Com a ampla aplicação e popularização de produtos eletrônicos digitais e novos produtos de energia, a indústria de baterias de íons de lítio alcançou um rápido desenvolvimento. Formou um sistema de cadeia industrial com alta especialização e uma clara divisão de trabalho. Depois de mais de dez anos de produto, a bateria de íon de lítio global O mercado de bateria de íon está aumentando.
O que é uma bateria de lítio?
As baterias de lítio são a principal bateria usada em eletrônicos de consumo portáteis e veículos elétricos.
Composição da Estrutura da Bateria de Lítio
A bateria compreende principalmente eletrodos positivos e negativos, eletrólitos, separadores e um invólucro.
Eletrodo positivo—É usado um eletrodo de carbono que pode absorver íons de lítio. Ao descarregar, o lítio se transforma em íons de lítio, que saem do ânodo da bateria e atingem o cátodo da bateria de íon-lítio.
Eletrodo negativo– os materiais escolhem compostos de lítio intercambiáveis cujo potencial é o mais próximo possível dos potenciais de lítio, como vários materiais de carbono, incluindo grafite natural, grafite sintético, fibra de carbono, carbono esférico pequeno mesofásico, etc., e óxidos metálicos.
Eletrólito — Um sistema de solventes mistos com carbonatos de alquila, como LiPF6 carbonato de etileno, carbonato de propileno e carbonato de dietila de baixa viscosidade.
Diafragma — Membranas microporosas de polieno como PE, PP ou sua membrana composta, principalmente o separador de três camadas PP/PE/PP, não só tem um baixo ponto de fusão, mas também tem uma alta resistência à perfuração, que desempenha um papel de segurança térmica.
concha— feito de aço ou alumínio, o conjunto da tampa, tem a função de ser à prova de explosão e desligar.
Classificação do produto da bateria de lítio
As baterias de lítio podem ser divididas em duas categorias: baterias de lítio-metal e baterias de íon-lítio.
bateria de metal de lítio: A bateria de metal de lítio geralmente é uma bateria que usa dióxido de manganês como material de eletrodo positivo, lítio metálico ou sua liga metálica como material de eletrodo negativo e usa uma solução eletrolítica não aquosa.
De iões de lítio: As baterias de íons de lítio geralmente usam óxidos metálicos de liga de lítio como materiais de eletrodo positivo, grafite como materiais de eletrodo negativo e eletrólitos não aquosos.
As baterias de íons de lítio são recicláveis?
Uma bateria de íons de lítio é uma bateria recarregável que usa a redução reversível de íons de lítio para armazenar energia.
Como são feitas as baterias de íons de lítio?
Diferentes baterias de íons de lítio variam em química, desempenho, custo e características de segurança. A maioria das baterias comerciais de íons de lítio usa compostos de intercalação como materiais ativos. O ânodo ou eletrodo negativo é geralmente de grafite, embora materiais de silício-carbono também sejam cada vez mais usados.
Benefícios das baterias de íon de lítio
As baterias de íons de lítio têm as vantagens de serem relativamente leves, com grande capacidade de armazenamento e sem efeito de memória. Eles são amplamente usados - muitos dispositivos eletrônicos agora usam baterias de íon-lítio como fonte de alimentação do host, embora seus preços sejam relativamente altos.
A densidade de energia das baterias de íon-lítio é muito alta, sua capacidade de armazenamento é de 1.5 a 2 vezes a das baterias de níquel-hidreto metálico do mesmo peso e possui uma taxa de autodescarga escassa. Além disso, as baterias de íons de lítio não têm “efeito memória”, e as vantagens de não conter substâncias tóxicas também são razões cruciais para seu uso generalizado.
Ciclo de vida longo:
A bateria de íons de lítio é carregada e descarregada a uma taxa de 1C, e seu ciclo de vida é maior ou igual a 500 vezes, e a capacitância na 500ª vez excede o feixe de cobre nominal em 70%. No entanto, mesmo que a bateria de chumbo-ácido seja descarregada a 0.5C e carregada a 0.15C, seu ciclo de vida deve ser menor ou igual a 350 vezes e sua capacidade deve ser menor ou igual a 60%. Bom desempenho de descarga em baixa temperatura: as baterias de íons de lítio podem funcionar normalmente a -25 graus e sua capacidade pode atingir 70% da capacidade nominal, enquanto as baterias de chumbo-ácido podem atingir 50% da capacidade a -10 graus e a -25 graus. Não pode funcionar normalmente.
Forte capacidade de retenção de carga:
Depois que uma bateria de íon de lítio totalmente carregada é colocada por dois meses, sua capacidade é maior ou igual a 80%, enquanto a de uma bateria de chumbo-ácido é de apenas 40%-50% da capacidade nominal após ser colocada por dois meses. Forte capacidade de continuação, uma vez que o peso da bateria de íon-lítio é de apenas 30% da bateria de chumbo-ácido, portanto, sob a mesma tensão e capacidade, a bateria de íon-lítio tem uma forte capacidade de continuação.
Energia alta:
Como o volume das baterias de íon-lítio é de apenas 30% do volume das baterias de chumbo-ácido, a reserva de energia das baterias de íon-lítio é maior que a das baterias de chumbo-ácido quando se usa o mesmo espaço.
Além disso, deve-se observar que o exterior das baterias de lítio geralmente é marcado com bateria de íon de lítio de 7.2 V inglesa ou bateria secundária de lítio de 7.2 V (bateria secundária de lítio), bateria recarregável de íon de lítio de 7.2 V (bateria de lítio recarregável), portanto, os usuários devem tenha cuidado ao comprar baterias recarregáveis. Veja as marcas na superfície do bloco da bateria recarregável para evitar confundir as baterias recarregáveis de níquel-cádmio e níquel-hidrogênio com baterias de lítio porque você não vê claramente o tipo de bateria recarregável. Nenhum efeito de memória facilita muito os usuários de telefones celulares. Os usuários não precisam descarregar e recarregar cada vez que carregam, mas também podem carregar seus celulares a qualquer momento que desejarem.
Desvantagem das baterias de íon de lítio
A desvantagem das baterias de lítio é que elas são relativamente caras e não são amplamente utilizadas nesta fase. Eles são usados principalmente em computadores portáteis, PDAs, equipamentos de comunicação, câmeras digitais, satélites de comunicação, mísseis de cruzeiro, mísseis, equipamentos, etc. Com o desenvolvimento da tecnologia, a melhoria da tecnologia e o aumento do volume de produção, o preço das baterias de lítio vai cair de novo e de novo, e seu uso se tornará mais comum.
Como armazenar baterias de íons de lítio quando não estiverem em uso?
As baterias primárias de lítio têm autodescarga muito baixa e podem ser armazenadas por 3 anos. Armazenado sob condições refrigeradas, o efeito será melhor. É uma boa maneira de armazenar baterias primárias de lítio em áreas de baixa temperatura. As baterias de íons de lítio podem ser armazenadas por cerca de meio ano a 20°C devido à sua baixa taxa de autodescarga e a maior parte da capacidade de armazenamento pode ser recuperada. O fenômeno de autodescarga existe em baterias de lítio. Se a tensão da bateria for armazenada abaixo de 3.6 V por muito tempo, isso causará descarga excessiva da bateria recarregável e destruirá a estrutura interna da bateria recarregável, reduzindo a vida útil da bateria. Portanto, o armazenamento prolongado de baterias de lítio deve ser recarregado a cada 3 a 6 meses; ou seja, carregar com uma voltagem de 3.8 a 3.9 V (a melhor voltagem de armazenamento de baterias de lítio é de cerca de 3.85 V) é apropriado e não é adequado para carregamento completo.
Como funcionam as baterias de íons de lítio?
O princípio de funcionamento de uma bateria de íons de lítio refere-se ao seu princípio de carga e descarga. Existem vários tipos de baterias além das de íon-lítio, e o princípio básico de funcionamento de como as baterias geram eletricidade é o mesmo.
Uma bateria possui um eletrodo positivo (eletrodo positivo) e um eletrodo negativo (eletrodo negativo) feitos de materiais metálicos, e uma substância (eletrólito) que conduz eletricidade através de íons é preenchida entre os eletrodos positivo e negativo. O eletrodo de metal é fundido pelo eletrólito e dividido em íons e elétrons. Os elétrons se movem do eletrodo negativo para o eletrodo positivo para gerar corrente, e a eletricidade é gerada neste momento. A bateria secundária é carregada antes da bateria ser usada e os elétrons são armazenados no eletrodo negativo com antecedência. Quando a bateria é usada, os elétrons armazenados se movem para o eletrodo positivo para gerar eletricidade.
As baterias de íons de lítio usam compostos de metal contendo lítio no eletrodo positivo com antecedência, e carbono (grafite) que pode absorver e armazenar lítio é usado no eletrodo negativo. Por meio dessa estrutura, a eletricidade pode ser gerada sem derreter os eletrodos por eletrólito como nas baterias tradicionais, retardando o envelhecimento da própria bateria, armazenando mais eletricidade e aumentando o número de tempos de carga e descarga. Além disso, o lítio é uma substância mínima e leve, de modo que as baterias podem ter várias vantagens, como tamanho pequeno e peso leve.
Quais são os tipos de baterias de lítio?
Baterias de íon-lítio à base de cobalto
Cobalto de lítio foi usado para o eletrodo positivo. O cobalto de lítio é relativamente fácil de sintetizar e usar, então a primeira produção em massa de baterias de íons de lítio é o cobalto de lítio. Mas como o cobalto é um metal raro e caro, dificilmente é usado em autopeças.
Prós – Amplamente adotada como bateria padrão para Li-ion.
Desvantagens – Caro, não usado para uso no veículo.
Bateria de íons de lítio de manganês
O óxido de manganês de lítio foi usado para o eletrodo positivo. A vantagem é que a tensão pode ser semelhante à das baterias de íon-lítio à base de cobalto e o custo de fabricação é baixo. A desvantagem é que o manganês pode derreter no eletrólito durante o carregamento e descarregamento, encurtando a vida útil da bateria.
Prós- Alta segurança, carregamento rápido e descarga rápida.
Bateria de íons de lítio de fosfato de ferro
Fosfato de ferro e lítio é usado para o eletrodo positivo. A vantagem da bateria de íon-lítio de fosfato de ferro é que é difícil danificar a estrutura interna de aquecimento, tem alta segurança e usa ferro como matéria-prima, portanto, o custo de fabricação é menor que o da bateria à base de manganês. Mas a tensão é menor do que outras baterias de íons de lítio.
Prós – Baixo custo e ciclo de vida longo (envelhecimento devido a carga e descarga), vida útil do calendário (envelhecimento devido a prateleiras).
Desvantagens – Tensão mais baixa do que outras baterias de íons de lítio.
Bateria ternária de íons de lítio
A bateria ternária de íons de lítio é feita de três materiais, cobalto, níquel e manganês, para reduzir a quantidade de cobalto usada. Atualmente, a maioria das baterias ternárias de íon-lítio tem uma alta proporção de níquel. Embora a voltagem seja ligeiramente inferior à do cobalto e do manganês, ela pode reduzir os custos de fabricação. Porém, apesar disso, a síntese e preparação de cada material são complicadas, a estabilidade é baixa e ainda há problemas a serem resolvidos como materiais funcionais.
Prós – Tensão razoavelmente alta, ciclo de vida longo.
Para que servem as baterias de lítio?
As primeiras baterias de íon-lítio comercializadas para eletrodomésticos na primeira metade da década de 1990 foram usadas em câmeras de vídeo para atender às suas necessidades de tamanho pequeno e peso leve. Posteriormente, foi continuamente usado em telefones celulares que se popularizaram rapidamente, e a demanda do mercado aumentou instantaneamente. Atualmente, as baterias de íon-lítio têm sido amplamente utilizadas em vários cenários de nossas vidas, como smartphones, laptops, veículos elétricos, bicicletas elétricas e outros campos.
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O rápido desenvolvimento de novos veículos de energia trouxe uma forte demanda por baterias de lítio de energia. Em áreas onde novos veículos de energia estão se desenvolvendo mais rapidamente, mais e mais empresas chinesas de baterias de lítio começaram a se classificar na vanguarda das baterias de lítio globalmente. Se você está procurando um fornecedor de baterias de lítio de qualidade, entre em contato com a KHLiTech.
