Wie funktioniert ein Lithium-Ionen-Akku?

Sie haben vielleicht bemerkt, dass heutzutage fast jedes tragbare elektronische Gerät auf der Welt Lithium-Ionen-Batterien verwendet. Diese Technologie ist so populär und leistungsstark geworden, dass die Welt scheinbar vollständig darauf vertraut. Von Laptops und Mobiltelefonen bis hin zu Hybrid- und Elektroautos – es gibt keinen Ort, an dem diese Technologie noch nicht angekommen ist.

Das Gerät, mit dem Sie diesen Beitrag gerade lesen, wird wahrscheinlich von einem lithium-ionen-akku betrieben. Aber wissen Sie, wie Ihre Batterie hergestellt wird und wie sie funktioniert? Mit diesem Wissen können Sie viel mehr aus Ihren Batterien herausholen.

Wenn ja, ist das gut für Sie, aber wenn nicht, sind Sie bei uns genau richtig. Wir werden im Detail besprechen, wie Lithium-Ionen-Batterien hergestellt werden und welche Chemie sie haben.

Wie werden Lithium-Ionen-Batterien hergestellt?

Die Lithium-Ionen-Batterietechnologie erfreut sich großer Beliebtheit. Und das nicht nur, weil die Batterien erstaunlich leistungsstark sind, sondern auch, weil sie einfacher herzustellen sind und länger halten.

Um zu verstehen, wie sie hergestellt werden, müssen wir mit den Grundlagen beginnen. Wie ist die Zusammensetzung dieser Batterien?

Die Grundlagen

Eine Lithium-Ionen-, Li-Ion- oder LIB-Batterie ist eine Batterie, die Lithiumionen verwendet, um Elektronen von einem Ende zum anderen zu übertragen und so Spannung zu erzeugen. Sie gelten heute als eine der energiereichsten und langlebigsten wiederaufladbaren Batterien der Welt. Sie werden, wie oben erwähnt, in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, um große Energie für unterschiedliche Bedürfnisse bereitzustellen.

Wie werden sie hergestellt?

LIBs werden mit Lithium-Ionen hergestellt, was den Hauptunterschied zu anderen Batterietechnologien darstellt. Dies ist der Hauptgrund, warum sie insgesamt eine bessere Leistung bieten. Hier ist eine Aufschlüsselung, wie sie hergestellt werden:

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

Weiterlesen

Materialien

Der erste und wichtigste Aspekt dieser Batterien sind ihre Komponenten und Materialien. Sie verfügen über:

?lithium-batteriezellen. Möglicherweise haben Sie große Lithiumbatterien in Wohnmobilen und ähnlichen Anwendungen gesehen und sich vielleicht gefragt, welche Batterietypen sie verwenden. Nun, sie bestehen aus kleineren Zellen, in denen sich Anode, Kathode und Elektrolyt befinden. Technisch gesehen könnte jede Zelle für sich arbeiten, sie sind jedoch miteinander verbunden, um die erforderliche Spannung zu erzeugen.

?Elektronen. Die Elektronen wandern durch den Elektrolyten von der Anode zur Kathode. Die Anode besteht aus einer Art oxidierendem Metall wie Graphit und Zink, während die Kathode normalerweise aus einer Art Lithiumoxid besteht.

?Elektronik und Komponenten. Die einzelnen Zellen können nur dann funktionieren, wenn sie perfekt miteinander verbunden sind, sodass ein größerer und leistungsstärkerer Batteriesatz entsteht. Drähte sind Anschlüsse, mit denen sichergestellt wird, dass sie effektiv funktionieren. Die Zellen sind so verbunden, dass ein nahtloser Elektronenfluss möglich ist.

Sobald diese Komponenten installiert sind, ist ein Batteriemanagementsystem (BMS) enthalten. Dies ist eine der wichtigsten Komponenten moderner Li-Ionen-Batterien, da sie alles sicher halten. Sie überwachen die Temperatur, den Ladevorgang, den Entladevorgang und andere Aspekte jeder einzelnen Zelle.

Der Herstellungsprozess

Nachdem Sie nun die Komponenten verstanden haben, sollte es viel einfacher sein zu wissen, wie sie miteinander verbunden sind, um ein ganzes Paket zu erstellen. Hier ist eine Aufschlüsselung des Prozesses.

Zellherstellung. Anode und Kathode werden zunächst getrennt in einer Montagelinie hergestellt. Anschließend werden sie zusammengewickelt und die Anschlüsse als Zelle installiert. Der Hersteller fügt vor dem Einfüllen des Elektrolyten Entlüftungsöffnungen und andere Sicherheitsmaßnahmen hinzu. Nach dem Verschließen des Koffers wird der Akku geladen und getestet.

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

Weiterlesen

Zusammenbau des Akkupacks. Einzelne Zellen können zwar eigenständig betrieben werden, sie reichen jedoch für die meisten Anwendungen nicht aus, um die gewünschte Spannung zu liefern. Und deshalb müssen sie verbunden werden, um einen größeren Batteriesatz zu schaffen. Dieser Prozess beginnt damit, dass die Zellen sowohl auf der Anoden- als auch auf der Kathodenseite an Platten geschweißt werden und dann zu Paketen zusammengebaut werden. Anschließend wird jede Packung einzeln getestet und aufeinander abgestimmt, um die gewünschte Leistung zu erzielen. Zuletzt werden die Packs in einen Koffer gelegt und vor dem Endtest mit dem BMS verbunden.

Verschiedene Hersteller verwenden möglicherweise unterschiedliche Methoden, aber dies ist die allgemeine Art und Weise, wie diese Batterien hergestellt werden. Von großer Bedeutung ist auch die Fertigungsqualität. Hersteller müssen sicherstellen, dass ihre Produkte von höchster Qualität sind, um die Probleme zu vermeiden, die wir in der Vergangenheit häufig bei Li-Ionen-Batterien gesehen haben.

Chemie von Lithium-Ionen-Batterien

Eine Lithiumbatterie besteht aus Anode, Kathode, Separator, Elektrolyt und Stromabnehmern. Die Stromkollektoren bilden die negative und positive Elektrode. Der Elektrolyt transportiert positiv geladene Lithiumionen von der Anode zur Kathode und zurück durch den Separator.

Wenn sich Lithiumionen bewegen, erzeugen sie in der Anode freie Elektronen, die am positiven Kollektor eine Ladung erzeugen. Der Strom wandert dann vom Stromkollektor durch die Last zum negativen Stromkollektor.

Der Separator wird hinzugefügt, um den Elektronenfluss innerhalb der Batterie zu verhindern. Die fortschrittliche Technologie dieser Batterien nutzt Lithiumionen als Hauptbestandteil ihrer Elektrochemie. Während des Entladungszyklus werden die Atome in der Anode ionisiert und von ihren Elektronen befreit.

Lithium-Ionen-Batterien haben eine relativ einfache Chemie. Auch wenn der Herstellungsprozess etwas komplex erscheint, werden die Batterien dadurch nicht kompliziert.

Der Einbau eines BMS gewährleistet die ordnungsgemäße Leistung und Sicherheit der Batterien. Dabei handelt es sich um ein computergestütztes System, das Temperatur, Spannung, Leistung und andere Parameter der Batterie überwacht, um höchste Effizienz zu gewährleisten.

Aufbau und Funktionsweise von Lithium-Ionen-Batterien

Sicherheit und Effizienz gehören zu den Hauptfaktoren, die die Herstellung und Verwendung von Batterien beeinflussen. Für Hersteller ist es von entscheidender Bedeutung, hochwertige Materialien und Methoden zu verwenden, die sie sicher machen. lithium-ionen-akkus versprechen solche Leistung.

Der Bauprozess beginnt mit der Herstellung der Zellen, die dann zusammengelötet werden, bevor sie zu einem Batteriepaket zusammengebaut werden. Als Elektroden können unterschiedliche Materialien verwendet werden, darunter lithiumkobaltoxid an der Kathode und Graphit an der Anode.

Beim Entladen gibt die Anode Lithiumionen an die Kathode ab, wodurch ein Elektronenfluss entsteht. Das Gegenteil passiert, wenn Sie Ihr Gerät verwenden, da die Elektronen in die andere Richtung fließen.

Zusammenfassend sind Lithium-Ionen-Batterien derzeit die leistungsstärkste Batterietechnologie auf dem Markt. Sie bieten ein breites Anwendungsspektrum und sind unglaublich stark. Wir hoffen, dass dieser Leitfaden Ihnen dabei geholfen hat, sie besser zu verstehen, um die besten Kauf- und Nutzungsentscheidungen zu treffen.