Das Funktionsprinzip von Lithium-Ionen-Batterien und positiven und negativen Materialien

Eine Lithium-Ionen-Batterie ist eine wiederaufladbare Batterie, die darauf angewiesen ist, dass sich Lithium-Ionen zwischen der positiven und der negativen Elektrode bewegen, um zu arbeiten. Während des Ladens und Entladens wird Li + zwischen den beiden Elektroden interkaliert und deinterkaliert: Beim Laden der Batterie wird Li + von der positiven Elektrode deinterkaliert, und der Elektrolyt wird in die negative Elektrode eingebettet, und die negative Elektrode befindet sich in einem lithiumreichen Zustand. Der folgende Artikel befasst sich mit Einzelheiten zum Prinzip und zur Wartung der Lithiumbatterie.

Eine Lithium-Ionen-Batterie ist eine wiederaufladbare Batterie, die darauf angewiesen ist, dass sich Lithium-Ionen zwischen der positiven und der negativen Elektrode bewegen, um zu arbeiten. Während des Ladens und Entladens wird Li + zwischen den beiden Elektroden interkaliert und deinterkaliert: Beim Laden der Batterie wird Li + von der positiven Elektrode deinterkaliert, und der Elektrolyt wird in die negative Elektrode eingebettet, und die negative Elektrode befindet sich in einem lithiumreichen Zustand. im Allgemeinen wird ein Lithiumelement als Elektrode verwendet. Es steht stellvertretend für moderne hochleistungsbatterien.

Lithium-Ionen-Akku - Einführung

Lithium-Ionen-Akku Lithium-Ionen-Akku Lithium-Ionen-Akku (Li-Ionen-, Lithium-Ionen-Batterie): Lithium-Ionen-Akku bietet die Vorteile von geringem Gewicht, großer Kapazität, keinem Memory-Effekt usw. und ist daher weit verbreitet - viele der heutigen digitalen Geräte verwenden Lithium-Ionen-Akkus als Stromquelle, obwohl der Preis relativ hoch ist. Lithium-Ionen-Batterien haben eine hohe Energiedichte, eine 1,5- bis 2-fache Kapazität von Nickel-Wasserstoff-Batterien mit gleichem Gewicht und eine sehr niedrige Selbstentladungsrate. Darüber hinaus hat der Lithium-Ionen-Akku fast keinen "Memory-Effekt" und enthält keine toxischen Substanzen, was auch ein wichtiger Grund für seine breite Anwendung ist.

Wie Lithium-Ionen-Batterien funktionieren

Lithium-Ionen-Batterie Lithium-Ionen-Batterie Prinzipstruktur Lithium-basierte Batterie wird in Lithium-Batterie und Lithium-Ionen-Batterie unterteilt. Gegenwärtig verwenden Mobiltelefone und Laptops Lithium-Ionen-Batterien, die üblicherweise als Lithium-Batterien bezeichnet werden. Gegenwärtig werden Lithium-Ionen-Batterien, die in Mobiltelefonen und dergleichen verwendet werden, und echte Lithium-Batterien aufgrund ihres hohen Risikos nicht in alltäglichen elektronischen Produkten verwendet.

Positive und negative Materialien für Lithium-Ionen-Batterien

Das Anodenmaterial der Lithiumionenbatterie ist ein Kohlenstoffmaterial, und das Kathodenmaterial der Lithiumionenbatterie ist eine lithiumhaltige Verbindung. Es gibt kein Metalllithium, nur Lithiumionen, bei denen es sich um eine Lithiumionenbatterie handelt. Eine Lithiumionenbatterie ist ein allgemeiner Begriff für eine Batterie, bei der eine Lithiumioneninterkalationsverbindung als positives Elektrodenmaterial verwendet wird. Der Lade- und Entladevorgang einer Lithiumionenbatterie ist ein Vorgang zum Interkalieren und Deinterkalieren von Lithiumionen. Bei der Interkalation und Deinterkalation von Lithiumionen, gleichzeitiger Insertion und Deinterkalation äquivalenter Elektronen mit Lithiumionen (üblicherweise als Einbettung oder Deinterkalation der positiven Elektrode und Insertion oder Deinterkalation der negativen Elektrode bezeichnet). Während des Ladens und Entladens werden Lithiumionen zwischen der positiven und der negativen Elektrode interkaliert / deinterkaliert und eingefügt / deinterkaliert und treffend als "Schaukelstuhlbatterien" bezeichnet.

Lithium-Ionen-Batterien haben eine hohe Energiedichte und eine hohe durchschnittliche Ausgangsspannung. Die Selbstentladung ist gering und beträgt weniger als 10% pro Monat. Es gibt keinen Memory-Effekt. Der Betriebstemperaturbereich beträgt -20 ° C ~ 60 ° C. Hervorragende Zyklusleistung, schnelles Laden und Entladen, Ladeeffizienz bis zu 100% und lang anhaltende hohe Ausgangsleistung. Ohne Umweltverschmutzung spricht man von einer grünen Batterie.

Das Aufladen ist ein wichtiger Schritt bei der wiederholten Verwendung des Akkus. Der Ladevorgang des Lithium-Ionen-Akkus ist in zwei Phasen unterteilt: eine Schnellladephase mit konstantem Strom (die Anzeigelampe ist rot oder gelb) und eine Phase mit abnehmender konstanter Spannung (die Anzeigelampe ist grün). Während der Konstantstrom-Schnellladephase wird die Batteriespannung allmählich auf die Standardspannung der Batterie erhöht und dann auf die Konstantspannungsstufe unter dem Steuerchip übertragen. Die Spannung wird nicht mehr erhöht, um sicherzustellen, dass sie nicht überladen wird Der Strom wird allmählich abgeschwächt, wenn die Batterieleistung steigt. Gehen Sie zu 0 und beenden Sie den Ladevorgang. Der Leistungsstatistik-Chip kann die Batterieleistung durch Aufzeichnen der Entladekurve berechnen. Lithium-Ionen-Batterien ändern nach wiederholtem Gebrauch ihre Entladekurve. Obwohl Lithium-Ionen-Akkus keinen Memory-Effekt haben, kann ein unsachgemäßes Laden die Akkuleistung erheblich beeinträchtigen.

Übermäßiges Laden und Entladen von Lithium-Ionen-Batterien kann die positiven und negativen Elektroden dauerhaft beschädigen. Eine Überentladung führt zum Zusammenbruch der negativen Kohlenstoffschichtstruktur, und ein Zusammenbruch führt dazu, dass Lithiumionen während des Ladens eingefügt werden. Eine übermäßige Aufladung führt dazu, dass übermäßige Lithiumionen in die negative Kohlenstoffstruktur eingefügt werden und einige der Lithiumionen nicht mehr freigesetzt werden.

Die Lademenge entspricht dem Ladestrom multipliziert mit der Ladezeit. Wenn die Ladesteuerungsspannung konstant ist, ist der Ladestrom größer (die Ladegeschwindigkeit ist schneller) und die Lademenge ist kleiner. Wenn die Ladegeschwindigkeit des Akkus zu hoch ist und der Kontrollpunkt für die Abschlussspannung nicht korrekt ist, ist auch die Akkukapazität unzureichend. Tatsächlich reagieren einige der elektrodenaktiven Materialien der Batterie nicht vollständig und der Ladevorgang wird gestoppt. Dieses Phänomen der unzureichenden Aufladung wird mit zunehmender Anzahl von Zyklen verstärkt.

Stahlschale / Aluminiumschalen-Serie:

(1) Obere und untere Abdeckung der Batterie

(2) Positive Elektrode - das aktive Material ist im Allgemeinen Lithiumkobaltoxid

(3) Separator - eine spezielle Verbundmembran

(4) Negative Elektrode - das aktive Material ist Kohlenstoff

(5) Organischer Elektrolyt

(6) Batteriegehäuse (unterteilt in Stahlgehäuse und Aluminiumgehäuse)

Flexible Verpackungsserien

(1) Positive Elektrode - das aktive Material ist im Allgemeinen Lithiumkobaltoxid

(2) Separator - PP- oder PE-Verbundfolie

(3) Negative Elektrode - das aktive Material ist Kohlenstoff

(4) Organischer Elektrolyt

(5) Batteriegehäuse - Aluminium-Kunststoff-Verbundfolie

Wie Lithium-Ionen-Batterien funktionieren

Schema der Lithium-Ionen-Batterie

Wenn die Batterie geladen wird, werden Lithiumionen an der positiven Elektrode der Batterie erzeugt, und die erzeugten Lithiumionen bewegen sich durch den Elektrolyten zur negativen Elektrode. Der Kohlenstoff als negative Elektrode hat eine Schichtstruktur und viele Mikroporen. Die Lithiumionen, die die negative Elektrode erreichen, sind in die Mikroporen der Kohlenstoffschicht eingebettet, und je mehr Lithiumionen eingebettet sind, desto höher ist die Ladekapazität. In ähnlicher Weise treten beim Entladen der Batterie (dh bei dem Prozess, bei dem wir die Batterie verwenden) die in die Kohlenstoffschicht der negativen Elektrode eingebetteten Lithiumionen aus und wandern zurück zur positiven Elektrode. Je mehr Lithiumionen zur positiven Elektrode zurückkehren, desto höher ist die Entladekapazität.

Im Allgemeinen wird der Ladestrom der Lithiumbatterie zwischen 0,2 ° C und 1 ° C eingestellt. Je größer der Strom ist, desto schneller wird der Ladevorgang und desto größer ist die Wärme des Akkus. Darüber hinaus ist bei übermäßiger Strombelastung die Kapazität nicht voll, da die elektrochemische Reaktion innerhalb der Batterie Zeit braucht. Genau wie beim Eingießen von Bier entstehen bei Blasen Blasen, die jedoch nicht voll sind. Bei Batterien ist der normale Gebrauch der Entladevorgang.

Achten Sie auf die Entladung der Lithiumbatterie:

Erstens sollte der Entladestrom nicht zu groß sein. Übermäßiger Strom verursacht Wärme im Inneren der Batterie, die bleibende Schäden verursachen kann. Auf dem Handy ist dies kein Problem, man kann es nicht berücksichtigen.

Zweitens dürfen Sie niemals überentladen. Lithiumbatterien haben größte Angst vor Überentladung. Sobald die Entladespannung unter 2,7 V liegt, kann die Batterie verschrottet werden. Glücklicherweise wurde das Innere des Handy-Akkus mit einer Schutzschaltung ausgestattet. Die Spannung ist nicht niedrig genug, um den Akku zu beschädigen. Die Schutzschaltung funktioniert und hört auf, sich zu entladen. Je größer der Entladestrom der Batterie ist, desto kleiner ist die Entladekapazität und desto schneller fällt die Spannung ab.

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