Wie viele Arten von Lithiumbatterien gibt es? Was ist der Unterschied in der Leistung?

Je nach Art der Arbeit kann unterteilt werden in:

Primärbatterien (Primärbatterien);

Primärbatterien können unterteilt werden in: Zinkmanganbatterien, Zinkmanganbatterien aus Pappe, alkalische Zinkmanganbatterien, Zink-Silberbatterien, Lithiummanganbatterien, Zinkmanganbatterien, Zinkluftbatterien und Lithiummanganbatterien.

Sekundärbatterie (wiederaufladbare Batterie) Blei-Säure-Batterie;

Sekundärbatterien können unterteilt werden in: Cadmium-Nickel-Batterien, Wasserstoff-Nickel-Batterien, Lithium-Ionen-Batterien, sekundäre alkalische Zink- und Mangan-Batterien.

Die Blei-Säure-Batterie kann unterteilt werden in: offene Blei-Säure-Batterie, vollständig geschlossene Blei-Säure-Batterie.

Lithium-Ionen-Batterie: ist eine Sekundärbatterie (wiederaufladbare Batterie), die hauptsächlich auf Lithium-Ionen beruht, um sich zwischen positiven und negativen Polen zu bewegen. Während des Lade- und Entladevorgangs wird Li + zwischen den beiden Elektroden eingebettet und wieder eingebettet: Beim Laden wird Li + von der positiven Elektrode entfernt, die negative Elektrode wird durch den Elektrolyten eingebettet und die negative Elektrode befindet sich in a lithiumreicher Zustand; Beim Entladen ist es umgekehrt.

Lithiumbatterien werden in Lithiumbatterien und Lithiumionenbatterien unterteilt. Mobiltelefone und Laptops verwenden Lithium-Ionen-Batterien, die allgemein als Lithium-Batterien bekannt sind. Batterien verwenden im Allgemeinen lithiumhaltige Materialien als Elektroden und sind repräsentativ für moderne Hochleistungsbatterien. Echte Lithiumbatterien werden aufgrund ihres hohen Risikos in der alltäglichen Elektronik selten verwendet.

Die Lithium-Ionen-Batterie wurde erstmals 1990 von der Sony Corporation of Japan entwickelt. Sie dient dazu, Lithiumionen in Kohlenstoff (Petrolkoks und Graphit) einzufügen, um eine negative Elektrode zu bilden (Lithium für Lithiumbatterien oder Lithiumlegierungen für herkömmliche Lithiumbatterien). Das positive Elektrodenmaterial wird üblicherweise für LixCoO2, LixNiO2 und LixMnO4 und LiPF6 + Diethylencarbonat (EC) + Dimethylcarbonat (DMC) für den Elektrolyten verwendet.

Petroleum Coke- und Graphit-Negativelektrodenmaterialien sind ungiftig und verfügen über ausreichende Ressourcen. Lithium-Ionen sind in Kohlenstoff eingebettet, um die hohe Aktivität von Lithium zu überwinden und die Sicherheitsprobleme herkömmlicher Lithiumbatterien zu lösen. Positives LixCoO2 kann ein hohes Maß an Lade- und Entladeleistung und Lebensdauer erreichen. Um die Kosten zu senken, hat sich die umfassende Leistung von Lithium-Ionen-Batterien verbessert. Lithium-Ionen-Batterien werden voraussichtlich im 21. Jahrhundert einen großen Markt einnehmen.

Lithium-Ionen-Sekundärbatterien werden mit LiCoO2 + C = Li1-xCoO2 + LixC geladen und entladen.

Lithium-Ionen-Batterien können leicht mit den folgenden zwei Arten von Batterien verwechselt werden:

(1) Lithiumbatterie: negative Elektrode aus metallischem Lithium.

(2) Lithium-Ionen-Batterien: Verwenden Sie nichtwässrige flüssige organische Elektrolyte.

(3) lithium-ionen-polymerbatterien: Verwenden Sie Polymere, um flüssige organische Lösungsmittel zu gelieren, oder verwenden Sie direkt Vollfestelektrolyte. Lithium-Ionen-Batterien verwenden im Allgemeinen Graphit-Kohlenstoff-Materialien als negative Pole.

Es ist Mangandioxid oder Thionylchlorid und die negative Elektrode ist Lithium. Nach dem Zusammenbau der Batterie hat die Batterie eine Spannung und muss nicht aufgeladen werden. Lithium-Ionen-Batterien (Li-Ionen-Batterien) sind die Entwicklung von Lithium-Batterien. Beispielsweise war die in der vorherigen Kamera verwendete Tastenbatterie eine Lithiumbatterie. Der Akku kann auch aufgeladen werden, aber die Zyklusleistung ist nicht gut, und während des Lade- und Entladezyklus bilden sich leicht Lithiumkristalle, die einen internen Kurzschluss des Akkus verursachen. Daher ist das Laden des Akkus im Allgemeinen verboten.

1982 entdeckten RR Agarwal und JR Selman vom Illinois Institute of Technology, dass Lithiumionen die Eigenschaften von eingebettetem Graphit aufweisen. Dieser Prozess ist schnell und reversibel. Gleichzeitig haben Lithiumbatterien aus metallischem Lithium aufgrund ihrer Sicherheitsrisiken viel Aufmerksamkeit erhalten. Daher versuchen die Menschen, die Eigenschaften von in Graphit eingebettetem Lithiumion zu nutzen, um wiederaufladbare Batterien herzustellen. Die erste verfügbare Lithium-Ionen-Graphitelektrode wurde von Bell Labs erfolgreich getestet.

1983 entdeckten M. Thackeray, J. Goodenough und andere, dass Manganspinell ein ausgezeichnetes positives Material mit niedrigem Preis, Stabilität und ausgezeichneter Leitfähigkeit und Lithiumleitfähigkeit ist. Seine Zersetzungstemperatur ist hoch und seine Oxidation ist viel niedriger als die von Lithiumkobalt. Selbst bei Kurzschluss und Überladung kann die Gefahr von Verbrennung und Explosion vermieden werden.

1989 stellten A. Manthiram und J. Goodenough fest, dass die positive Elektrode unter Verwendung polymerer Anionen eine höhere Spannung erzeugen würde.

1992 erfand die japanische Sony Corporation eine Lithiumbatterie mit einem Kohlenstoffmaterial als negative Elektrode und einer Lithiumverbindung als positiver Elektrode. Während des Lade- und Entladevorgangs gibt es kein metallisches Lithium, nur Lithiumionen, bei denen es sich um eine Lithiumionenbatterie handelt. In der Folge revolutionierten Lithium-Ionen-Batterien die Unterhaltungselektronik. Solche Batterien, die Lithiumkobaltsäure als positives Material verwenden, sind nach wie vor die Hauptstromquelle für tragbare elektronische Geräte.

1996 entdeckten Padhi und Goodenough, dass Phosphate mit Olivinstruktur wie Lithiumeisenphosphat (LiFePO4) sicherer als herkömmliche Kathodenmaterialien sind, besonders widerstandsfähig gegen hohe Temperaturen sind und ihre wiederaufladbaren Eigenschaften die herkömmlicher Lithiumionenbatteriematerialien bei weitem übertreffen .

Ein Blick auf die Geschichte der Batterieentwicklung zeigt, dass die drei Merkmale der gegenwärtigen weltweiten Entwicklung der Batterieindustrie die rasche Entwicklung umweltfreundlicher und umweltfreundlicher Batterien sind, einschließlich Lithium-Ionen-Batterien, Wasserstoff- und Nickelbatterien. Die zweite ist eine Batterie-zu-Batterie-Umwandlung, die im Einklang mit der Strategie für nachhaltige Entwicklung steht. Drittens wird die Batterie in Richtung klein, leicht und dünn weiterentwickelt. In handelsüblichen wiederaufladbaren Batterien haben Lithium-Ionen-Batterien die höchste spezifische Energie, insbesondere Polymer-Lithium-Ionen-Batterien, die eine Ausdünnung von wiederaufladbaren Batterien erreichen können. Da das Volumen von Lithium-Ionen-Batterien höher als Energie und Masse als Energie ist, kann es geladen und umweltfreundlich sein und weist die drei Hauptmerkmale der aktuellen Entwicklung der Batterieindustrie auf, sodass es in den Industrieländern ein schnelles Wachstum aufweist. Die Entwicklung des Telekommunikations- und Informationsmarktes, insbesondere die umfassende Nutzung von Mobiltelefonen und Laptops, hat Marktchancen für Lithium-Ionen-Batterien eröffnet. Polymer-Lithium-Ionen-Batterien in Lithium-Ionen-Batterien werden nach und nach Flüssigelektrolyt-Lithium-Ionen-Batterien mit ihren einzigartigen Sicherheitsvorteilen ersetzen und zum Hauptbestandteil von Lithium-Ionen-Batterien werden. Polymer-Lithium-Ionen-Batterien sind als "Batterien im 21. Jahrhundert" bekannt und werden eine neue Ära der Batterien einleiten. Die Entwicklungsaussichten sind sehr optimistisch.

Im März 2015 entwickelten Sharp of Japan und Prof. Tanaka von der Universität Kyoto erfolgreich eine Lithium-Ionen-Batterie mit einer Lebensdauer von bis zu 70 Jahren. Der diesmal hergestellte langlebige Lithium-Ionen-Akku hat ein Volumen von 8 Kubikzentimetern und kann 25.000 Mal geladen und entladen werden. Sharp sagte auch, dass nach dem 10.000-fachen Aufladen und Entladen des Lithium-Ionen-Akkus mit langer Lebensdauer seine Leistung stabil blieb.

Stahlschale / Aluminiumschale / Zylinder / flexible Verpackungsserie:

(1) Positiv-aktive Substanzen sind im Allgemeinen Lithiummangansäure oder Lithiumkobaltsäure, Nickelkobaltmangansäurematerial, elektrische Fahrräder werden üblicherweise als Nickelkobaltmangansäure verwendet. Lithium (allgemein als ternär bekannt) oder ternär + eine kleine Menge Lithiummangansäure. Reines Lithiummanganat und Lithiumeisenphosphat verblassen aufgrund großer Größe, schlechter Leistung oder hoher Kosten allmählich. Die Elektrodenflüssigkeit verwendet eine elektrolytische Aluminiumfolie mit einer Dicke von 10 bis 20 Mikrometern.

(2) Membran - ein speziell gebildeter Polymerfilm mit einer mikroporösen Struktur, die es Lithiumionen ermöglicht, frei zu passieren, ohne dass Elektronen hindurchtreten.

(3) Negativ - Der Wirkstoff ist Graphit oder Kohlenstoff ähnlich der Graphitstruktur. Elektrolytische Kupferfolie mit einer Dicke von 7-15 Mikrometern wird für leitfähige Abbindeflüssigkeiten verwendet.

(4) Organische Elektrolyt-Carbonat-Lösungsmittel, die Lithiumhexafluorophosphat lösen, und Gelelektrolyte für Polymere.

(5) Batteriegehäuse, unterteilt in Stahlgehäuse (Quadrat wird selten verwendet), Aluminiumgehäuse, vernickelte Eisengehäuse (für zylindrische Batterien verwendet), Aluminium-Kunststofffolie (weiche Verpackung) usw. sowie die Kappe des Batterie ist auch der positive und negative Pol der Batterie.

Entsprechend den verschiedenen Elektrolytmaterialien, die in Lithium-Ionen-Batterien verwendet werden, werden Lithium-Ionen-Batterien in flüssige Lithium-Ionen-Batterien (kurz LIB) und Polymer-Lithium-Ionen-Batterien (PolymerLithium-IonBattery, abgekürzt als PLB) unterteilt.

Lithium-Ionen-Akku (Li-Ion)

Wiederaufladbare Lithium-Ionen-Batterien sind derzeit die am häufigsten verwendeten Batterien in modernen digitalen Produkten wie Mobiltelefonen und Notebooks. Sie sind jedoch "empfindlicher" und können während des Gebrauchs nicht überladen oder entladen werden (wodurch die Batterie beschädigt oder verschrottet wird) ). Daher befinden sich Schutzkomponenten oder Schutzschaltungen an der Batterie, um teure Batterieschäden zu vermeiden. Lithium-Ionen-Akkus erfordern hohe Ladeanforderungen. Um sicherzustellen, dass die Genauigkeit der Abschlussspannung innerhalb von ± 1% liegt, haben große Halbleiterbauelemente eine Vielzahl von ICs zum Laden von Lithium-Ionen-Batterien entwickelt, um ein sicheres, zuverlässiges und schnelles Laden zu gewährleisten.

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