22 Jahre Batterieanpassung
Dec 25, 2019 Seitenansicht：411
Was ist der Hauptbestandteil von Lithiumbatterien?
Lithium-Ionen-Batterien werden für fast alle elektronischen Geräte und elektronischen Fahrzeuge verwendet. Lithium-Ionen-Batterien sind zwar teurer als herkömmliche Alkalibatterien, haben aber eine viel längere Lebensdauer.
Lithium-Ionen-Batterien werden aus sogenannten Zellen hergestellt. Jede Zelle davon besteht aus drei Komponenten; eine positive Elektrode, eine negative Elektrode und eine chemische Komponente, die als Elektrolyt zwischen der positiven und der negativen Elektrode bezeichnet wird.
Die positive Elektrode in der Zelle besteht aus Lithium-Kobalt-Oxid. Die negative Elektrode besteht aus Graphit. Die Elektrolyte sind wie Oxide und Sulfide. Der Elektrolyt muss eine lange Haltbarkeit haben und eine hohe Mobilität für Lithiumionen bieten. Der Elektrolyt kann flüssig, polymer und fest sein.
Woraus bestehen Lithiumbatterien?
Lithium-Ionen-Batterien haben heutzutage alle Formen und Größen. Unabhängig von der Größe oder Form der Batterie sehen sie jedoch alle im Inneren gleich aus. In jedem Li-Ionen-Akku sind bestimmte Dinge vorhanden:
Lithium-Ionen-Zellen. Sie können entweder zylindrisch wie herkömmliche AA-Batterien geformt sein oder sie können prismatisch geformt sein.
Temperatursensoren zur Überwachung der Batterietemperatur. Überhitzung kann katastrophale Folgen haben.
Spannungswandler und Reglerschaltung. Dies dient dazu, ein sicheres Niveau der Spannung und des Stroms im Akkupack aufrechtzuerhalten.
Spannungsabgriff, der als Monitor für die Energiekapazität jeder einzelnen Zelle im Akkupack dient.
Batterieladezustandsüberwachung. Welches ist ein kleiner Computer, der den gesamten Ladevorgang übernimmt. Dadurch wird sichergestellt, dass die Batterien so schnell und sicher wie möglich aufgeladen werden.
Im Akkupack befindet sich manchmal ein zusätzlicher, optional abgeschirmter Anschluss, über den Strom und Informationen in den Akku und aus diesem heraus fließen können.
Wenn der Akku während des Ladevorgangs oder sogar während des Gebrauchs zu heiß wird, schaltet der Computer (Batterieladezustandsmonitor) den Stromfluss ab, um die Dinge abzukühlen. Wenn Sie versuchen, Ihr Gerät in diesem heißen Zustand zu verwenden, verhindert dieser Computer, dass Sie es verwenden, und verhindert sogar, dass Sie das Gerät selbst einschalten.
Die Lithium-Ionen-Zellen
Die Lithium-Ionen-Zellen haben ein Außengehäuse aus Metall. Es ist wichtig, Metall in den Li-Ionen-Zellen zu verwenden, da die Batterie unter Druck steht. Das Metallgehäuse hat ein sogenanntes Entlüftungsloch, bei dem es sich im Grunde um ein druckempfindliches Loch handelt. Falls die Batterie zu heiß wird, um Explosionsgefahr zu verursachen, gibt dieses Entlüftungsloch den zusätzlichen Druck ab, der zur Rettung der Situation beiträgt.
Im Metallgehäuse befinden sich drei dünne Blechschichten:
Eine positive Elektrode.
Eine negative Elektrode.
Ein Trennzeichen zwischen den beiden.
Diese drei dünnen Schichten werden in ein organisches Lösungsmittel getaucht, das hauptsächlich aus Äther besteht. Dieses Lösungsmittel wirkt als Elektrolyt für die Batterie.
Die Anode und Kathode von Lithium-Ionen-Batterien
In der Anode und der Kathode in der Li-Ionen-Batterie werden Lithiumionen gespeichert. Der Elektrolyt in der Batterie transportiert die positiv geladenen Lithiumionen während des Entlade- und Ladevorgangs von der Anode zur Kathode und umgekehrt. Diese Bewegung der Lithiumionen erzeugt freie Elektronen in der Anode, die wiederum eine positive Ladung am positiven Stromkollektor erzeugen. Danach fließt der elektrische Strom vom Stromkollektor zum negativen Stromkollektor und betreibt dabei Ihr Gerät.
Die Anode
Die meisten Lithium-Ionen-Batterien verwendeten Graphit als Material. Der in der Anode verwendete Graphit wird entweder synthetisch hergestellt, was als künstlicher Graphit bezeichnet wird, oder aus der Erde gewonnen, was als natürlicher Graphit bezeichnet wird. Der Graphit wird dann verarbeitet, bevor er auf einer Kupferfolie verwendet wird, die als Anode in der Li-Ionen-Batterie dient.
Lithium wird als Ionensalz verwendet, das im Elektrolyten der Li-Ionen-Batterien gelöst ist. In einigen Batterien kann Lithium jedoch auch als Material für die Anode selbst verwendet werden.
In den Li-Ionen-Batterien muss das Anodenmaterial einige Anforderungen erfüllen, wie:
Das Material muss eine gute Leitfähigkeit und Porosität aufweisen.
Es sollte leicht und langlebig sein.
Es muss kostengünstig sein, Batterien billig zu halten.
Das Material muss mit der Spannung der Kathode der Batterie übereinstimmen.
Die Kathode
Es gibt mehr als eine Materialoption, die bei der Herstellung der Kathode des Li-Ionen-Akkus verwendet wird. Das in der Kathode der Li-Ionen-Batterien verwendete Material muss von extremer Reinheit ohne unerwünschte Metallverunreinigungen sein. Die Kathode in den Li-Ionen-Batterien ist eine Mischung aus Lithium und anderen Metallen. Während das Anodenmaterial in der Li-Ionen-Batterie gut optimiert ist, ist das Kathodenmaterial offen für Verbesserungen, und die heutigen Forschungen konzentrieren sich auf diesen speziellen Bereich.
Die Kathode der Li-Ionen-Batterien hat aktive Materialien. Es besteht aus Kobalt, Nickel und Mangan in einer Kristallstruktur, die ein Multimetalloxidmaterial bildet. Im letzten Schritt wird dann Lithium zu der Mischung gegeben.
Wie stellt man Lithiumbatterien her?
Das Erstellen eines Li-Ionen-Akkus erfolgt in wenigen einfachen Schritten:
Elektrodenvorbereitung
In diesem Schritt wird das Material, das auf die Anode und die Kathode aufgetragen wird, gemischt und hergestellt.
Rohe metallische Materialien, hauptsächlich Aluminium, werden in die Beschichtungsmaschine geladen.
Anschließend werden dünne Schichten aus Lithium und Kohlenstoff aufgebracht und der Maschine hinzugefügt.
Durch einen kontinuierlichen Prozess wird das Material einem Ofen zugeführt, in dem Kohlenstoff behandelt wird.
Nach dem Ofenprozess wird das Produkt zwei getrennten Leitungen zugeführt, in denen die Anode und die Kathode mit jeweils einer eigenen Leitung hergestellt werden.
Nachdem die Elektroden (Anode und Kathode) hergestellt wurden, werden sie einer Maschine zugeführt, wo sie zu dünnen Schichten zusammengedrückt werden, damit sie faltbarer sind.
Der letzte Schritt dieses Prozesses ist der Schneidprozess, bei dem die Elektroden auf die vom Hersteller angegebene Breite geschnitten werden.
Elektrodenerzeugung
Bei diesem Vorgang werden die Elektroden entnommen und auf die richtige Größe gerollt.
Sobald die Anode und die Kathode auf die perfekte Größe zugeschnitten sind, werden sie in Paaren von genau gleichen Größen zusammengefügt.
Danach wird eine dünne Schicht zwischen ihnen eingefügt (der Separator).
Die gesamten drei Schichten (Anode, Kathode und Separator) werden in einer halbautomatischen Maschine zusammengefaltet.
Elektrolytinsertion
Nach dem Vorbereiten der Elektroden im vorherigen Schritt. Gehäuse für sie ist gemacht.
Zur Herstellung des Gehäuses für die Elektroden werden Kunststoffe oder PVC-Materialien verwendet.
Die Elektroden werden dann in diese Gehäuse eingeführt.
Sie werden an drei Seiten thermisch zusammengeschweißt, während die vierte Seite offen bleibt.
Über die offene Seite wird der Elektrolyt in den gesamten Aufbau eingeführt.
Danach wird die offene Seite versiegelt.
Jetzt haben Sie einen Li-Ionen-Akku, der zum ersten Aufladen bereit ist.
Bitte beachten Sie, dass der Umgang mit Lithium-Ionen-Batterien sehr gefährlich sein und zu schweren Schäden oder Verletzungen führen kann. Versuchen Sie die oben genannten Schritte nicht selbst, es sei denn, Sie sind ein Profi.
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