A Bateria Do Íon Do Lítio

O trabalho pioneiro com a bateria do lítio começou em 1912 sob G.N. Lewis mas não era até os 1970s adiantados que as primeiras baterias non-recarregáveis do lítio se tornaram comercialmente disponíveis. As tentativas de desenvolver baterias recarregáveis do lítio seguiram nos 1980s, mas falharam devido aos problemas de segurança.

O lítio é o mais claro de todos os metais, tem o potencial eletroquímico o mais grande e fornece a densidade a maior da energia por o peso. As baterias recarregáveis que usam os ânodos do metal do lítio (elétrodos negativos) são capazes de fornecer a capacidade de alta tensão e excelente, tendo por resultado uma densidade extraordinária da energia elevada.

Após muita pesquisa sobre baterias recarregáveis do lítio durante os 1980s, encontrou-se que dar um ciclo causa mudanças no elétrodo do lítio. Estas transformações, que são parte do desgaste normal e rasgo, reduzem a estabilidade térmica, causando condições térmicas potenciais do runaway. Quando isto ocorre, a temperatura da pilha aproxima rapidamente o ponto de derretimento do lítio, resultando em uma reação violenta chamada ‘ventilação com flama’. Uma quantidade grande das baterias recarregáveis do lítio emitidas a Japão teve que ser recordada em 1991 depois que uma bateria em gáses flamejantes liberados de um telefone móvel e em queimaduras inflicted a uma cara’da pessoa s.

Por causa da instabilidade inerente do metal do lítio, especial durante carregar, a pesquisa deslocou a uma bateria não metálica do lítio usando íons do lítio. Embora ligeiramente baixo na densidade da energia do que o metal do lítio, o Li-íon é seguro, desde que determinadas precauções são encontradas com ao carregar e ao se descarregar. Em 1991, a Sony Corporation commercialized a primeira bateria do Li-íon. Outros fabricantes seguiram o terno. Hoje, o Li-íon é o crescimento o mais rápido e a maioria de chemistry prometedor da bateria.

A densidade da energia do Li-íon é tipicamente duas vezes aquela do NiCd padrão. As melhorias em materiais ativos do elétrodo têm o potencial de aumentar a densidade da energia perto de três vezes que do NiCd. Além à capacidade elevada, as características da carga são razoavelmente boas e comportam-se similarmente ao NiCd nos termos das características da descarga (forma similar do perfil da descarga, mas da tensão diferente). A curva lisa da descarga oferece a utilização eficaz do poder armazenado em um spectrum desejável da tensão.

O Li-íon é uma bateria baixa da manutenção, uma vantagem que a maioria outros de chemistries não possam reivindicar. Não há nenhuma memória e nenhum dar um ciclo programado é requerido para prolongar a vida’da bateria s. Além, o self-discharge é menos do que a metade comparada a NiCd e a NiMH, fazendo o Li-íon servido bem para aplicações modernas do calibre de combustível.

A alta tensão da pilha do Li-íon permite a manufatura dos blocos da bateria que consistem em somente uma pilha. Muitos de telefones’móveis de hoje s funcionam em uma única pilha, uma vantagem que simplifique o projeto da bateria. As tensões de fonte de aplicações eletrônicas têm dirigido mais baixo, que requer por sua vez poucas pilhas por o bloco da bateria. Para manter o mesmo poder, entretanto, umas correntes mais elevadas são needed. Isto emfatiza a importância da resistência muito baixa da pilha para permitir fluxo irrestrito da corrente.

As variações do chemistry — durante anos recentes, diversos tipos de baterias do Li-íon emergiram com somente uma coisa na terra comum — o catchword ' lítio '. Embora impressionante similar na parte externa, as baterias lítio-baseadas podem variar extensamente.

A versão’original de Sony s do Li-íon usou o coke, um produto do carvão, como o elétrodo negativo. Desde 1997, a maioria de Li-íons (Sony including’s) deslocou à grafita. Este elétrodo fornece uma curva mais lisa da tensão da descarga do que o coke e oferece uma curvatura afiada do joelho no fim da descarga. Em conseqüência, o sistema da grafita entrega a energia armazenada tendo que somente descarregar-se a 3.0V/cell, visto que a versão do coke deve ser descarregada a 2.5V para começar o runtime similar. Além, a versão da grafita é capaz de entregar uma corrente de descarga mais elevada e remanesce mais fresca durante a carga e a descarga do que a versão do coke.

Para o elétrodo positivo, dois chemistries distintos emergiram. São cobalt e spinel (sabidos também como o manganês). Visto que o cobalt estêve no uso mais longo, o spinel é inerente mais seguro e perdoando se abusado. Os blocos spinel prismatic pequenos para telefones móveis podem somente incluir um fusível e um sensor de temperatura térmicos. Além às economias de custo em um circuito simplificado da proteção, o material cru custado para o spinel é mais baixo do que aquele do cobalt. Como um trade-off, o spinel oferece uma densidade ligeiramente mais baixa da energia, sofre a perda da capacidade em temperaturas acima de 40°C e de idades mais rapidamente do que o cobalt.

Baseado nas pilhas atuais da geração 18650. A densidade da energia tende a ser mais baixa para pilhas prismatic.

A escolha dos metais, os produtos químicos e os aditivos ajudam balançar o trade-off crítico entre a densidade da energia elevada, o tempo de armazenamento longo, vida prolongada do ciclo e segurança. As densidades da energia elevada podem ser conseguidas com facilidade relativa. Para o exemplo, adicionar mais niquelar no lugar do cobalt aumenta a avaliação de ampere/hours e abaixa o manufacturing custado mas makes a pilha mais menos segura. Quando uma companhia de start-up puder focalizar na densidade da energia elevada para ganhar a aceitação de mercado rápida, a segurança, a vida do ciclo e as potencialidades de armazenamento podem ser comprometidas. Os fabricantes respeitáveis, tais como Sony, Panasonic, Sanyo, energia de Moli e Polystor colocam a importância elevada na segurança. As autoridades regulatory asseguram que somente as baterias seguras estão vendidas ao público.

as pilhas do Li-íon causam menos dano quando dispostas do que a ligação ou baterias cádmio-baseadas. Entre a família do Li-íon, o spinel é o mais amigável nos termos da eliminação.

Apesar de suas vantagens totais, o Li-íon tem também seus inconvenientes. É frágil e requer um circuito da proteção manter a operação segura. Construído em cada bloco, o circuito da proteção limita a tensão peak de cada pilha durante a carga e impede que a tensão da pilha deixe cair demasiado baixo na descarga. Além, a carga e a corrente de descarga máximas são limitadas e a temperatura da pilha é monitorada para impedir extremos da temperatura. Com estas precauções no lugar, a possibilidade de ocorrer metálico do chapeamento do lítio devido à sobrecarga é eliminada virtualmente.

O envelhecimento é um interesse com a maioria de baterias do Li-íon. Para razões desconhecidas, os fabricantes da bateria são silenciosos sobre esta edição. Alguma deterioração da capacidade é visível após um ano, se a bateria está no uso ou não. Sobre dois ou talvez três anos, a bateria falha freqüentemente. Deve-se mencionar que outros chemistries têm também efeitos degenerative age-related. Isto é especial verdadeiro para o NiMH se exposto às altas temperaturas ambientais.

Armazenar a bateria em um lugar fresco retarda abaixo o processo do envelhecimento do Li-íon (e de outros chemistries). Os fabricantes recomendam temperaturas do armazenamento de 15°C (59°F). Além, a bateria dever somente parcialmente ser carregada quando no armazenamento.

O armazenamento prolongado não é recomendado para baterias do Li-íon. Instead, os blocos devem ser girados. O comprador deve estar ciente da data do manufacturing ao comprar uma bateria do Li-íon da recolocação. Infelizmente, esta informação frequentemente é codificada em um número de série cifrado e está somente disponível ao fabricante.

Os fabricantes estão melhorando constantemente o chemistry da bateria do Li-íon. Cada seis meses, uma combinação química nova e realçada são tentados. Com tal progresso rápido, torna-se difícil avaliar como bom a bateria revisada envelhece e como executa após o armazenamento a longo prazo.

A análise de custo — a bateria lítio-baseada a mais econômica nos termos da relação da custo-à-energia é um bloco usando a pilha 18650 cilíndrica. Esta bateria é um tanto volumosa mas apropriada para aplicações portáteis tais como computar móvel. Se um bloco mais slimmer estiver requerido (diluidor do que 18 milímetros), a pilha prismatic do Li-íon é a mais melhor escolha. Há quase nenhum ganho na densidade da energia por o peso e o tamanho sobre os 18650, porém o custo é mais do que o dobro.

Se uma geometria ultra-ultra-slim for needed (menos de 4 milímetros), a mais melhor escolha é polímero do Li-íon. Esta é a opção a mais cara nos termos do custo de energia. O polímero do Li-íon não oferece a excesso apreciável dos ganhos da energia sistemas convencionais do Li-íon, nem combina a durabilidade da pilha 18560.

Vantagens e limitações de baterias do Li-íon

Vantagens

Potencial da densidade da energia — elevada para contudo capacidades mais elevadas. O self-discharge relativamente baixo — do self-discharge é menos do que a metade isso de NiCd e de NiMH.

A manutenção baixa — nenhuma descarga periódica é needed; nenhuma memória.

As limitações requerem a tensão e — a corrente dos limites do circuito da proteção do circuito da proteção. A bateria é segura if.not provocada.

O assunto ao envelhecimento, mesmo if.not no uso — que armazena a bateria em um lugar fresco e em 40 por cento estado-$$$-CARREGA reduz o efeito do envelhecimento. Corrente de descarga moderada.

O assunto ao shipment dos regulamentos — do transporte de quantidades maiores de baterias do Li-íon pode ser sujeito ao controle regulatory. Esta limitação não se aplica a pessoal carreg- em baterias.

Caro manufaturar — aproximadamente 40 por cento mais elevado no custo do que NiCd. As técnicas de manufacturing e a recolocação melhores de metais raros com alternativas de um custo mais baixo reduzirão provavelmente o preço.

As mudanças não inteiramente — maduras em combinações do metal e do produto químico afetam resultados de teste da bateria, especial com alguns métodos rápidos do teste.

Cuidado: as baterias do Li-íon têm uma densidade da energia elevada. Precaução do exercício ao segurar e ao testar. Não o curto-circuito, sobrecarga, esmagamento, gota, para mutilar, penetrar, aplicar a polaridade reversa, para expo à alta temperatura ou para desmontá-la. Use somente a bateria do Li-íon com o circuito designado da proteção. A alta temperatura do caso que resulta do abuso da pilha podia causar ferimento físico. O eletrólito é altamente inflamável. A ruptura pode causar a ventilação com flama.

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