Litiumparisto on akkutyyppi, joka käyttää litiummetallia tai litiumseosta negatiivisena elektrodimateriaalina ja käyttää vedetöntä elektrolyyttiliuosta.Varhaisin esitelty litiumakku tuli suurelta keksijältä Edisonilta.
Litiumparistot – Litiumparistot
litiumparisto
Litiumparisto on akkutyyppi, joka käyttää litiummetallia tai litiumseosta negatiivisena elektrodimateriaalina ja käyttää vedetöntä elektrolyyttiliuosta.Varhaisin esitelty litiumakku tuli suurelta keksijältä Edisonilta.
Koska litiummetallin kemialliset ominaisuudet ovat erittäin aktiivisia, litiummetallin käsittely, varastointi ja käyttö ovat erittäin korkeat ympäristövaatimukset.Siksi litiumakkuja ei ole käytetty pitkään aikaan.
Mikroelektroniikan tekniikan kehityksen myötä 1900-luvulla pienoislaitteet lisääntyvät päivä päivältä, mikä asettaa korkeat vaatimukset virtalähteelle.Litiumakut ovat sitten siirtyneet laajamittaiseen käytännön vaiheeseen.
Sitä käytettiin ensimmäisen kerran sydämentahdistimissa.Koska litiumakkujen itsepurkautumisnopeus on erittäin alhainen, purkausjännite on jyrkkä.Sen avulla sydämentahdistin voidaan istuttaa ihmiskehoon pitkäksi aikaa.
Litiumakkujen nimellisjännite on yleensä yli 3,0 volttia ja ne sopivat paremmin integroitujen piirien virtalähteisiin.Mangaanidioksidiakkuja käytetään laajalti tietokoneissa, laskimissa, kameroissa ja kelloissa.
Suorituskykyisempien lajikkeiden kehittämiseksi on tutkittu erilaisia materiaaleja.Ja sitten tehdä tuotteita ennennäkemättömällä tavalla.Esimerkiksi litiumrikkidioksidiakut ja litiumtionyylikloridi-akut ovat hyvin erottuvia.Niiden positiivinen aktiivinen materiaali on myös elektrolyytin liuotin.Tämä rakenne on läsnä vain vedettömissä sähkökemiallisissa järjestelmissä.Siksi litiumakkujen tutkimus on myös edistänyt ei-vesipitoisten järjestelmien sähkökemiallisen teorian kehitystä.Erilaisten ei-vesipitoisten liuottimien käytön lisäksi on tutkittu myös polymeeriohutkalvoakkuja.
Vuonna 1992 Sony kehitti menestyksekkäästi litiumioniakkuja.Sen käytännöllinen sovellus vähentää huomattavasti kannettavien elektronisten laitteiden, kuten matkapuhelimien ja kannettavien tietokoneiden, painoa ja tilavuutta.Käyttöaika pitenee huomattavasti.Koska litiumioniakut eivät sisällä raskasmetallikromia verrattuna nikkelikromiakkuihin, ympäristön saastuminen vähenee huomattavasti.
1. Litiumioniakku
Litiumioniakut jaetaan nyt kahteen luokkaan: nestemäiset litiumioniakut (LIB) ja polymeerilitium-ioniakut (PLB).Niistä nestemäinen litiumioniakku viittaa toissijaiseen akkuun, jossa Li + -interkalaatioyhdiste on positiivinen ja negatiivinen elektrodi.Positiivinen elektrodi valitsee litiumyhdisteen LiCoO2 tai LiMn2O4 ja negatiivinen elektrodi litium-hiilivälikerroksen.Litiumioniakut ovat ihanteellinen liikkeellepaneva voima 2000-luvun kehitykselle korkean käyttöjännitteen, pienen koon, keveyden, korkean energian, ei muistiefektin, ilman saastumista, alhaisen itsepurkauksen ja pitkän käyttöiän vuoksi.
2. Lyhyt historia litiumioniakkujen kehityksestä
Litiumakut ja litiumioniakut ovat uusia korkean energian akkuja, jotka on kehitetty menestyksekkäästi 1900-luvulla.Tämän akun negatiivinen elektrodi on metallilitiumia ja positiivinen elektrodi MnO2, SOCL2, (CFx)n jne. Se otettiin käyttöön käytännössä 1970-luvulla.Korkean energian, korkean akkujännitteen, laajan käyttölämpötila-alueen ja pitkän säilytysajan vuoksi sitä on käytetty laajalti sotilas- ja siviilikäyttöön tarkoitetuissa pienissä sähkölaitteissa, kuten matkapuhelimissa, kannettavissa tietokoneissa, videokameroissa, kameroissa jne., osittain. perinteisten akkujen vaihtamiseen..
3. Litiumioniakkujen kehitysnäkymät
Litiumioniakkuja on käytetty laajalti kannettavissa laitteissa, kuten kannettavissa tietokoneissa, videokameroissa ja matkaviestinnässä niiden ainutlaatuisten toiminnallisten etujen vuoksi.Nyt kehitettyä suuren kapasiteetin litiumioniakkua on kokeiltu sähköajoneuvoissa, ja sen arvioidaan muodostuvan 2000-luvun sähköajoneuvojen päävirtalähteeksi, ja sitä käytetään satelliiteissa, ilmailussa ja energian varastoinnissa. .
4. Akun perustoiminto
(1) Akun avoimen piirin jännite
(2) Akun sisäinen vastus
(3) Akun käyttöjännite
(4) Latausjännite
Latausjännite tarkoittaa jännitettä, jonka ulkoinen virtalähde syöttää akun molempiin päihin, kun toisioakkua ladataan.Latauksen perusmenetelmiä ovat vakiovirtalataus ja vakiojännitelataus.Yleensä käytetään vakiovirtalatausta, ja sen ominaisuus on, että latausvirta on vakaa latausprosessin aikana.Latauksen edetessä aktiivista materiaalia otetaan talteen, elektrodin reaktioaluetta pienennetään jatkuvasti ja moottorin polarisaatiota lisätään vähitellen.
(5) Akun kapasiteetti
Akun kapasiteetti tarkoittaa akusta saatavaa sähkön määrää, joka ilmaistaan yleensä C:llä ja yksikkö ilmaistaan yleensä Ah:na tai mAh:na.Kapasiteetti on akun sähköisen suorituskyvyn tärkeä tavoite.Akun kapasiteetti jaetaan yleensä teoreettiseen, käytännön kapasiteettiin ja nimelliskapasiteettiin.
Akun kapasiteetti määräytyy elektrodien kapasiteetin mukaan.Jos elektrodien kapasiteetit eivät ole yhtä suuret, akun kapasiteetti riippuu pienemmän kapasiteetin elektrodista, mutta se ei suinkaan ole positiivisten ja negatiivisten elektrodien kapasiteettien summa.
(6) Säilytystoiminto ja akun käyttöikä
Yksi kemiallisten virtalähteiden tärkeimmistä ominaisuuksista on, että ne voivat vapauttaa sähköenergiaa käytössä ja varastoida sähköenergiaa, kun niitä ei käytetä.Niin sanottu tallennustoiminto on kyky ylläpitää toissijaisen akun latausta.
Toissijaisen akun käyttöikä on tärkeä parametri akun suorituskyvyn mittaamiseksi.Toissijainen akku ladataan ja puretaan kerran, jota kutsutaan jaksoksi (tai jaksoksi).Tietyn lataus- ja purkauskriteerin mukaisesti lataus- ja purkausaikojen lukumäärää, jonka akku kestää ennen kuin akun kapasiteetti saavuttaa tietyn arvon, kutsutaan toisioakun toimintajaksoksi.Litiumioniakuilla on erinomainen säilytyskyky ja pitkä käyttöikä.
Litiumparistot – Ominaisuudet
A. Korkea energiatiheys
Litiumioniakun paino on puolet saman kapasiteetin nikkeli-kadmium- tai nikkelivety-akun painosta ja tilavuus on 40-50 % nikkeli-kadmium-akusta ja 20-30 % nikkeli-vety-akusta. .
B. Korkea jännite
Yhden litiumioniakun käyttöjännite on 3,7 V (keskiarvo), mikä vastaa kolmea sarjaan kytkettyä nikkeli-kadmium- tai nikkeli-metallihydridiakkua.
C. Ei saastumista
Litiumioniakut eivät sisällä haitallisia metalleja, kuten kadmiumia, lyijyä ja elohopeaa.
D. Ei sisällä metallista litiumia
Litiumioniakut eivät sisällä metallista litiumia, joten niihin ei sovelleta säännöksiä, kuten kielto kuljettaa litiumakkuja matkustajalentokoneissa.
E. Pitkä käyttöikä
Normaaleissa olosuhteissa litiumioniakuilla voi olla yli 500 lataus-purkausjaksoa.
F. Ei muistiefektiä
Muistiefektillä tarkoitetaan ilmiötä, että nikkeli-kadmium-akun kapasiteetti pienenee lataus- ja purkujakson aikana.Litiumioniakuilla ei ole tätä vaikutusta.
G. Pikalataus
Vakiovirta- ja vakiojännitelaturi, jonka nimellisjännite on 4,2 V, voi ladata litiumioniakun täyteen yhdessä tai kahdessa tunnissa.
Litiumparisto – Litiumakun periaate ja rakenne
1. Litiumioniakun rakenne ja toimintaperiaate: Ns. litiumioniakku viittaa kahdesta yhdisteestä koostuvaan toissijaiseen akkuun, jotka voivat reversiibelisti interkaloida ja deinterkaloida litiumioneja positiivisina ja negatiivisina elektrodeina.Ihmiset kutsuvat tätä ainutlaatuisella mekanismilla varustettua litiumioniakkua, joka perustuu litiumionien siirtoon positiivisen ja negatiivisen elektrodin välillä akun lataus- ja purkutoiminnon loppuunsaattamiseksi, "keinutuolin akuksi", joka tunnetaan yleisesti nimellä "litiumparisto". .Esimerkkinä LiCoO2: (1) Kun akku on ladattu, litiumionit irrotetaan positiivisesta elektrodista ja interkaloidaan negatiiviseen elektrodiin ja päinvastoin, kun akku puretaan.Tämä edellyttää, että elektrodi on litiumin interkalaatiotilassa ennen kokoamista.Yleensä positiiviseksi elektrodiksi valitaan litiumin interkalaatiosiirtymämetallioksidi, jonka potentiaali on suurempi kuin 3 V suhteessa litiumiin ja joka on stabiili ilmassa, kuten LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4, LiFePO4.(2) Valitse materiaaleille, jotka ovat negatiivisia elektrodeja, interkaloitavia litiumyhdisteitä, joiden potentiaali on mahdollisimman lähellä litiumpotentiaalia.Esimerkiksi erilaisia hiilimateriaaleja ovat luonnongrafiitti, synteettinen grafiitti, hiilikuitu, mesofaasin pallomainen hiili jne. ja metallioksidit, mukaan lukien SnO, SnO2, tinakomposiittioksidi SnBxPyOz (x=0,4～0,6, y=0,6～0,4, z= (2+3x+5v)/2) jne.
litiumparisto
2. Akku sisältää yleensä: positiivisen, negatiivisen, elektrolyytin, erottimen, positiivisen johdon, negatiivisen levyn, keskusliittimen, eristysmateriaalin (eristin), varoventtiilin (turvaventtiili), tiivisterenkaan (tiiviste), PTC:n (positiivinen lämpötilan säätönapa), akkukotelo.Yleensä ihmiset ovat enemmän huolissaan positiivisesta elektrodista, negatiivisesta elektrodista ja elektrolyytistä.
litiumparisto
Litiumioniakun rakenteen vertailu
Eri katodimateriaalien mukaan se jaetaan rautalitiumiin, kobolttilitiumiin, mangaanilitiumiin jne.;
Muotoluokituksesta se jaetaan yleensä lieriömäiseen ja neliömäiseen, ja polymeerilitiumioneista voidaan myös tehdä minkä tahansa muotoisia;
Litiumioniakuissa käytettyjen elektrolyyttimateriaalien mukaan litiumioniakut voidaan jakaa kahteen luokkaan: nestemäiset litiumioniakut (LIB) ja solid-state-litiumioniakut.PLIB) on eräänlainen solid-state-litiumioniakku.
elektrolyyttiä
Shell/Package Barrier Current Collector
Nestemäinen litiumioniakku Nestemäinen ruostumaton teräs, alumiini 25μPE kuparifolio ja alumiinifoliopolymeeri litiumioniakku kolloidinen polymeeri alumiini/PP komposiittikalvo ilman estettä tai yksi μPE kuparifolio ja alumiinifolio
Litium-akut – Litium-ioni-akkujen toiminta
1. Korkea energiatiheys
Verrattuna saman kapasiteetin NI/CD- tai NI/MH-akkuihin, litiumioniakut ovat painoltaan kevyempiä, ja niiden tilavuuskohtainen energia on 1,5-2 kertaa näiden kahden tyyppisten akkujen verrattuna.
2. Korkea jännite
Litiumioniakut käyttävät erittäin elektronegatiivisia elementtejä sisältäviä litiumelektrodeja saavuttamaan jopa 3,7 V:n napajännitteet, mikä on kolme kertaa NI/CD- tai NI/MH-akkujen jännite.
3. Ei saastuttava, ympäristöystävällinen
4. Pitkä käyttöikä
Elinikä ylittää 500 kertaa
5. Suuri kantavuus
Litiumioniakkuja voidaan purkaa jatkuvasti suurella virralla, joten tätä akkua voidaan käyttää suuritehoisissa laitteissa, kuten kameroissa ja kannettavissa tietokoneissa.
6. Erinomainen suojaus
Erinomaisten anodimateriaalien käytön ansiosta litiumdendriitin kasvuongelma akun latauksen aikana on voitettu, mikä parantaa huomattavasti litiumioniakkujen turvallisuutta.Samalla valitaan erityisiä palautettavia lisävarusteita varmistamaan akun turvallisuus käytön aikana.
Litiumakku – Litiumioniakun latausmenetelmä
Menetelmä 1. Ennen kuin litiumioniakku lähtee tehtaalta, valmistaja on suorittanut aktivointikäsittelyn ja esiladannut, joten litiumioniakussa on jäännöstehoa ja litiumioniakkua ladataan säätöjakson mukaisesti.Tämä säätöjakso on suoritettava 3–5 kertaa kokonaan.Purkaa.
Tapa 2. Litiumioniakkua ei tarvitse erityisesti purkaa ennen lataamista.Virheellinen purkautuminen vahingoittaa akkua.Kun lataat, yritä käyttää hidasta latausta ja vähentää nopeaa latausta;aika ei saa ylittää 24 tuntia.Vasta sen jälkeen, kun akku on käynyt läpi kolmesta viiteen täydellistä lataus- ja purkujaksoa, sen sisäiset kemikaalit "aktivoituvat" täysin optimaalista käyttöä varten.
Tapa 3. Käytä alkuperäistä laturia tai hyvämaineista laturia.Käytä litiumakuille erityistä litiumakkulaturia ja noudata ohjeita.Muuten akku vaurioituu tai jopa vaarantuu.
Tapa 4. Uusi ostettu akku on litiumioniakku, joten ensimmäisiä 3–5 latauskertaa kutsutaan yleensä säätöjaksoksi, ja sitä tulee ladata yli 14 tuntia, jotta litiumionien toiminta aktivoituu täysin.Litiumioniakuilla ei ole muistivaikutusta, mutta niillä on vahva inertisyys.Niiden tulee olla täysin aktivoituja varmistaakseen parhaan suorituskyvyn tulevissa sovelluksissa.
Menetelmä 5. Litiumioniakussa on käytettävä erityistä laturia, muuten se ei saavuta kyllästystilaa ja vaikuttaa sen toimintaan.Vältä lataamisen jälkeen asettamista laturiin yli 12 tunniksi ja irrota akku mobiililaitteesta, jos sitä ei käytetä pitkään aikaan.
Litiumakku – käytä
Mikroelektroniikan tekniikan kehityksen myötä 1900-luvulla pienoislaitteet lisääntyvät päivä päivältä, mikä asettaa korkeat vaatimukset virtalähteelle.Litiumakut ovat sitten siirtyneet laajamittaiseen käytännön vaiheeseen.
Sitä käytettiin ensimmäisen kerran sydämentahdistimissa.Koska litiumakkujen itsepurkautumisnopeus on erittäin alhainen, purkausjännite on jyrkkä.Sen avulla sydämentahdistin voidaan istuttaa ihmiskehoon pitkäksi aikaa.
Litiumakkujen nimellisjännite on yleensä yli 3,0 volttia ja ne sopivat paremmin integroitujen piirien virtalähteisiin.Mangaanidioksidiakkuja käytetään laajalti tietokoneissa, laskimissa, kameroissa ja kelloissa.
Sovellusesimerkki
1. Akkupakkausten korjausten korvaavia akkuja on monia: kuten kannettavissa tietokoneissa.Korjauksen jälkeen havaitaan, että kun tämä akkupaketti on vaurioitunut, vain yksittäisissä akuissa on ongelmia.Se voidaan korvata sopivalla yksikennoisella litiumakulla.
2. Erittäin kirkkaan pienoislampun valmistaminen Kirjoittaja käytti kerran yhtä 3,6V1,6AH litiumakkua, jossa on valkoinen superkirkas valoputki, tehdäkseen pienoislampun, joka on helppokäyttöinen, kompakti ja kaunis.Ja suuren akun kapasiteetin vuoksi sitä voi käyttää keskimäärin puoli tuntia joka yö ja sitä on käytetty yli kaksi kuukautta ilman latausta.
3. Vaihtoehtoinen 3V virtalähde
Koska yksikennoisen litiumakun jännite on 3,6 V.Siksi vain yksi litiumakku voi korvata kaksi tavallista akkua syöttääkseen virtaa pienille kodinkoneille, kuten radioille, walkmaneille, kameroille jne., joka ei ole vain kevyt, vaan myös kestää pitkään.
Litiumioniakun anodimateriaali – litiumtitanaatti
Se voidaan yhdistää litiummanganaatin, kolmikomponenttien tai litiumrautafosfaatin ja muiden positiivisten materiaalien kanssa muodostamaan 2,4 V tai 1,9 V litiumioniakkuja.Lisäksi sitä voidaan käyttää myös positiivisena elektrodina 1,5 V:n litiumakun muodostamiseksi metallilitium- tai litiumseoksesta valmistettu negatiivisen elektrodin toissijaisen akun kanssa.
Litiumtitanaatin korkean turvallisuuden, korkean vakauden, pitkäikäisyyden ja vihreiden ominaisuuksien vuoksi.Voidaan ennustaa, että litiumtitanaattimateriaalista tulee uuden sukupolven litiumioniakkujen negatiivinen elektrodimateriaali 2-3 vuodessa ja sitä käytetään laajalti uusissa moottoriajoneuvoissa, sähkömoottoripyörissä sekä korkean turvallisuuden, korkean vakauden ja pitkän syklin vaativissa ajoneuvoissa.soveltamisala.Litiumtitanaattiakun käyttöjännite on 2,4V, korkein jännite 3,0V ja latausvirta jopa 2C.
Litiumtitanaattiakun koostumus
Positiivinen elektrodi: litiumrautafosfaatti, litiummanganaatti tai kolmiosainen materiaali, litiumnikkelimanganaatti.
Negatiivinen elektrodi: litiumtitanaattimateriaali.
Este: Nykyinen litiumakun este, jonka negatiivisena elektrodina on hiili.
Elektrolyytti: Litiumakkuelektrolyytti, jonka negatiivisena elektrodina on hiili.
Akkukotelo: Litiumakkukotelo, jossa negatiivinen elektrodi hiili.
Litiumtitanaattiakkujen edut: Sähköajoneuvojen valitseminen polttoainekäyttöisten ajoneuvojen tilalle on paras valinta kaupunkiympäristön saastumisen ratkaisemiseen.Niistä litiumioniakut ovat herättäneet laajaa tutkijoiden huomiota.Jotta sähköajoneuvojen litiumioniakkuja koskevat vaatimukset voitaisiin täyttää, tutkimus ja kehitys Negatiiviset materiaalit, joilla on korkea turvallisuus, hyvä suorituskyky ja pitkäikäisyys, ovat sen kuumia kohtia ja vaikeuksia.
Kaupalliset litiumioniakkujen negatiiviset elektrodit käyttävät pääasiassa hiilimateriaaleja, mutta litiumparistoissa, joissa käytetään hiiltä negatiivisena elektrodina, on edelleen joitain haittoja:
1. Litiumdendriitit saostuvat helposti ylilatauksen aikana, mikä johtaa akun oikosulkuun ja vaikuttaa litiumakun turvatoimintoihin;
2. SEI-kalvon muodostaminen on helppoa, mikä johtaa alhaiseen alkulataus- ja purkaustehoon sekä suureen palautumattomaan kapasiteettiin;
3. Toisin sanoen hiilimateriaalien alustajännite on alhainen (lähellä metallilitiumia), ja on helppo aiheuttaa elektrolyytin hajoamista, mikä tuo turvallisuusriskejä.
4. Litiumionien lisäys- ja uuttoprosessissa tilavuus muuttuu suuresti ja syklin vakaus on huono.
Hiilimateriaaleihin verrattuna spinellityyppisellä Li4Ti5012:lla on merkittäviä etuja:
1. Se on nollajännitystä materiaalia ja sillä on hyvä kiertokyky;
2. Purkausjännite on vakaa, ja elektrolyytti ei hajoa, mikä parantaa litiumakkujen turvallisuutta;
3. Hiilianodimateriaaleihin verrattuna litiumtitanaatilla on korkea litiumionidiffuusiokerroin (2*10-8cm2/s), ja sitä voidaan ladata ja purkaa suurella nopeudella.
4. Litiumtitanaatin potentiaali on korkeampi kuin puhtaan metallilitiumin, eikä litiumdendriittejä ole helppo tuottaa, mikä antaa perustan litiumakkujen turvallisuuden varmistamiselle.
huoltopiiri
Se koostuu kahdesta kenttätransistorista ja erillisestä huolto-integroidusta S-8232-lohkosta.Ylilatauksen ohjausputki FET2 ja ylipurkauksen ohjausputki FET1 on kytketty sarjaan piiriin, ja akun jännitettä valvoo ja ohjaa huolto-IC.Kun akun jännite nousee 4,2 V:iin, ylilatauksen ylläpitoputki FET1 sammuu ja lataus lopetetaan.Vian välttämiseksi ulkoiseen piiriin lisätään yleensä viivekondensaattori.Kun akku on tyhjä, akun jännite laskee arvoon 2,55.
Postitusaika: 30.3.2023