Was sind die Verwendungszwecke von Lithiumbatterien?

Lithiumbatterien werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, z. B. in Mobiltelefonen / Tablets / Laptops / Taschenlampen / Digitalkameras / digitalen Produkten / LED-Taschenlampen / Lasertaschenlampen / Taschenlampen für die Außenbeleuchtung / technische Beleuchtung Lampen / Minerallampen / Notlichter / elektrisches Spielzeug / Spielautomaten / ferngesteuerte Flugzeuge / Elektrowerkzeuge / schnurlose Haushaltsgeräte / elektrische Fahrräder / elektrische Freizeitfahrzeuge / tragbare Audio- / Videodigital- / Instrumenteninstrumente balancieren Fahrzeuge, Roller. Sie können auch in Autos wie Elektrofahrzeugen verwendet werden, Startkraft kann auch in der Energiespeicherung des Stromversorgungssystems verwendet werden.

Eine "Lithiumbatterie" ist ein Batterietyp, der ein Lithiummetall oder eine Lithiumlegierung als negatives Elektrodenmaterial und eine nichtwässrige Elektrolytlösung verwendet. Lithium-Metall-Batterien wurden erstmals 1912 von Gilbert N. Lewis vorgeschlagen und untersucht. In den 1970er Jahren schlug MSWhittingham Lithium-Ionen-Batterien vor und begann mit deren Erforschung. Aufgrund der sehr aktiven chemischen Eigenschaften von Lithiummetall sind die Verarbeitung, Lagerung und Verwendung von Lithiummetall sehr anspruchsvoll für die Umwelt. Daher werden Lithiumbatterien seit langem nicht mehr verwendet. Mit der Entwicklung von Wissenschaft und Technologie sind Lithiumbatterien zum Mainstream geworden.

Lithiumbatterien können grob in zwei Kategorien unterteilt werden: Lithiummetallbatterien und Lithiumionenbatterien. Lithium-Ionen-Batterien enthalten kein metallisches Lithium und sind wiederaufladbar. Die Lithium-Metall-Batterie der fünften Generation mit wiederaufladbaren Batterien wurde 1996 geboren. Sicherheit, spezifische Kapazität, Selbstentladungsrate und Leistungspreisverhältnis sind besser als bei Lithium-Ionen-Batterien. Aufgrund der hohen technischen Anforderungen stellen nur wenige Unternehmen im Land solche Lithium-Metall-Batterien her.

Lithium-Metall-Batterie:

Eine Lithiummetallbatterie ist im Allgemeinen eine Batterie, die Mangandioxid als positives Elektrodenmaterial, metallisches Lithium oder ein Legierungsmetall davon als negatives Elektrodenmaterial und eine nichtwässrige Elektrolytlösung verwendet.

Grundprinzip der Lithiumbatterie

Entladungsreaktion: Li + MnO2 = LiMnO2

litium-ionen-batterie:

Eine Lithiumionenbatterie ist im Allgemeinen eine Batterie, die ein Metalloxid aus einer Lithiumlegierung als positives Elektrodenmaterial, Graphit als negatives Elektrodenmaterial und einen nichtwässrigen Elektrolyten verwendet.

Die Reaktion, die an der geladenen positiven Elektrode auftritt, ist

LiCoO2 == Li (1-x) CoO2 + XLi ++ Xe- (Elektron)

Die an der ladenden negativen Elektrode ablaufende Reaktion ist

6C + XLi ++ Xe- = LixC6

Gesamtreaktion des Akkus: LiCoO2 + 6C = Li (1-x) CoO2 + LixC6

Positive Elektrode

Kathodenmaterial: Es gibt viele optionale Kathodenmaterialien, und die meisten gängigen Produkte verwenden Lithiumeisenphosphat. Verschiedene Kathodenmaterialvergleiche:

LiCoO2

3,7V

140 mAh / g

Li2Mn2O4

4,0V

100 mAh / g

LiFePO4

3,3V

100 mAh / g

Li2FePO4F

3,6V

115 mAh / g

Positive Elektrodenreaktion: Lithiumionen werden während der Entladung eingebettet und Lithiumionen werden während des Ladens deinterkaliert. Beim Laden: LiFePO4 → Li1-xFePO4 + xLi ++ xe-Entladung: Li1-xFePO4 + xLi ++ xe- → LiFePO4.

Negative Elektrode

Anodenmaterial: Meist wird Graphit verwendet. Neue Forschungen haben ergeben, dass Titanat ein besseres Material sein kann.

Negative Elektrodenreaktion: Lithiumionen werden während der Entladung deinterkaliert und Lithiumionen werden während des Ladens eingebettet.

Beim Laden: xLi ++ xe- + 6C → LixC6

Beim Entladen: LixC6 → xLi ++ xe- + 6C

Editor für frühe Entwicklung

Lithiumbatterien wurden erstmals in Herzschrittmachern eingesetzt. Die Lithiumbatterie hat eine sehr niedrige Selbstentladungsrate und eine flache Entladespannung, so dass der im menschlichen Körper implantierte Schrittmacher lange Zeit ohne Aufladen arbeiten kann. Lithiumbatterien haben im Allgemeinen eine Nennspannung von mehr als 3,0 Volt, wodurch sie sich besser für die Verwendung als Netzteile mit integrierten Schaltkreisen eignen. Mangandioxidbatterien werden häufig in Taschenrechnern, Digitalkameras und Uhren verwendet.

Um exzellentere Sorten zu entwickeln, wurden verschiedene Materialien untersucht, um ein beispielloses Produkt zu schaffen.

1992 entwickelte Sony erfolgreich Lithium-Ionen-Batterien. Seine Praktikabilität hat das Gewicht und das Volumen von tragbaren elektronischen Geräten wie Mobiltelefonen, Notebooks und Taschenrechnern erheblich reduziert.

Entwicklungsprozess-Editor

1. In den 1970er Jahren verwendete MSWhittingham von Exxon Titansulfid als positives Elektrodenmaterial und Lithiummetall als negatives Elektrodenmaterial, um die erste Lithiumbatterie herzustellen.

2. 1980 entdeckte J. Goodenough, dass Lithiumcobaltat als positives Elektrodenmaterial für Lithiumionenbatterien verwendet werden kann.

3. 1982 entdeckten RRAgarwal und JRselman vom Illinois Institute of Technology, dass Lithiumionen die Eigenschaft haben, in Graphit eingebettet zu sein. Dieser Vorgang ist schnell und reversibel. Gleichzeitig hat die Lithiumbatterie aus Lithiummetall viel Aufmerksamkeit auf sich gezogen, weshalb versucht wurde, eine wiederaufladbare Batterie unter Verwendung der Eigenschaften von in Lithiumionen eingebettetem Graphit herzustellen. Die erste verfügbare Lithium-Ionen-Graphitelektrode wurde erfolgreich von Bell Labs hergestellt.

4. 1983 entdeckten M. Thackeray und J. Goodenough, dass Manganspinell ein ausgezeichnetes Kathodenmaterial mit geringen Kosten, Stabilität und ausgezeichneter Leitfähigkeit und Lithiumführungseigenschaften ist. Die Zersetzungstemperatur ist hoch und die Oxidation ist viel niedriger als die von Lithiumcobaltat. Selbst wenn ein Kurzschluss oder eine Überladung auftritt, kann die Gefahr von Verbrennungen und Explosionen vermieden werden.

5. 1989 entdeckten A. Manthiram und J. Goodenough, dass eine positive Elektrode mit einem Polymeranion eine höhere Spannung erzeugen würde.

6. 1991 veröffentlichte Sony den ersten kommerziellen lithium-ionen-akku. In der Folge revolutionierten Lithium-Ionen-Batterien das Gesicht der Unterhaltungselektronik.

7. 1996 entdeckten Padhi und Goodenough, dass Phosphate mit Olivinstruktur wie Lithiumeisenphosphat (LiFePO4) herkömmlichen Kathodenmaterialien überlegen sind und zu den Hauptkathodenmaterialien geworden sind.

Mit der weit verbreiteten Verwendung digitaler Produkte wie Mobiltelefone, Notebooks usw. werden Lithium-Ionen-Batterien in solchen Produkten mit hervorragender Leistung häufig verwendet und schrittweise zu anderen Produktanwendungen weiterentwickelt. 1998 begann das Tianjin Power Research Institute mit der kommerziellen Produktion von Lithium-Ionen-Batterien. Normalerweise nennen die Leute auch Lithium-Ionen-Batterien lithium-batterien, aber diese beiden Batterien sind nicht gleich. Lithium-Ionen-Batterien sind zum Mainstream geworden.

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