O que é bateria de íon de lítio?

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A maioria das pessoas sabe que a bateria de lítio tem longa vida útil e característica de carregamento mais rápido. Mas o que é bateria de íon de lítio? Qual é a vantagem da tecnologia de lítio em comparação com a bateria de chumbo-ácido? Quanto tempo dura uma bateria de lítio? Aqui está o Conhecimento que você pode querer saber. Vamos mergulhar!

estrutura da bateria de lítio

O que é uma bateria de íon de lítio?

Baterias de lítio são compostos principalmente de quatro materiais: material de eletrodo positivo, material de eletrodo negativo, separador e eletrólito!

“Bateria de lítio” é um tipo de bateria que usa lítio metálico ou liga de lítio como material de eletrodo negativo e usa uma solução eletrolítica não aquosa. Em 1912, a bateria de metal de lítio foi proposta e estudada pela primeira vez por Gilbert N. Lewis. Na década de 1970, MS WhitTIngham propôs e começou a estudar baterias de íons de lítio. Devido às propriedades químicas muito ativas do lítio metálico, o processamento, armazenamento e uso do lítio metálico têm requisitos ambientais muito altos. Portanto, as baterias de lítio não são usadas há muito tempo. Com o desenvolvimento da ciência e da tecnologia, as baterias de lítio se tornaram o mainstream. As baterias de lítio podem ser divididas em duas categorias: baterias de metal de lítio e baterias de íon de lítio. As baterias de íons de lítio não contêm lítio no estado metálico e são recarregáveis. A quinta geração de baterias recarregáveis, baterias de lítio metálico, nasceu em 1996, e sua segurança, capacidade específica, taxa de autodescarga e relação desempenho-preço são melhores do que as baterias de íons de lítio.

Em 1970, o MS WhitTIngham da Exxon usou sulfeto de titânio como material de eletrodo positivo e lítio metálico como material de eletrodo negativo para fazer a primeira bateria de lítio. O material do eletrodo positivo da bateria de lítio é o dióxido de manganês ou cloreto de tionila, e o eletrodo negativo é o lítio. Depois que a bateria é montada, a bateria tem tensão e não precisa ser carregada. As baterias de íons de lítio são desenvolvidas a partir de baterias de lítio. Por exemplo, as células-botão usadas nas câmeras no passado são baterias de lítio. Este tipo de bateria também pode ser carregada, mas o desempenho do ciclo não é bom. Cristais de lítio são facilmente formados durante o ciclo de carga e descarga, resultando em um curto-circuito dentro da bateria. Portanto, o carregamento deste tipo de bateria é geralmente proibido.

Em 1980, J. Goodenough descobriu que o óxido de lítio-cobalto pode ser usado como material catódico para baterias de íons de lítio.

Em 1982, RRAgarwal e JRSelman do Illinois Institute of Technology (Illinois Institute of Technology) descobriram que os íons de lítio têm as características do grafite intercalante, que é rápido e reversível. Ao mesmo tempo, os riscos de segurança das baterias de lítio feitas de metal lítio atraíram muita atenção. Portanto, as pessoas tentaram usar as características dos íons de lítio incorporados no grafite para fazer baterias recarregáveis. O primeiro eletrodo de grafite de íon de lítio utilizável foi produzido com sucesso nos Laboratórios Bell.

Em 1983, M. Thackeray, J. Goodenough e outros descobriram que o espinélio de manganês é um excelente material catódico, com baixo preço, estabilidade e excelente condutividade elétrica e condutividade de lítio. Sua temperatura de decomposição é alta e sua propriedade oxidante é muito menor que a do óxido de lítio-cobalto. Mesmo que ocorra um curto-circuito ou sobrecarga, o perigo de queimadura e explosão pode ser evitado.

Em 1989, A.Manthiram e J.Goodenough descobriram que um eletrodo positivo com um ânion polimérico produziria uma voltagem mais alta.

Em 1992, a Sony Corporation do Japão inventou uma bateria de lítio com um material de carbono como eletrodo negativo e um composto contendo lítio como eletrodo positivo. Durante o processo de carga e descarga, não há lítio metálico, apenas íons de lítio. Esta é uma bateria de íon de lítio. Posteriormente, as baterias de íon-lítio revolucionaram a face da eletrônica de consumo. Essas baterias que usam óxido de cobalto de lítio como material de eletrodo positivo ainda são a principal fonte de energia para dispositivos eletrônicos portáteis.

Em 1996, Padhi e Goodenough descobriram que os fosfatos com uma estrutura de olivina, como o fosfato de ferro e lítio (LiFePO4), são mais seguros do que os materiais catódicos tradicionais, especialmente a resistência a altas temperaturas, e sua resistência à sobrecarga excede em muito a dos materiais tradicionais de bateria de íons de lítio. Portanto, tornou-se o material de cátodo de bateria de lítio atual para descarga de alta corrente. Ao longo da história do desenvolvimento de baterias, podemos ver três características do atual desenvolvimento da indústria mundial de baterias. Uma delas é o rápido desenvolvimento de baterias ecológicas e ecológicas, incluindo baterias de íons de lítio, baterias de níquel-hidrogênio, etc.; a segunda é a transformação de baterias primárias em baterias, que está alinhada ao desenvolvimento sustentável. Estratégia de desenvolvimento; terceiro, a bateria é desenvolvida na direção de pequeno, leve e fino. 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 atingir o afinamento das baterias recarregáveis. Como as baterias de íons de lítio têm energia específica de alto volume e energia específica de massa, são recarregáveis ​​e livres de poluição e têm três características principais do desenvolvimento atual da indústria de baterias, elas cresceram rapidamente nos países desenvolvidos. O desenvolvimento dos mercados 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 de lítio de polímero na bateria de íon de lítio substituirá gradualmente a bateria de íon de lítio de eletrólito líquido com suas vantagens exclusivas em segurança e se tornará a principal da bateria de íon de lítio. A bateria de polímero de lítio-íon é conhecida como “a bateria do século 21”, o que abrirá uma nova era de baterias de armazenamento, e as perspectivas de desenvolvimento são muito otimistas.

Como construir uma bateria de íon de lítio?

Imagem da linha de produção da bateria de lítio

em primeiro lugar, composição do material da bateria de lítio

Quatro materiais principais: material de eletrodo positivo, material de eletrodo negativo, diafragma, eletrólito

Materiais auxiliares: NMP, folha de cobre, folha de alumínio, cobertura de alumínio, agente condutor, adesivo, outros (EMD), etc.

Em segundo lugar, o processo de produção

O processo de fabricação das baterias de lítio pode ser dividido em quatro processos principais: preparação do eletrodo, montagem da célula, detecção de ativação e montagem da bateria. Entre eles, a produção de eletrodos também inclui a produção de eletrodo positivo e eletrodo negativo, e os principais elos incluem as etapas de dosagem, agitação, revestimento, laminação, corte e abas.

Terceiro, Equipamento necessário para produção

De acordo com o processo de produção de baterias de íons de lítio, os equipamentos de baterias de lítio podem ser divididos principalmente em equipamentos front-end, equipamentos intermediários e equipamentos back-end.

O equipamento de front-end é principalmente para o processo de produção de eletrodos, incluindo misturadores a vácuo, máquinas de revestimento, prensas de rolos e máquinas de corte. O processo de revestimento requer que a pasta agitada seja uniformemente revestida no metal e a espessura seja menor que 3 μm. É necessário garantir que não haja rebarbas na superfície da fatia, caso contrário, isso terá um grande impacto no processo subsequente. Portanto, o equipamento front-end é o equipamento principal da fabricação de baterias, que está relacionado à qualidade de toda a linha de produção.

O equipamento intermediário abrange principalmente o processo de montagem de células, incluindo principalmente máquinas de enrolamento ou máquinas de laminação, máquinas de descascamento de células, máquinas de injeção de líquido e equipamentos de vedação e soldagem.

O equipamento de back-end cobre principalmente processos como ativação e formação de células, detecção de distribuição de capacidade e montagem em baterias. Relativamente falando, os equipamentos intermediários e de back-end, como shell, vedação, teste e outras máquinas, são relativamente simples e os requisitos técnicos não são altos.

Qual é a aplicação da bateria de lítio?

É dividido principalmente em três partes: digital, energia e armazenamento de energia.

Categorias digitais: celulares, tablets, notebooks, brinquedos elétricos, MP3/MP4, fones de ouvido, powerbanks, aeromodelos, fontes móveis, etc.

Categoria de energia: refere-se principalmente a veículos elétricos, carrinhos Glof, RVs, Máquina marítima, veículos guiados automaticamente (AGVs), Robôs móveis autônomos (AMR) , bicicletas elétricas, etc.

Armazenamento de energia: Usado principalmente no fornecimento de energia da estação base, armazenamento de energia limpa, armazenamento de energia da rede, sistema de armazenamento solar doméstico, etc.

Acredita-se que as baterias de lítio serão mais amplamente utilizadas no futuro

Para obter mais informações sobre a bateria de íon de lítio,

Qual é a vantagem da bateria de lítio?

Como é o desempenho da bateria de lítio em comparação com as baterias de chumbo-ácido?

Quantas vezes a vida útil da bateria de lítio?

Qual é o 10 maior fabricante de baterias de lítio do mundo?

O desempenho de baixa temperatura da bateria de lítio se compara às baterias de chumbo-ácido?

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2 reflexões sobre “O que é bateria de íon de lítio?”

  1. Seu artigo me inspirou muito, espero que você possa explicar seu ponto de vista com mais detalhes, pois tenho algumas dúvidas, obrigado. 20bet

    1. Olá,

      Obrigado pelas suas palavras gentis! Fico feliz em saber que meu artigo inspirou você. Terei prazer em fornecer mais esclarecimentos sobre meus pontos de vista para esclarecer quaisquer dúvidas que você possa ter.

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