Wie werden Lithiumbatterien hergestellt? Produktions- und Umweltkosten

Lithiumbatterien gehören derzeit zu den am häufigsten verwendeten Batterien in der mobilen Elektronik und in Elektrofahrzeugen. Es gibt mehrere Gründe, warum diese Batterien gegenüber anderen Batterietechnologien verwendet werden. Beispielsweise werden in mobilen Elektronikgeräten lithium-ionen-batterien aufgrund ihrer Leichtigkeit und hohen Energiedichte verwendet.

Der erste Vorschlag zur Herstellung von Lithiumbatterien wurde in den 1970er Jahren gemacht, und später in den frühen 1990er Jahren produzierte Sony Commercial die ersten Lithiumbatterien, die auf dem Markt verkauft wurden. Seitdem hat der Verbrauch dieser Batterien zugenommen. In diesem Artikel werden wir Ihnen mitteilen, wie diese Batterien hergestellt werden und welche Auswirkungen sie auf die Umwelt haben.

Lithiumbatterien bestehen aus vier Hauptkomponenten, darunter:

1. Die Kathode; Die Kathode ist die positive Elektrode und die Quelle der Lithiumionen. Die Anzahl der aktiven Ionen an der Kathode bestimmt die Batteriekapazität und deren Spannung

2.Anode: Dies ist die negative Elektrode, in der die Lithiumionen gespeichert werden, wenn der akku geladen wird.

3.Elektrolyt: Dies ist die Flüssigkeit, die als Übertragungsmedium für die Bewegung der Lithiumionen zwischen Kathode und Anode dient

4. Separator: Der Separator ist das physikalische Material, das die Kathode von der Anode trennt, um sicherzustellen, dass sie getrennt bleiben.

Woher kommt das in Batterien verwendete Lithium?

Eines der Hauptmaterialien für Lithiumbatterien ist Lithium. Es ist eigentlich der Grund, warum diese Batterien den Namen Lithiumbatterien erhalten. Der größte Teil des entdeckten Lithiums kommt in Südamerika in Ländern wie Chile, Bolivien und Argentinien vor. Es gibt auch andere Länder, in denen Lithium in kleinen Mengen vorhanden ist. Dazu gehören die USA, China, Simbabwe, Portugal, Brasilien usw.

3,2 V 20 A Niedertemperatur-LiFePO4-Batteriezelle -40 ℃ 3 C Entladekapazität ≥ 70 % Ladetemperatur: -20 ~ 45 ℃ Entladetemperatur : -40 ~ + 55 ℃ Akupunkturtest bestehen -40 ℃ maximale Entladerate: 3 C

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Dieses Lithium kommt in den meisten Fällen in unterirdischen Salzteichen vor. Die Flüssigkeit in diesen Teichen wird dann abgepumpt und auf den Boden gestellt, um zu trocknen und neben anderen Metallverbindungen Lithiumcarbonat zu bilden. Später wird das Lithiumcarbonat zu reinem Lithiummetall verarbeitet, aus dem Batterien hergestellt werden.

Wie werden Lithiumbatterien hergestellt?

Hier sind die Verfahren zur Herstellung von Lithiumbatterien

1. Herstellung der beiden Elektroden

Die erste Stufe bei der Herstellung von Lithiumbatterien besteht in der Herstellung der Kathode (positive Elektrode) und der Anode (negative Elektrode). Der Herstellungsprozess der beiden Elektroden ist der gleiche. Der Unterschied liegt in den Materialien, aus denen sie hergestellt werden. Die Anode wird hergestellt, indem Kohlenstoffpulver auf eine Kupfermetallfolie aufgetragen wird.

Andererseits wird die Kathode hergestellt, indem Lithiummetalloxidpulver auf eine Aluminiummetallfolie aufgetragen wird. Sowohl das Kohlenstoff- als auch das Lithiummetalloxidpulver werden mit einem leitfähigen Bindemittel gemischt, um eine Aufschlämmung zu bilden, bevor sie auf die Metallfolien verteilt werden, um die erforderliche Beschichtung zu bilden. Die Dicke der Beschichtung auf der Anode und der Kathode ist so ausgelegt, dass auf beiden Elektroden die gleiche Energiemenge pro Flächeneinheit gespeichert werden kann.

Nachdem die Folien der Anode und der Kathode mit dem Aufschlämmungspulver beschichtet wurden, werden sie unter Verwendung einer Maschine (Ofen) mit geregelter Temperatur getrocknet. Nach dem Trocknen werden die beschichteten Folien auf eine Größe zugeschnitten, die in das Batteriegehäuse passt.

2.Montage und Verpackung

Nachdem die Kathode und die Anode fertig sind, werden sie im nächsten Schritt zusammen mit dem Separator zusammengebaut. Die beiden Elektroden werden in einem bestimmten Abstand voneinander angeordnet, und dann wird ein Separator, der häufig aus Polyolefin besteht, in der Mitte angeordnet. Der Separator ist ebenfalls auf die gleiche Form und Größe wie die Anode und die Kathode zugeschnitten.

Wenn sich der Separator zwischen Anode und Kathode befindet, werden im nächsten Schritt die Elektroden mit ihren jeweiligen Anschlüssen verbunden. Die Unterbaugruppe der beiden Elektroden und des Separators wird dann in eine Dose gegeben, wobei jedoch die Vorkehrung zum Injizieren des Elektrolyten verbleibt. Die Dose wird dann durch Leaser-Schweißen oder Erhitzen versiegelt.

Der nächste Schritt ist das Einspritzen des Elektrolyten in die Batterie. Der häufig verwendete Elektrolyt für Lithiumbatterien ist Lithiumhexafluorid (LiPF6). Das Einspritzen des Elektrolyten in die Batterie muss in einem trockenen Raum erfolgen, um zu vermeiden, dass sich der Elektrolyt mit Wasser vermischt. Dies liegt daran, dass die Elektrolyte mit Wasser unter Bildung giftiger Flusssäuren reagieren, die gefährlich sind

Hohe Energiedichte bei niedriger Temperatur Robuster Laptop-Polymer-Akku Batteriespezifikation: 11,1 V 7800 mAh -40℃ 0,2C Entladekapazität ≥80% Staubdicht, sturzsicher, korrosionsbeständig, elektromagnetische Interferenz

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Wenn der Elektrolyt eingespritzt und die Batterie versiegelt wurde, wird als nächstes die Batterie gebrandmarkt. Das Branding der Batterie umfasst das Hinzufügen des Namens des Herstellers, wichtiger Sicherheitstipps und ggf. der wichtigsten Spezifikationen der Batterie. Die meisten der oben genannten Verfahren zur Herstellung dieser Batterien sind für die meisten Unternehmen automatisiert. Bei einigen kleineren Unternehmen werden einige Prozesse jedoch manuell ausgeführt.

3.Was sind die Umweltkosten von Lithiumbatterien?

Der Prozess der Gewinnung von Lithium aus der Erde und seiner Verarbeitung zu reinem Lithium hat viele Auswirkungen auf die Umwelt. Eines der Probleme ist, dass dieser Prozess viel Wasser benötigt. Studien zeigen, dass es ungefähr 500.000 Gallonen Wasser benötigt, um einen Ton von Lithium zu extrahieren. Dies kann in anderen Sektoren wie der Landwirtschaft und dem häuslichen Gebrauch zu Wasserknappheit führen, insbesondere in Gebieten wie Chile, die sehr trocken sind, aber den größten Teil des Lithiums in der Welt haben.

Ein weiteres Problem, das während des Prozesses verursacht wird, besteht darin, dass ein Teil der Chemikalien in den Hauptwasserstrom gelangt. Diese Chemikalien sind gefährlich für Wasserlebewesen und Tiere, die sich von diesem kontaminierten Wasser ernähren. Es gab tatsächlich viele Zusammenstöße zwischen den örtlichen Gemeinden und den Lithiumgewinnungsunternehmen wegen der Kontamination des Wasserstroms, die zum Tod von Fischen und Tieren geführt hat, die das kontaminierte Wasser trinken.

Fazit

Lithiumbatterien haben die mobile Elektronikindustrie und Elektrofahrzeuge grundlegend verändert. Sie haben es möglich gemacht, mehr Energie pro Volumeneinheit zu speichern als bei anderen Batterietechnologien. Lithiummetall ist der Hauptbestandteil dieser Batterien und wird aus Erde gewonnen.

Die Prozesse, die mit der Gewinnung dieses Lithiums verbunden sind, haben einige Umweltkosten und haben dazu geführt, dass einige Leute argumentieren, dass die Vorteile dieser Technologie die Umweltkosten nicht wert sind. Unternehmen, die dieses Metall gewinnen, entwickeln jedoch immer Mittel, um die negativen Auswirkungen ihrer Prozesse auf die Umwelt zu verringern.