormente sviluppata nella direzione di piccola, leggera e sottile. Tra le batterie ricaricabili commerciali, le batterie agli ioni di litio hanno l'energia specifica più elevata, in particolare le batterie agli ioni di litio polimeriche, che possono ottenere un assottigliamento delle batterie ricaricabili. Poiché le batterie agli ioni di litio hanno un'energia specifica ad alto volume e un'energia specifica di massa, sono ricaricabili e prive di inquinamento e hanno tre caratteristiche principali dell'attuale sviluppo del settore delle batterie, sono cresciute rapidamente nei paesi sviluppati. Lo sviluppo dei mercati delle telecomunicazioni e dell'informazione, in particolare l'uso estensivo di telefoni cellulari e computer portatili, ha offerto opportunità di mercato per le batterie agli ioni di litio. La batteria agli ioni di litio polimerica nella batteria agli ioni di litio sostituirà gradualmente la batteria agli ioni di litio con elettrolita liquido con i suoi vantaggi unici in termini di sicurezza e diventerà la corrente principale della batteria agli ioni di litio. La batteria agli ioni di litio polimerica è conosciuta come "la batteria del 21° secolo", che aprirà una nuova era di accumulatori e le prospettive di sviluppo sono molto ottimistiche.
Come costruire una batteria agli ioni di litio?
in primo luogo, la composizione del materiale della batteria al litio
Quattro materiali principali: materiale dell'elettrodo positivo, materiale dell'elettrodo negativo, diaframma, elettrolita
Materiali ausiliari: NMP, foglio di rame, foglio di alluminio, copertura del guscio in alluminio, agente conduttivo, adesivo, altro (EMD), ecc.
In secondo luogo, il processo di produzione
Il processo di produzione delle batterie al litio può essere suddiviso in quattro processi principali: preparazione degli elettrodi, assemblaggio delle celle, rilevamento dell'attivazione e assemblaggio della batteria. Tra questi, la produzione di elettrodi include anche la produzione di elettrodi positivi e negativi, e i collegamenti principali includono le fasi di dosaggio, agitazione, rivestimento, laminazione, taglio e linguette.
Terzo, le attrezzature necessarie per la produzione
Secondo il processo di produzione delle batterie agli ioni di litio, le apparecchiature per batterie al litio possono essere principalmente suddivise in apparecchiature di fascia alta, apparecchiature di fascia media e apparecchiature di back-end.
L'attrezzatura front-end è principalmente per il processo di produzione di elettrodi, inclusi miscelatori sottovuoto, macchine di rivestimento, presse a rulli e macchine da taglio. Il processo di rivestimento richiede che l'impasto liquido mescolato sia rivestito uniformemente sul metallo e che lo spessore sia accurato a meno di 3 μm. È necessario assicurarsi che non ci siano bave sulla superficie della fetta, altrimenti avrà un grande impatto sul processo successivo. Pertanto, l'attrezzatura front-end è l'attrezzatura principale della produzione di batterie, che è correlata alla qualità dell'intera linea di produzione.
L'attrezzatura di fascia media copre principalmente il processo di assemblaggio delle celle, comprese principalmente macchine avvolgitrici o macchine di laminazione, macchine per il rivestimento delle cellule, macchine per iniezione di liquidi e apparecchiature di sigillatura e saldatura.
L'apparecchiatura back-end copre principalmente processi come l'attivazione e la formazione delle celle, il rilevamento della distribuzione della capacità e l'assemblaggio in pacchi batteria. Relativamente parlando, le apparecchiature intermedie e di back-end come shell, sigillatura, test e altre macchine sono relativamente semplici e i requisiti tecnici non sono elevati.
Qual è l'applicazione della batteria al litio?
È diviso principalmente in tre parti: digitale, alimentazione e accumulo di energia.
Categorie digitali: telefoni cellulari, tablet, computer notebook, giocattoli elettrici, MP3/MP4, auricolari, power bank, aeromodelli, alimentatori mobili, ecc.
Categoria di potenza: si riferisce principalmente ai veicoli elettrici, Carrelli Glof, camper, Macchina marinara, veicoli a guida automatizzata (AGV), Robot mobili autonomi (AMR) , biciclette elettriche, ecc.
Accumulo di energia: utilizzato principalmente nell'alimentazione della stazione base, nell'accumulo di energia pulita, nell'accumulo di energia in rete, nel sistema di accumulo solare domestico, ecc.
Si ritiene che le batterie al litio saranno più ampiamente utilizzate in futuro
3 pensieri riguardo “Cos’è la batteria agli ioni di litio?”
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