22 Jahre Batterieanpassung
Mar 25, 2020 Seitenansicht：531
Lithium-Ionen-Batterien werden in fast allen modernen Geräten und Geräten verwendet. Angesichts der Sicherheit und der hohen Energiedichte, die sie bieten, ist es nicht verwunderlich, dass sie als ideal für Elektrofahrzeuge und Unterhaltungselektronik gelten. Diese Batterien sind leicht verfügbar und bieten auch maximale Effizienz. Somit ist ihre Popularität trotz einiger mit ihnen verbundener Bedenken gut etabliert.
Lithium-Ionen-Batterien bestehen aus vier wesentlichen Komponenten. Dazu gehört die Kathode, die in diesem Fall Lithiumoxid ist. Lithium fungiert als aktives Metall in der Zelle.
Die andere Komponente ist die Anode, die ebenfalls mit aktivem Metall beschichtet ist. Die Anode stellt sicher, dass der elektrische Strom durch den externen Stromkreis fließt, und ermöglicht gleichzeitig die Emission und reversible Absorption von Lithiumionen, die von der Kathode freigesetzt werden. Lithiumionen werden in der Anode gespeichert, wenn der Akku geladen wird.
Der Elektrolyt dient als Medium, durch das sich Lithiumionen zwischen Anode und Kathode bewegen. Schließlich gibt es einen Separator, der als Barriere zwischen Anode und Kathode fungiert, um die Sicherheit zu erhöhen. Zusammen stellen diese vier Komponenten sicher, dass Lithium-Ionen-Batterien für einen optimalen Wirkungsgrad sorgen.
Es gibt jedoch einige Bedenken hinsichtlich der Sicherheit von Lithiumbatterien, da diese Feuer fangen und bei Überladung sogar explodieren können. Um dieses Problem zu lösen, werden in diesen Batterien jetzt Festelektrolyte verwendet, um die Sicherheit zu erhöhen.
Was ist der Elektrolyt in einer Lithium-Ionen-Batterie?
Der Zweck des Elektrolyten in einer Lithium-Ionen-Batterie besteht darin, sicherzustellen, dass die Ionen ein Bewegungsmedium haben. Die Lithiumionen bewegen sich in diesem Medium zwischen Kathode und Anode, während sich Elektronen durch den Draht bewegen. Dies ist wichtig für die Verwendung von Elektrizität in der Batterie. Wenn nur Ionen durch den Elektrolyten fließen, kann die Sicherheit beeinträchtigt werden und Elektrizität kann nicht verwendet werden.
Der Elektrolyt ist das Medium, das sicherstellt, dass sich nur die Lithiumionen zwischen Anode und Kathode bewegen. Materialien mit hoher Ionenleitfähigkeit werden als Elektrolyte verwendet, damit sich Lithiumionen leicht bewegen können.
Salze, Lösungsmittel und Additive bilden Elektrolyte. Die Salze dienen als Durchgang für die Bewegung von Lithiumionen, während die Lösungsmittel organische Flüssigkeiten sind, die die Salze lösen. Die Zusatzstoffe werden in geringer Menge für unterschiedliche Zwecke eingesetzt. Die mit diesen Komponenten hergestellten Elektrolyte lassen keine Elektronen durch und erlauben nur die Bewegung von Ionen.
Die Geschwindigkeit der Lithiumionen hängt von der Art des in der Batterie verwendeten Elektrolyten ab. Daher spielt der verwendete Elektrolyt eine entscheidende Rolle für die Funktion der Batterie, und es ist zwingend erforderlich, dass er die Bedingungen und Anforderungen erfüllt.
Kann der Lithium-Ionen-Batterieelektrolyt fest sein?
Normalerweise enthalten die Lithium-Ionen-Batterien einen flüssigen Elektrolyten zwischen Kathode und Anode. Die Kathode und die Anode sind weiter durch ein dünnes Stück Kunststoff mit Poren getrennt. Wenn die Batterie aus irgendeinem Grund beschädigt wird, besteht die Gefahr, dass Lithiumionen den Kunststoffabscheider durchdringen. Dies kann dazu führen, dass der Elektrolyt Feuer fängt.
Wissenschaftler versuchten verschiedene Taktiken, um dieses Risiko zu minimieren. Dem Elektrolyten wurden feuerhemmende Mittel zugesetzt, und ein weicher und brennbarer Abscheider wurde verwendet. Was jedoch am besten zur Verringerung des Risikos eines möglichen Brandes beitrug, war die Verwendung eines Festelektrolyten.
Es ist nicht zu leugnen, dass Festelektrolyte die mit Lithiumbatterien verbundenen Sicherheitsbedenken verringern, sie weisen jedoch einige Einschränkungen auf, einschließlich Schwere und Sprödigkeit. Wenn weiche Materialien verwendet werden, besteht weiterhin die Gefahr, dass Lithiumionen das Material durchdringen. Wenn andererseits Polymer oder Keramik verwendet wird, sind die Materialien, obwohl sich das Risiko verringert, immer noch etwas brennbar. Daher ist eine sorgfältige Überlegung erforderlich, um einen sicheren Festelektrolyten für Lithiumbatterien zu finden.
Eine Option besteht darin, einen porösen mechanischen Träger zusammen mit einem feuerhemmenden Mittel und einem Polymerelektrolyten zu verwenden. Dies kann sicherstellen, dass der Akku nicht übermäßig an Gewicht zunimmt und auch nicht explodieren kann. Leistung ist nichts, worüber Sie sich Sorgen machen müssten.
Welche Festelektrolytmaterialien für Lithium-Ionen-Batterien?
Festelektrolyte ermöglichen die Leitung von Lithiumionen bei Raumtemperatur. Sie werden immer beliebter und es besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass sie die in diesen Batterien verwendeten organischen Elektrolyte bald als giftig und entflammbar ersetzen. Die Sicherheit der Batterie wird erheblich verbessert.
Festelektrolyte sorgen dafür, dass Lithiummetall als Anode verwendet werden kann. Dies führt zu einer Erhöhung der Zellenspannung und damit zu einer Erhöhung der Energiedichte der Batterie.
Es ist wichtig, die Festelektrolyte nach sorgfältiger Prüfung für Lithium-Ionen-Batterien zu verwenden. Unter den verschiedenen verfügbaren Optionen sind Festelektrolyte auf Sulfidbasis eine vielversprechende und beachtete Option.
Die Sache ist, dass Sulfidverbindungen mit hoher Leitfähigkeit für Lithiumionen nicht leicht verfügbar sind. Daher ist die Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien mit Festkörperelektrolyt begrenzt, da die Herstellung des Materials schwierig ist.
Bei der Herstellung dieser Materialien müssen umfangreiche Forschungsarbeiten durchgeführt werden, damit die Sulfidmaterialien problemlos hergestellt werden können und in Lit-Ionen-Zellen verwendet werden können. Verschiedene Unternehmen versuchen, unterschiedliche Zusammensetzungen von Elektrolytmaterialien auf Sulfidbasis und andere Optionen für Festelektrolyte herzustellen, damit die Sicherheitsbedenken in Bezug auf Lithium-Ionen-Batterien am effektivsten behandelt werden können.
Letzte Worte
Die Wirksamkeit von Lithium-Ionen-Batterien kann nicht in Frage gestellt werden. Es müssen jedoch einige Maßnahmen ergriffen werden, um die Sicherheitsrisiken dieser Batterien zu verringern. Die Verwendung von Elektrolyten auf Feststoffbasis kann in dieser Hinsicht sehr hilfreich sein.
Unternehmen müssen sich stärker für die Entwicklung dieser Materialien interessieren, damit das Unfallrisiko verringert werden kann. Die Forschung und Untersuchung ist noch im Gange. Es wurden jedoch erhebliche Fortschritte erzielt, und es ist zu erwarten, dass bald genug Lithium-Ionen-Batterien, die Elektrolyte auf Feststoffbasis enthalten, die herkömmlichen Optionen übernehmen würden. Diese Änderung wird Lithium-Ionen-Batterien noch beliebter und effizienter machen.
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