Wer erfand die Lithiumbatterien Einführung und Struktur

Fortschrittliche Batterietechnologien werden immer noch entwickelt, um die Anforderungen von tragbaren Energieanwendungen zu erfüllen. Bei der Betrachtung eines Systems haben der zusätzliche Energieinhalt und die Tragbarkeitsfaktoren häufig die Wirtschaftlichkeit außer Kraft gesetzt. Dies gilt für die Lithium-Batterie-Technologie seit dreißig Jahren und wird auch in Zukunft so bleiben. Frühe Lithium-Batteriesysteme wichen Lithium-Ionen-Batteriesystemen. Die Nachfrage nach tragbarer Stromversorgung ist in den letzten Jahren aufgrund des Schrumpfens elektronischer Produkte, bei denen die Batterie manchmal die einzige Stromquelle ist, gestiegen. Das System wiegt und misst halb so viel wie das angetriebene Gerät. M. Stanley war derjenige, der Lithiumbatterien erfunden hat. Wie ist der Aufbau eines Lithium-Ionen-Akkus? Anode, Kathode und Elektrolyt sind die drei wesentlichen Bestandteile einer Batterie. Reicht der Elektrolyt nicht aus, wird häufig ein Separator eingesetzt, um den Kontakt von Anode und Kathode zu verhindern. Batterien haben normalerweise eine Art Gehäuse, um diese Komponenten zu lagern.

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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Wer hat die erste Lithiumbatterie erfunden?

M. Stanley Whittingham war der erste, der Ende der 1970er Jahre den Begriff der wiederaufladbaren Lithium-Ionen-Batterien definierte, eine Leistung, für die er 2019 den Nobelpreis für Chemie teilen wird da diese Batterien zur Hauptstromquelle für die tragbare Elektronik der Welt wurden. Ein seit langem bestehendes technologisches Problem ist, dass beim Einsetzen eines neuen Lithium-Ionen-Akkus in ein Gerät bis zu einem Fünftel seiner Energiekapazität verloren geht, bevor es zum ersten Mal wieder aufgeladen werden kann. Dies gilt unabhängig davon, ob sich der Akku in einem Laptop, einer Kamera, einer Armbanduhr oder sogar einem neuen Elektrofahrzeug befindet.

Wer hat die Lithium-Polymer-Batterie erfunden?

Lithium-Polymer (Li-Po) ist eine veraltete Technologie, die in alten Handys und Laptops zu finden ist. Diese Batterien haben eine ähnliche Struktur wie Li-Ionen-Batterien, bestehen jedoch aus einer gelartigen (Silizium-Graphen) Substanz, die sehr leicht ist. Diese Batterien werden aufgrund ihrer leichten und flexiblen Eigenschaften in Laptops und den meisten Powerbanks mit hoher Kapazität eingesetzt. M. Stanley Whittingham beschrieb als erster das Konzept der wiederaufladbaren Lithium-Ionen-Batterien, was ihm 2019 einen Anteil des Nobelpreises für Chemie einbrachte. Michel Armand war der erste, der 1978 die trockene SPE in einem Batterieprototyp einsetzte, und ANVAR und Elf Aquitaine aus Frankreich sowie Hydro Quebec aus Kanada haben sie 1985 eingesetzt. Beide Batterietypen haben ihre eigenen Vor- und Nachteile. Zunächst einmal bieten Li-Ionen-Akkus eine viel höhere Leistungsdichte als lithium-polymer-akkus, was bedeutet, dass sie einfach mehr Power-Zellen packen können. Diese Funktion wird von Smartphone-Herstellern verwendet, um mehr Leistung in ihre Geräte zu packen und gleichzeitig ein schlankes Designprofil beizubehalten. Das Beste an dieser Batterie ist, dass bei diesen Batterien kein Memory-Effekt vorhanden ist. Was bedeutet dies? Ein Memory-Effekt tritt auf, wenn die optimale Aufladefähigkeit einer Batterie verloren geht. Da Lithium-Ionen-Akkus keinen Memory-Effekt haben, können sie auch nach Teilentladung wieder aufgeladen werden. Lithium-Ionen-Akkus hingegen haben mehrere Nachteile. Einer der bedeutendsten ist der Alterungseffekt. Ionen in Batterien verlieren nach einer bestimmten Zeit ihre Fähigkeit, maximale Energie zu produzieren. Li-Polymer-Batterien sind steifer als andere Batterietypen.

Struktur der Lithium-Ionen-Batterie

In einer Lithiumbatterie befinden sich mehrere Lithium-Ionen-Zellen (in Reihe und parallel geschaltet), die Drähte, die die Zellen verbinden, und ein Batteriemanagementsystem, allgemein als BMS bekannt. Das Batteriemanagementsystem verfolgt den Zustand und die Temperatur der Batterie. Das BMS gleicht auch die Energie aller Zellen am Ende jeder Ladung aus, um sicherzustellen, dass Sie die maximale Lebensdauer und Leistung aus Ihrem Lithium-Ionen-Akku herausholen. Das Innere eines einzelnen Lithium-Ionen-Akkus ist recht überschaubar. Anode, Kathode, Elektrolyt und Separator sind die vier Hauptkomponenten. Die Anode ist die negative Elektrode einer Zelle. Die Kathode ist die positive Seite der Zelle. Beim Laden gelangen Lithiumionen über den Separator von der Kathode zur Anode. Beim Entladen ist der Fluss umgekehrt. lithiumkobaltoxid, lithiumeisenphosphat und lithiummanganoxid sind übliche Kathodenmaterialien. Diese verschiedenen Chemikalien bieten unterschiedliche Vorteile und Spannungen. Der Elektrolyt in einer Lithium-Ionen-Batterie unterstützt den Transport von positiven Lithium-Ionen zwischen Anode und Kathode. Ein Lithiumsalz ist der am häufigsten vorkommende Elektrolyt in einer Lithium-Ionen-Batterie. Der Separator befindet sich zwischen Anode und Kathode. Der Separator ist eine dünne Materialschicht, die Lithiumionen durchlässt, während sie den Stromfluss verhindert. Es verhindert, dass Anode und Kathode elektrisch kurzgeschlossen werden, wodurch Elektronen gezwungen werden, durch Ihr elektronisches Gerät zu fließen und Strom bereitzustellen.

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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Fazit

Äußerlich wirkt ein Lithium-Ionen-Akku sehr einfach, doch bei näherer Betrachtung offenbart sich eine Fülle verschiedener Komponenten. Die Lithium-Ionen-Energiespeicherung ist letztlich ein chemiegetriebener Prozess, der auf seinem Namensgeber, dem Lithium-Ion, beruht. Die Verwendung einer Lithium-Ionen-Batteriezelle hat zahlreiche Vorteile. Dadurch wird die Technologie zunehmend für unterschiedlichste Anwendungen eingesetzt. Aufgrund der Vorteile der Li-Ionen-Technologie finden diese Batterien immer mehr Verwendung, weshalb viel Forschung und Entwicklung in sie investiert wird. Einer der wichtigsten Vorteile der Lithium-Ionen-Batterietechnologie ist ihre hohe Energiedichte. Es besteht immer ein Bedarf an Batterien mit einer viel besseren Energiedichte, da elektronische Geräte wie Mobiltelefone zwischen den Ladevorgängen länger arbeiten müssen und dennoch mehr Strom verbrauchen. Es gibt auch verschiedene Energienutzungen, die von Elektrowerkzeugen bis hin zu Elektroautos reichen. Lithium-Ionen-Akkus haben einen erheblichen Vorteil in Bezug auf die Leistungsdichte. Auch Elektrofahrzeuge benötigen Batterietechnologien mit hoher Energiedichte. Lithium-Ionen-Akkus altern unabhängig davon, ob sie in Gebrauch sind oder nicht. Unabhängig vom Verbrauch gibt es eine Zeitkomponente für den Kapazitätsverlust. Bei der Lagerung eines normalen Verbrauchers von Lithium-Kobalt-Oxid, LCO-Batterie oder Zelle.