Li-ion to akumulator o niskich wymaganiach konserwacyjnych, co jest zaletą, której nie może pochwalić się większość innych chemikaliów.Bateria nie ma pamięci i nie wymaga ćwiczeń (celowego pełnego rozładowania), aby utrzymać ją w dobrym stanie.Samorozładowanie jest o ponad połowę mniejsze niż w przypadku systemów opartych na niklu, co pomaga w zastosowaniach wskaźników paliwa.Nominalne napięcie ogniwa 3,60 V może bezpośrednio zasilać telefony komórkowe, tablety i aparaty cyfrowe, oferując uproszczenia i redukcje kosztów w porównaniu z konstrukcjami wieloogniwowymi.Wadami są konieczność stosowania obwodów ochronnych, aby zapobiec nadużyciom, a także wysoka cena.
Rodzaje baterii litowo-jonowych
Rysunek 1 ilustruje proces.
Li-ion to akumulator o niskich wymaganiach konserwacyjnych, co jest zaletą, której nie może pochwalić się większość innych chemikaliów.Bateria nie ma pamięci i nie wymaga ćwiczeń (celowego pełnego rozładowania), aby utrzymać ją w dobrym stanie.Samorozładowanie jest o ponad połowę mniejsze niż w przypadku systemów opartych na niklu, co pomaga w zastosowaniach wskaźników paliwa.Nominalne napięcie ogniwa 3,60 V może bezpośrednio zasilać telefony komórkowe, tablety i aparaty cyfrowe, oferując uproszczenia i redukcje kosztów w porównaniu z konstrukcjami wieloogniwowymi.Wadami są konieczność stosowania obwodów ochronnych, aby zapobiec nadużyciom, a także wysoka cena.
Oryginalna bateria litowo-jonowa Sony wykorzystywała koks jako anodę (produkt węglowy).Od 1997 r. większość producentów akumulatorów litowo-jonowych, w tym Sony, przeszła na grafit, aby uzyskać bardziej płaską krzywą rozładowania.Grafit to forma węgla, która ma długoterminową stabilność cyklu i jest używana w ołówkach ołówkowych.Jest to najpopularniejszy materiał węglowy, a następnie twarde i miękkie węgle.Węgle nanorurek nie znalazły jeszcze komercyjnego zastosowania w litowo-jonowych, ponieważ mają tendencję do plątania się i wpływania na wydajność.Przyszłym materiałem, który obiecuje zwiększyć wydajność akumulatorów litowo-jonowych, jest grafen.
Rysunek 2 ilustruje krzywą napięcia rozładowania nowoczesnego Li-ion z anodą grafitową i wczesną wersją koksową.
Wypróbowano kilka dodatków, w tym stopy na bazie krzemu, w celu zwiększenia wydajności anody grafitowej.Do związania pojedynczego jonu litu potrzeba sześciu atomów węgla (grafitu);pojedynczy atom krzemu może wiązać się z czterema jonami litu.Oznacza to, że anoda krzemowa mogłaby teoretycznie przechowywać ponad 10 razy więcej energii niż grafit, ale problemem jest rozszerzanie się anody podczas ładowania.Dlatego anody z czystego silikonu nie są praktyczne i tylko 3–5 procent krzemu jest zwykle dodawane do anody na bazie krzemu, aby osiągnąć dobry cykl życia.
Zastosowanie nanostrukturalnego tytanianu litu jako dodatku anodowego wykazuje obiecującą żywotność, dobre możliwości obciążenia, doskonałą wydajność w niskich temperaturach i doskonałe bezpieczeństwo, ale energia właściwa jest niska, a koszt wysoki.
Eksperymentowanie z materiałem katodowym i anodowym pozwala producentom wzmocnić wewnętrzne właściwości, ale jedno ulepszenie może zagrozić drugiemu.Tak zwane „ogniwo energetyczne” optymalizuje energię właściwą (pojemność) w celu osiągnięcia długich czasów pracy, ale przy niższej mocy właściwej;„Power Cell” oferuje wyjątkową moc właściwą, ale przy mniejszej pojemności.„Hybrydowa komórka” jest kompromisem i oferuje po trochu jedno i drugie.
Producenci mogą stosunkowo łatwo osiągnąć wysoką energię właściwą i niski koszt, dodając nikiel zamiast droższego kobaltu, ale to powoduje, że ogniwo jest mniej stabilne.Podczas gdy firma rozpoczynająca działalność może skoncentrować się na wysokiej energii i niskiej cenie w celu uzyskania szybkiej akceptacji na rynku, bezpieczeństwo i trwałość nie mogą być zagrożone.Renomowani producenci przywiązują dużą wagę do bezpieczeństwa i trwałości.
Większość akumulatorów litowo-jonowych ma podobną konstrukcję składającą się z elektrody dodatniej z tlenku metalu (katody), która jest pokryta aluminiowym kolektorem prądu, elektrody ujemnej (anody) wykonanej z węgla/grafitu pokrytej miedzianym kolektorem prądu, separatora i elektrolitu wykonany z soli litu w rozpuszczalniku organicznym.Więcej informacji, pls idź na teda battery.com.
W tabeli 3 podsumowano zalety i ograniczenia technologii litowo-jonowej.
Czas publikacji: 26 czerwca-2022