22 Jahre Batterieanpassung
APR 16, 2020 Seitenansicht：326
Der lithium-ionen-akku ist heutzutage der beste aller Akkus. Es sind unsere Geräte, mit denen unsere Mobiltelefone und Laptops unsere Arbeitsweise ändern und mit Freunden, Mitarbeitern, Einzelhändlern und sogar Fremden kommunizieren können. Aufgrund des Energiebedarfs unserer Smartphones können wir in weniger als einer Stunde mit der Mutter sprechen, Videos ansehen, unseren Freunden Texte schreiben, Musik hören, online ein Paar Schuhe kaufen, Navigationsanweisungen abrufen und tagsüber mehrere Fotos machen. Die Leistung unserer Smartphones beträgt weniger als eine Stunde. Dies alles ist möglich aufgrund der Fortschritte und neuen Technologien, die sich Tag für Tag weiterentwickeln. Eine der neuesten Technologien in der Welt der Batterien ist die Lithium-Ionen-Batterie, die weiterverarbeitet wird, um unsere Lebern in den kommenden Jahren zu erleichtern.
In diesem Artikel werden wir über die chemische Analyse von Lithium-Ionen-Batterien diskutieren.
Welche Chemikalien sind in Lithiumbatterien enthalten?
Die auf dem Markt am häufigsten verwendete Anode (positive Elektrode) ist Graphit. Die negative Elektrode, die allgemein als Kathode bekannt ist, besteht typischerweise aus einem von drei Materialien: einem beschichteten Oxid (z. B. Kobaltoxid), einem Polyanion (z. B. Phosphat von Lithiumeisen) oder Spinell (z. B. lithiummanganoxid). Zusätzlich wird in der Batterie eine Elektrolytlösung verwendet, um die gesamte Reaktion zu vervollständigen. Dies sind die Chemikalien, die normalerweise in Lithium-Ionen-Batterien verwendet werden.
Wie der Name schon sagt, wird die Batterietriebsreaktion durch Lithiumionen (Li +) ausgelöst. Beide Lithiumionenzellenelektroden bestehen aus Materialien, die Lithiumionen interkalieren oder "absorbieren" können (ähnlich wie die NiMH-Batteriehydridionen). Interkalation tritt auf, wenn geladene Elementionen innerhalb der Wirtsmaterialstruktur "abgenutzt" werden können, ohne sie wesentlich zu stören. In der Struktur einer Anode sind die Lithiumionen in einer Lithiumionenbatterie an ein Photon "gebunden". Beim Entladen der Batterie werden die interkalierten Lithiumionen von der Anode freigesetzt, die dann von der Elektrolytlösung in der Kathode absorbiert (interkaliert) wird.
Eine Batterie mit Lithium-Ionen startet in einem vollständig entladenen Zustand: Alle Lithium-Ionen befinden sich in der eingelagerten Kathode und ihre Chemie muss noch Strom erzeugen. Sie müssen es aufladen, bevor Sie das Ladegerät verwenden können. Sobald die Batterie aufgeladen ist, löst die Kathode eine Oxidationsreaktion aus, die zum Verlust negativer Elektronen führt. Die gleiche Menge an positiv geladenen interkalierten Lithiumionen wird in der Elektrolytlösung gelöst, um das Ladungsgleichgewicht in der Kathode zu erhalten. Wir gehen zur Anode, wo der Graphit sie durchsetzt. Diese Reaktion positioniert auch Elektronen in der Graphitanode, um das Lithiumion zu "vervollständigen".
Wie funktionieren Lithiumbatterien? Was ist das für eine Chemie?
Wie jede andere Batterie bestehen ein oder mehrere Stromerzeugungsfächer, die als Zellen bezeichnet werden, aus einer wiederaufladbaren Lithium-Ionen-Batterie. Die drei Elemente jeder Zelle sind im Wesentlichen: positive (mit der positiven oder + Klemmenbatterie verbunden), negative (mit einer negativen oder - terminalen) Elektrode verbunden und Chemikalien, die als Elektrolyt zwischen ihnen bezeichnet werden, werden in der Lithiumbatterie verwendet. Die negative Elektrode besteht typischerweise aus Lithium-Kobaltoxid oder Lithium-Eisenphosphat in neu montierten Batterien (LiFePO4). Die positive Elektrode besteht normalerweise aus Kohlenstoff (Graphit) und unterscheidet sich zwischen den Batterien. Das grundlegende Verständnis der Funktionsweise der Batterie ist jedoch zu wichtig, um es zu verstehen.
Die gleiche Arbeitsweise gilt für alle Lithium-Ionen-Batterien. Die negative Lithium-Kobaltoxid-Elektrode gibt einen Teil der Lithiumionen ab, die über den Elektrolyten zur positiven Graphitelektrode gelangen und dort verbleiben. Während dieses Zyklus verbraucht und speichert die Batterie Energie. Während sich die Batterie entlädt, kehren die Lithiumionen über den Elektrolyten zur positiven Elektrode zurück und erzeugen die Energie, die die Batterie antreibt. In jedem Fall wandern Elektronen in entgegengesetzter Richtung zu den Ionen um den äußeren Stromkreis. Es gibt keine Bewegung von Elektronen durch die Elektrolyte, was Elektronen betrifft, es ist eine isolierende Barriere.
Ionen (durch den Elektrolyten) und Elektronen (in die andere Richtung entlang des externen Stromkreises) wandern zusammen und die anderen Prozesse stoppen gegebenenfalls. Wenn Sie verhindern, dass sich Ionen durch den Elektrolyten bewegen, können sich auch die Elektronen nicht bewegen - Sie verlieren die Kontrolle, da sich die Batterie vollständig entlädt. Ebenso hört der Elektronenfluss auf, wenn Sie etwas ausschalten, das die Batterie, den Ionenstrom, antreibt. Der Akku entlädt sich mit hoher Geschwindigkeit nicht mehr (entlädt sich jedoch weiterhin sehr langsam, obwohl das Gerät entfernt wurde).
Im Vergleich zu einfachen Batterien steuern Lithium-Ionen-Steuerungen den Lade- und Entladevorgang. Wir vermeiden Überladungen und Überhitzung, die unter bestimmten Umständen zur Explosion von Lithium-Ionen-Batterien führen können.
Wie viel Lithium enthält eine Lithiumbatterie?
Bei wiederaufladbaren Batterien werden verschiedene Chemikalien verwendet und in völlig unterschiedliche Reaktionen unterteilt. Der Hauptunterschied besteht darin, dass die chemischen Reaktionen in einer wiederaufladbaren Batterie reversibel sind: Die Reaktionen wechseln sich ab, wenn die Körperentladung und die Batterie Strom verbrauchen; Die Reaktionen verlaufen in entgegengesetzte Richtungen, wenn die Batterie aufgeladen wird und die Batterie Strom absorbiert. Solche chemischen Reaktionen können hunderte Male in beide Richtungen auftreten, und wiederaufladbare Standardbatterien bieten eine Nutzungsdauer von 2 bis 3 bis 10 Jahren (je nachdem, wie oft und wie gut).
Eine Familie verschiedener Lithiummetalle, einschließlich verschiedener Kathoden und Elektrolyte und allen metallischen Lithiums als Anode, bezieht sich auf den Begriff "Lithiumbatterie". Die Batterie verbraucht zwischen 0,15 und 0,3 kg Lithium pro kWh in einer Batterie. Dies ist eine weitaus geringere Menge, aber sehr gefährlich und kann nicht ohne Sicherheitsausrüstung verwendet werden, da sie leicht explodieren kann, wenn sie nicht gut behandelt wird. Die Lithium-Ionen-Batterien verwenden jedoch kein "reines Lithium", das Lithiumoxid ist. Zur Herstellung von Interkalationsbakterien werden in Lithium-Ionen-Zellen Lithiumsalze verwendet, um Energie zu gewinnen. Wenn Sie wissen möchten, wie viel Lithium in der Batterie verwendet wird, lesen Sie die Anweisungen auf der Batterie oder im Handbuch, um bessere Kenntnisse zu erhalten.
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