Tragbare Lithiumbatterie

Schauen Sie sich die verschiedenen tragbaren Geräte in Ihrer Nähe an. Die Chancen stehen gut, dass sie mit tragbaren Lithiumbatterien betrieben werden. Egal, ob es sich um Ihr Smartphone oder Ihr Tablet handelt, alle diese Geräte verwenden Lithiumbatterien . Daher kann man mit Sicherheit sagen, dass solche Batterien weltweit zu einem bekannten Namen geworden sind.

Aufgrund ihrer hohen Dichte wurden Lithiumbatterien erfolgreich in kompakten Größen hergestellt. Da sie aufgeladen werden können, sind sie außerdem ziemlich langlebig, insbesondere im Vergleich zu anderen herkömmlichen Batterietypen. Während Blei-Säure-Batterien möglicherweise immer noch in bestimmten Branchen führend sind, haben tragbare Lithium-Ionen-Batterien immer noch einen bedeutenden Platz in jedem Haushalt erlangt.

Tragbare Lithiumbatterietypen und -spezifikationen

Es ist wichtig zu beachten, dass verschiedene andere Arten von Lithium-Ionen-Batterien verfügbar sind. Die fünf unten genannten sind jedoch diejenigen, die kommerziell etabliert und getestet wurden. Es gibt andere Optionen, die derzeit erforscht werden. Jeder Batterietyp unterscheidet sich in Bezug auf Energiedichte, Sicherheit, Entladerate, Zuverlässigkeit und Leistungsdichte.

Die fünf kommerziell hergestellten Batterien umfassen Folgendes:

1. Lithium-Kobaltoxid-Batterie

Lithium-Kobaltoxid-Batterien sind in tragbaren Elektronikgeräten wie Kameras, Mobiltelefonen und Laptops enthalten. Ihre Entladerate ist recht niedrig und daher ideal für eine längere akkulaufzeit. Zusätzlich weisen Lithium-Kobaltoxid-Batterien unter allen anderen Arten von Lithiumbatterien die höchste Energiedichte auf. Sie reicht von 110 bis 190 Wh / kg. Da die Batterie Kobalt enthält, das sowohl schwer zu finden als auch teuer ist, sind diese tragbaren Batterien tendenziell teurer als andere Optionen.

2. Lithium-Titanat-Batterie

Eines der Hauptmerkmale von Lithium-Titanat-Batterien ist, dass sie bei sehr niedrigen Temperaturen effizient betrieben werden können. Die Temperatur kann bis zu -40 Grad Celsius betragen und die Batterien würden immer noch funktionieren. Abgesehen davon weisen diese Batterien tendenziell eine hohe Lade- und Entladerate auf. Sie haben eine vergleichsweise geringere Energiedichte als andere Optionen. Es reicht von 30-110 Wh / kg. Die inhärente Spannung ist ebenfalls niedrig. Während die Standardspannung von Batterien 3,7 V beträgt, hat diese Batterie eine Spannung von 2,4 V.

3. Lithium-Eisenphosphat-Batterie

Während einige der Lithiumbatterien dazu neigen, überhitzt zu werden, ist Lithium-Eisenphosphat-Batterie ein Typ, der dieses Risiko nicht darstellt. Sie werden häufig zur Stromversorgung von medizinischen Geräten und Werkzeugen verwendet. Sie haben eine erheblich längere Lebensdauer als andere Batterien und eine durchschnittliche Energiedichte von 95-149 Wh / kg.

4. Lithium-Nickel-Mangan-Kobaltoxid-Batterie

Eine Lithium-Nickel-Mangan-Kobaltoxid-Batterie erwärmt sich nicht schnell und ist daher eine sichere Option. Es wird zum Antrieb von E-Bikes, Werkzeugen und elektrischen Antriebssträngen verwendet. Ihre Energiedichte ist mit einem Bereich von 95-130 Wh / kg ebenfalls gering. Da es Kobalt enthält, was teuer ist, sind diese Batterien auch nicht billig.

5. Lithium-Manganoxid-Batterie

Wenn es darum geht, eine sichere und erschwingliche tragbare Lithiumbatterie anzubieten, fallen Lithium-Manganoxid-Batterien in den Sinn. Diese Batterien sind sehr flexibel und können sowohl für Hybridfahrzeuge als auch für Mobiltelefone verwendet werden. Sie haben eine hohe Entladungsrate und eine niedrige Energiedichte von 110-120 Wh / kg.

Wie man eine tragbare Lithiumbatterie herstellt

Bei der Herstellung einer Lithiumbatterie werden drei Hauptmaterialien verwendet. Dies umfasst eine Kathode, eine Anode und einen Elektrolyten. Der Elektrolyt dient als Isolator für die Elektronen. Wenn sich die Kathode und die Anode in einem geladenen Zustand befinden, weist die erstere eine hohe Konzentration an Lithium auf, während die letztere davon abgereichert ist. Während der Entladung verlässt Lithium die konzentrierte Anode, wandert durch den Elektrolyten und haftet an der Kathode. Hier werden ihre Elektronen gesammelt, die dann zur Stromversorgung des Geräts verwendet werden.

Um eine Lithiumbatterie herzustellen, müssen Sie eine Zelle herstellen, die die drei Materialien enthält. Wenn die Spannung durch den Elektrolyten geleitet wird, tritt die Reaktion automatisch auf, wodurch das betreffende Gerät mit Strom versorgt wird.

Während dieser Prozess als vollständig beweiskräftig erscheint und auf die Endlosschleife hindeutet, gibt es eine Schwäche in allem. Immer wenn Ionen von der Anode zur Kathode wandern, findet eine Reaktion mit den Elektroden statt, wobei das Ion in dem gegebenen Material eingebettet bleibt. Dies erschöpft die Versorgung mit freien Ionen, die den gesamten Prozess antreiben. Aus diesem Grund wird eine Batterie immer wieder leer und fällt schließlich aus. Außerdem kann eine Überladung dazu führen, dass sich die Ionen auflösen und der Prozess weiter stagniert. Aus diesem Grund ist es bei der Herstellung einer Lithiumbatterie wichtig, ein Überladen zu vermeiden.

Die Beziehung zwischen Batterieportabilität und Leistung

Lithium-Ionen-Batterien sind eine der leichtesten und tragbarsten Batterien überhaupt. Gleichzeitig weisen sie eine sehr hohe Energiedichte auf. Um die Beziehung zwischen Leistung und Portabilität zu verstehen, ist es wichtig, zuerst diese Leistungsmetriken hervorzuheben. Es gibt verschiedene Faktoren, die das Wort umfassen kann, und die Beziehung zur Mobilität variiert je nach verwendeter Definition.

Wenn die Leistung der Batterie anhand der Energiedichte und der Entladungsrate gemessen wird, kann man mit Sicherheit sagen, dass bei Berücksichtigung dieser Definition von Leistung Portabilität und Leistung in direktem Zusammenhang zueinander stehen.

Man darf jedoch nicht vergessen, dass bei der Leistung verschiedene andere Faktoren berücksichtigt werden sollten. Dies schließt die Haltbarkeit der Batterien ein. Wie oben erwähnt, neigen Lithiumbatterien dazu, während des Betriebs eine Reaktion zu erfahren, die ihre Funktionalität beeinträchtigt. Außerdem können sie nur so oft aufgeladen werden, bevor sie ausfallen. Wenn die Leistung in Bezug auf die Haltbarkeit gemessen wird, ist die Beziehung umgekehrt.

Fazit

Jeder Batterietyp auf der Welt hat seine Nachteile. Während Lithiumbatterien keine Ausnahme von dieser Regel darstellen, bietet die Tatsache, dass verschiedene Typen, Dichten und Entladeraten zur Auswahl stehen, den Herstellern die Möglichkeit, kundenspezifische Batterien zu erstellen, die den Anforderungen der Geräte entsprechen. Dies hat Lithiumbatterien in der heutigen Zeit sehr beliebt gemacht. Kontinuierliche Forschung über ihre Funktionalität wird sie weiter verbessern. Derzeit sind Lithium-Ionen-Batterien der beste Weg, um hohe Qualität und Leistung zu erzielen.