La Batteria Dello Ione Del Litio

Il lavoro pionieristico con la batteria del litio ha cominciato in 1912 sotto G.N. Lewis ma non era fino all'inizio degli anni 70 che le prime batterie non-non-rechargeable del litio sono diventato disponibili in commercio. I tentativi di sviluppare le batterie rechargeable del litio sono seguito negli anni 80, ma hanno venuto a mancare dovuto i problemi di sicurezza.

Il litio è il più chiaro di tutti i metalli, ha il potenziale elettrochimico più grande e fornisce la più grande densità di energia per peso. Le batterie rechargeable che per mezzo degli anodi del metallo del litio (elettrodi negativi) sono capaci di fornire sia la capienza ad alta tensione che eccellente, con conseguente densità straordinaria di alta energia.

Dopo molta ricerca sulle batterie rechargeable del litio durante gli anni 80, è stato trovato che ciclare causa i cambiamenti sull'elettrodo del litio. Queste trasformazioni, che fanno parte di usura normale e rottura, riducono la stabilità termica, causante gli stati termici potenziali di instabilità. Quando questo accade, la temperatura delle cellule si avvicina rapidamente al punto di fusione di litio, provocando una reazione violenta denominata ‘venting con la fiamma’. Una grande quantità di batterie rechargeable del litio trasmesse nel Giappone ha dovuto essere ricordata in 1991 dopo che una batteria nei gas ardenti liberati del telefono mobile ed in ustioni inflitte ad una faccia’della persona s.

A causa dell'instabilità inerente del metallo del litio, particolarmente durante caricarsi, la ricerca ha spostato ad una batteria non metallica del litio usando gli ioni del litio. Anche se un po'basso nella densità di energia che il metallo del litio, lo Li-ione è sicuro, se determinate precauzioni sono venute a contatto di quando si carica e scaricandosi. In 1991, il Sony Corporation ha commercializzato la prima batteria dello Li-ione. Altri fornitori hanno seguito il vestito. Oggi, lo Li-ione è crescere più veloce e la maggior parte della chimica promising della batteria.

La densità di energia dello Li-ione è in genere due volte quella del NiCd standard. I miglioramenti in materiali attivi dell'elettrodo hanno il potenziale di aumento della densità di energia vicino a tre volte che del NiCd. Oltre che capacità elevata, le caratteristiche del carico sono ragionevolmente buone e si comportano similmente al NiCd in termini di caratteristiche di scarico (figura simile del profilo di scarico, ma tensione differente). La curva piana di scarico offre l'utilizzazione efficace dell'alimentazione memorizzata in uno spettro desiderabile di tensione.

Lo Li-ione è una batteria bassa di manutenzione, un vantaggio che la maggior parte delle altre chimiche non possono esigere. Non ci è memoria e nessun ciclare previsto è richiesto per prolungare la durata’di batteria s. In più, l'autoscarica è di meno che la metà confrontata a NiCd ed a NiMH, facenti lo Li-ione adatto bene per le applicazioni moderne del calibro di combustibile.

L'alta tensione delle cellule dello Li-ione permette la fabbricazione di pacchetti della batteria che consistono di soltanto una cellula. Molti dei telefoni’mobili di oggi s funzionano su una cellula, un vantaggio che facilita il disegno della batteria. Le tensioni di rifornimento delle applicazioni elettroniche stanno dirigendo più basso, che a sua volta richiede poche cellule per il pacchetto della batteria. Effettuare la stessa alimentazione, tuttavia, le più alte correnti sono necessarie. Ciò dà risalto all'importanza di resistenza molto bassa delle cellule per permettere il flusso senza restrizione della corrente.

Le variazioni di chimica — durante gli anni recenti, parecchi tipi di batterie dello Li-ione sono emerso con soltanto una cosa il in comune — lo slogan 'litio '. Anche se in maniera sconvolgente simile sulla parte esterna, le batterie litio-basate possono variare ampiamente.

La versione’originale del SONY s dello Li-ione ha usato il coke, un prodotto di carbone, come l'elettrodo negativo. Dal 1997, la maggior parte dei Li-ioni (SONY compreso’s) ha spostato alla grafite. Questo elettrodo fornisce una curva più piana di tensione di scarico che il coke ed offre una curvatura tagliente del ginocchio alla conclusione di scarico. Di conseguenza, il sistema della grafite trasporta l'energia memorizzata soltanto dal dovere scaricarsi a 3.0V/cell, mentre la versione del coke deve essere scaricata a 2.5V per ottenere il tempo di esecuzione simile. In più, la versione della grafite è capace di trasporto della corrente di dispersione più alta e rimane più fredda durante la carica e lo scarico che la versione del coke.

Per l'elettrodo positivo, due chimiche distinte sono emerso. Sono cobalto e spinel (anche conosciuti come manganese). Considerando che il cobalto è stato in uso più lungo, lo spinel è inerentemente più sicuro e perdonando se abusato. I piccoli pacchetti spinel prismatici per i telefoni mobili possono includere soltanto un fusibile e un sensore di temperatura termici. Oltre che le riduzioni dei costi su un circuito semplificato di protezione, la materia prima costata per lo spinel è più bassa di quella di cobalto. Come alternanza, lo spinel offre una densità un po'più bassa di energia, soffre la perdita di capienza alle temperature sopra 40°C e le età più rapidamente del cobalto.

Sulla base delle cellule attuali della generazione 18650. La densità di energia tende ad essere più bassa per le cellule prismatiche.

La scelta dei metalli, i prodotti chimici e gli additivi contribuiscono ad equilibrare l'alternanza critica fra densità di alta energia, tempo di immagazzinaggio di lunga durata, vita estesa del ciclo e sicurezza. Le densità di alta energia possono essere realizzate con facilità relativa. Per esempio, aggiungere più nichel invece di cobalto aumenta la valutazione di ampere/hours ed abbassa il manufacturing costato ma le marche la cellula meno sicuro. Mentre un'azienda di start-up può mettere a fuoco su densità di alta energia per guadagnare l'accettazione sul mercato rapida, la sicurezza, la vita del ciclo e le possibilità di immagazzinaggio possono compromettersi. I fornitori stimabili, quali SONY, Panasonic, Sanyo, energia di Moli e Polystor dispongono l'alta importanza su sicurezza. Le autorità regolarici assicurano che soltanto le batterie sicuri sono vendute al pubblico.

le cellule dello Li-ione causano meno danno una volta disfatte di che il cavo o le batterie cadmio-basate. Fra la famiglia dello Li-ione, lo spinel è l'più amichevole in termini di eliminazione.

Malgrado i relativi vantaggi generali, lo Li-ione inoltre ha relativi svantaggi. È fragile e richiede un circuito di protezione effettuare il funzionamento sicuro. Costruito in ogni pacchetto, il circuito di protezione limita la tensione peak di ogni cellula durante la carica ed impedisce la tensione delle cellule cadere troppo basso sullo scarico. In più, la carica e la corrente di dispersione massime è limitate e la temperatura delle cellule è controllata per impedire gli estremi di temperatura. Con queste precauzioni sul posto, la possibilità di avvenimento metallico di placcatura del litio dovuto prezzo eccessivo virtualmente è eliminata.

L'invecchiamento è una preoccupazione per la maggior parte delle batterie dello Li-ione. Per i motivi sconosciuti, i fornitori della batteria sono silenziosi circa questa edizione. Un certo deterioramento di capienza è notevole dopo un anno, se la batteria è in uso oppure no. In due o forse tre anni, la batteria si guasta frequentemente. Dovrebbe essere accennato che altre chimiche inoltre hanno effetti degeneranti relativi all'età. Ciò è particolarmente allineare per il NiMH se esposto alle alte temperature ambientali.

Immagazzinando la batteria in un posto freddo rallenta il processo di invecchiamento dello Li-ione (e di altre chimiche). I fornitori suggeriscono le temperature di immagazzinaggio di 15°C (59°F). In più, la batteria dovrebbe parzialmente essere caricata soltanto quando nell'immagazzinaggio.

L'immagazzinaggio esteso non è suggerito per le batterie dello Li-ione. Invece, i pacchetti dovrebbero essere ruotati. Il compratore dovrebbe essere informato della data di manufacturing in cui comprando una batteria dello Li-ione del rimontaggio. Purtroppo, queste informazioni spesso sono messe in un numero di serie cifrato e sono soltanto disponibili al fornitore.

I fornitori stanno migliorando costantemente la chimica della batteria dello Li-ione. Ogni sei mesi, una nuova e combinazione chimica aumentata è provata. Con tale progresso veloce, diventa difficile da valutare come le età modificate della batteria e come effettua dopo immagazzinaggio a lungo termine.

L'analisi dei costi — la batteria litio-basata più economica in termini di rapporto di costo-$$$-ENERGIA è un pacchetto usando la cellula cilindrica 18650. Questa batteria è in qualche modo ingombrante ma adatta ad applicazioni portatili come computazione mobile. Se un pacchetto più sottile è richiesto (diluente che 18 millimetri), la cellula prismatica dello Li-ione è la scelta migliore. Ci è poco o nessun aumento di la densità di energia per peso ed il formato più dei 18650, comunque il costo è più del doppio.

Se la geometria ultra-sottile è necessaria (più meno di 4 millimetri), la scelta migliore è polimero dello Li-ione. Ciò è l'opzione più costosa in termini di costo energetico. Il polimero dello Li-ione non offre ad eccedenza apprezzabile di guadagni di energia i sistemi convenzionali dello Li-ione, né abbina la durevolezza della cellula 18560.

Vantaggi e limitazioni delle batterie dello Li-ione

Vantaggi

Potenziale di densità di alta — energia per tuttavia capacità elevate. L'autoscarica relativamente bassa — di autoscarica è di meno che la metà quello di NiCd e di NiMH.

La manutenzione bassa — nessuno scarico periodico è necessaria; nessuna memoria.

Le limitazioni richiede la tensione e — la corrente di limiti del circuito di protezione del circuito di protezione. La batteria è sicuro se non provocata.

Conforme ad invecchiamento, anche se non in uso — immagazzinare la batteria in un posto freddo ed a 40 per cento dichiarare-of-charge riduce l'effetto di invecchiamento. Corrente di dispersione moderata.

Conforme alle regolazioni del trasporto — la spedizione di più grandi quantità di batterie dello Li-ione può essere conforme a controllo regolatore. Questa limitazione non si applica a personale trasport- sulle batterie.

Costoso produrre — circa 40 per cento più d'altezza nel costo che NiCd. Le tecniche di fabbricazione ed il rimontaggio migliori dei metalli rari con le alternative di basso costo probabilmente ridurranno il prezzo.

I cambiamenti non completamente — maturi nelle combinazioni del prodotto chimico e del metallo interessano i risultati della prova della batteria, particolarmente con alcuni metodi rapidi della prova.

Attenzione: le batterie dello Li-ione hanno una densità di alta energia. Precauzione di esercitazione quando maneggiano ed esaminando. Non il cortocircuito, il prezzo eccessivo, lo schiacciamento, goccia, mutilare, penetrare, applicare la polarità d'inversione, esporre a temperatura elevata o smontare. Utilizzi soltanto la batteria dello Li-ione con il circuito indicato di protezione. L'alta temperatura di caso che deriva dall'abuso della cellula ha potuto provocare ferite fisiche. L'elettrolito è altamente infiammabile. La rottura può causare il venting con la fiamma.

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