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El trabajo pionero con la batería del litio comenzó en 1912 debajo de G.N. Lewis pero no era hasta los años 70 tempranos que las primeras baterías no-recargables del litio llegaron a estar comercialmente disponibles. Las tentativas de desarrollar las baterías recargables del litio siguieron en los años 80, pero fallaron debido a los problemas de seguridad.
El litio es el más ligero de todos los metales, tiene el potencial electroquímico más grande y proporciona la densidad más grande de la energía por peso. Las baterías recargables que usan los ánodos del metal del litio (electrodos negativos) son capaces de proporcionar capacidad de alto voltaje y excelente, dando por resultado una densidad extraordinaria de la alta energía.
Después de mucha investigación sobre las baterías recargables del litio durante los años 80, fue encontrado que el completar un ciclo causa cambios en el electrodo del litio. Estas transformaciones, que son parte de desgaste normal y rasgón, reducen la estabilidad termal, causando condiciones termales potenciales del fugitivo. Cuando ocurre esto, la temperatura de la célula acerca rápidamente al punto de fusión del litio, dando lugar a una reacción violenta llamada ‘expresión con la llama’. Una cantidad grande de baterías recargables del litio enviadas a Japón tuvo que ser recordada en 1991 después de que una batería en un teléfono móvil lanzara los gases llameantes e infligiera quemaduras a una cara’de la persona s.
Debido a la inestabilidad inherente del metal del litio, especialmente durante la carga, la investigación cambió de puesto a una batería na-metálico del litio usando los iones del litio. Aunque levemente es bajo en densidad de la energía que el metal del litio, el Li-ion es seguro, con tal que se resuelvan ciertas precauciones al cargar y descargando. En 1991, la Sony Corporation comercializó la primera batería del Li-ion. Otros fabricantes siguieron el juego. Hoy, el Li-ion es el crecimiento más rápido y la mayoría de la química prometedora de la batería.
La densidad de la energía del Li-ion es típicamente dos veces la del NiCd estándar. Las mejoras en materiales activos del electrodo tienen el potencial de aumentar la densidad de la energía cerca de tres veces que del NiCd. Además de alta capacidad, las características de la carga son razonablemente buenas y se comportan semejantemente al NiCd en términos de las características de la descarga (forma similar del perfil de la descarga, solamente de diverso voltaje). La curva plana de la descarga ofrece la utilización eficaz de la energía almacenada en un espectro deseable del voltaje.
El Li-ion es una batería baja del mantenimiento, una ventaja que la mayoría de las otras químicas no puedan demandar. No hay memoria y no se requiere el ningún completar un ciclo programar para prolongar la vida’de la batería s. Además, la autodescarga es menos que la mitad comparada a NiCd y a NiMH, haciendo el Li-ion satisfecho bien para los usos modernos de la galga de combustible.
El alto voltaje de la célula del Li-ion permite la fabricación de los paquetes de la batería que consisten en solamente una célula. Muchos de teléfonos’móviles de hoy s funcionan en una célula, una ventaja que simplifique diseño de la batería. Los voltajes de fuente de usos electrónicos han estado dirigiendo más bajo, que alternadamente requiere pocas células por paquete de la batería. Mantener la misma energía, sin embargo, corrientes más altas son necesarias. Esto acentúa la importancia de la resistencia muy baja de la célula para permitir el flujo sin restricción de la corriente.
Las variaciones de la química — durante años recientes, varios tipos de baterías del Li-ion han emergido con solamente una cosa en campo común — el lema ' litio '. Aunque llamativo es similar en el exterior, las baterías litio-basadas pueden variar extensamente.
La versión’original de Sony s del Li-ion utilizó el coque, un producto del carbón, como el electrodo negativo. Desde 1997, la mayoría de los Li-iones (Sony incluyendo’s) ha cambiado de puesto al grafito. Este electrodo proporciona una curva más plana del voltaje de la descarga que coque y ofrece una curva aguda de la rodilla en el final de la descarga. Consecuentemente, el sistema del grafito entrega la energía almacenada por tener que solamente descargar a 3.0V/cell, mientras que la versión del coque se debe descargar a 2.5V para conseguir tiempo de pasada similar. Además, la versión del grafito es capaz de entregar una corriente derivada más alta y sigue siendo más fresca durante carga y descarga que la versión del coque.
Para el electrodo positivo, dos químicas distintas han emergido. Son cobalto y rubí sintético (también conocidos como manganeso). Mientras que el cobalto ha estado en el uso más largo, el rubí sintético es intrínsecamente más seguro y perdonando si está abusado. Los paquetes de rubí sintético prismáticos pequeños para los teléfonos móviles pueden incluir solamente un fusible y un sensor de temperatura termales. Además de ahorros de coste en un circuito simplificado de la protección, la materia prima costada para el rubí sintético es más baja que la del cobalto. Como compensación, el rubí sintético ofrece una densidad levemente más baja de la energía, sufre pérdida de la capacidad en las temperaturas sobre 40°C y edades más aprisa que el cobalto.
De acuerdo con las actuales células de la generación 18650. La densidad de la energía tiende para ser más baja para las células prismáticas.
La opción de metales, los productos químicos y los añadidos ayudan a balancear la compensación crítica entre la densidad de la alta energía, el tiempo de almacenaje largo, la vida extendida del ciclo y la seguridad. Las densidades de la alta energía se pueden alcanzar con facilidad relativa. Por ejemplo, la adición de más níquel en lugar de el cobalto aumenta el grado de ampere/hours y baja la fabricación costada pero marcas la célula menos segura. Mientras que una compañía de start-up puede centrarse en densidad de la alta energía para ganar acceptación en el mercado rápida, la seguridad, la vida del ciclo y las capacidades de almacenaje pueden ser comprometidas. Los fabricantes reputables, tales como Sony, Panasonic, Sanyo, energía de Moli y Polystor ponen alta importancia en seguridad. Las autoridades reguladoras aseguran que solamente las baterías seguras están vendidas al público.
las células del Li-ion causan menos daño cuando están dispuestas que el plomo o las baterías cadmio-basadas. Entre la familia del Li-ion, el rubí sintético es el más amistoso de términos de la disposición.
A pesar de sus ventajas totales, el Li-ion también tiene sus desventajas. Es frágil y requiere un circuito de la protección mantener la operación segura. Construido en cada paquete, el circuito de la protección limita el voltaje máximo de cada célula durante carga y evita que el voltaje de la célula caiga demasiado bajo en descarga. Además, la carga y la corriente derivada máximas es limitadas y la temperatura de la célula se supervisa para prevenir extremos de la temperatura. Con estas precauciones en lugar, la posibilidad de ocurrir metálico de la galjanoplastia del litio debido al cargo excesivo se elimina virtualmente.
El envejecimiento es una preocupación con la mayoría de las baterías del Li-ion. Por razones desconocidas, los fabricantes de la batería son silenciosos sobre esta edición. Una cierta deterioración de la capacidad es sensible después de un año, si la batería está en uso o no. Sobre dos o quizás tres años, la batería falla con frecuencia. Debe ser mencionado que otras químicas también tienen efectos degenerativos relativos a la edad. Esto es especialmente verdad para el NiMH si está expuesta a las altas temperaturas ambiente.
Almacenar la batería en un lugar fresco retrasa el proceso del envejecimiento del Li-ion (y de otras químicas). Los fabricantes recomiendan temperaturas del almacenaje de 15°C (59°F). Además, la batería se debe cargar solamente parcialmente cuando en almacenaje.
El almacenaje extendido no se recomienda para las baterías del Li-ion. En lugar, los paquetes deben ser rotados. El comprador debe estar enterado de la fecha de la fabricación al comprar una batería del Li-ion del reemplazo. Desafortunadamente, esta información se codifica en un número de serie cifrado y está a menudo solamente disponible para el fabricante.
Los fabricantes están mejorando constantemente la química de la batería del Li-ion. Se intentan cada seis meses, una nueva y realzada combinación química. Con tal progreso rápido, llega a ser difícil determinar cómo esta' bien la batería revisada envejece y cómo se realiza después del almacenamiento de larga duración.
El análisis de coste — la batería litio-basada más económica de términos del cociente de la coste-a-energi'a es un paquete usando la célula cilíndrica 18650. Esta batería es algo abultada pero conveniente para los usos portables tales como computar móvil. Si un paquete más delgado se requiere (deluente que 18 milímetros), la célula prismática del Li-ion es la mejor opción. Hay poco o nada de aumento en densidad de la energía por peso y tamaño sobre los 18650, no obstante es el coste más que doble.
Si una geometría ultra-delgada es necesaria (menos de 4 milímetros), la mejor opción es polímero del Li-ion. Ésta es la opción más costosa de términos del coste energético. El polímero del Li-ion no ofrece a excedente apreciable de los aumentos de la energía sistemas convencionales del Li-ion, ni empareja la durabilidad de la célula 18560.
Ventajas y limitaciones de las baterías del Li-ion
Ventajas
Potencial de la densidad de la alta — energía para con todo capacidades más altas. La autodescarga relativamente baja — de la autodescarga es menos que mitad el de NiCd y de NiMH.
El mantenimiento bajo — ninguna descarga periódica es necesario; ninguna memoria.
Las limitaciones requieren voltaje y — la corriente de los límites del circuito de la protección del circuito de la protección. La batería es segura si no provocada.
Conforme al envejecimiento, incluso si no en el uso — que almacena la batería en un lugar fresco y en 40 por ciento estado-de-cargue reduce el efecto del envejecimiento. Modere la corriente derivada.
Conforme a regulaciones del transporte — el envío de cantidades más grandes de baterías del Li-ion puede estar conforme a control regulador. Esta restricción no se aplica a personal llevar-en las baterías.
Costoso fabricar — cerca de 40 por ciento más alto en coste que NiCd. Técnicas de fabricación y un reemplazo mejores de metales raros con alternativas de un costo más bajo reducirán probablemente el precio.
Los cambios no completamente — maduros en combinaciones del metal y del producto químico afectan resultados de la prueba de la batería, especialmente con algunos métodos rápidos de la prueba.
Precaución: las baterías del Li-ion tienen una densidad de la alta energía. Precaución del ejercicio al dirigir y probando. No el cortocircuito, cargo excesivo, agolpamiento, gota, mutilar, penetrar, aplicar polaridad reversa, exponerla a la temperatura alta o desmontarla. Utilice solamente la batería del Li-ion con el circuito señalado de la protección. La alta temperatura de caso que resultaba del abuso de la célula podía causar lesión física. El electrólito es altamente inflamable. La ruptura puede causar la expresión con la llama.
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