La batteria agli ioni di litio è un tipo di batteria composta da una soluzione elettrolitica non acquosa con metallo di litio o lega di litio come materiale dell'elettrodo negativo. Nel 1912 Gilbert n. Lewis propose e studiò per la prima volta le batterie al litio metallico. Negli anni '70, MS Whittingham propose e iniziò a studiare le batterie agli ioni di litio. A causa delle proprietà chimiche molto attive del litio metallico, la lavorazione, lo stoccaggio e l'uso del litio metallico hanno requisiti ambientali molto elevati. Pertanto, le batterie agli ioni di litio non vengono utilizzate da molto tempo. Con lo sviluppo della scienza e della tecnologia, le batterie agli ioni di litio sono diventate mainstream.
Le batterie agli ioni di litio possono essere suddivise in due categorie: batterie al litio metallico e batterie agli ioni di litio. Le batterie agli ioni di litio non contengono litio metallico e possono essere ricaricate. La batteria ricaricabile al litio metallico di quinta generazione è nata nel 1996 e la sua sicurezza, capacità specifica, velocità di autoscarica e rapporto prestazioni sono migliori delle batterie agli ioni di litio. A causa dei suoi elevati requisiti tecnici, solo poche aziende in alcuni paesi stanno attualmente producendo tali batterie al litio metallico.
Le batterie agli ioni di litio presentano i seguenti vantaggi:
Alta densità di energia: in base ai diversi materiali degli elettrodi, la sua massa può raggiungere 150~200 Wh/kg (540~720 kJ/kg). Il volume può raggiungere 250~530Wh/L (0.9~1.9kJ/cm3). [2]
Alta tensione a circuito aperto: con il cambio del materiale dell'elettrodo, fino a 3,3 ~ 4,2 v.
High output power: up to 300~1500W/kg (@20 seconds), depending on electrode material. [1] (does not match source)
Nessun effetto memoria: la batteria al litio ferro fosfato non ha effetto memoria, la batteria può essere caricata e scaricata in qualsiasi momento senza carica vuota ed è facile da usare e mantenere.
Bassa autoscarica:<5%~10% onth.="" the="" monitoring="" circuitry="" built="" into="" the="" smart="" li-ion="" battery="" is="" even="" more="" efficient="" than="" the="" self-discharge="">
Ampia gamma di temperature di esercizio: -20 gradi ~60 gradi funzionano normalmente.
Carica e scarica veloci
Pertanto, le batterie agli ioni di litio sono ampiamente utilizzate nell'elettronica di consumo, nei prodotti speciali, nei prodotti speciali e in altri campi. Una batteria agli ioni di litio è una batteria ricaricabile che funziona spostando gli ioni di litio tra gli elettrodi positivi e negativi. Le batterie agli ioni di litio utilizzano composti di litio intercalati come materiali per elettrodi. Attualmente, l'ossido di cobalto di litio (LiCoO2), l'acido di litio manganese (LiMn2O4), l'acido di litio e nichel (LiNiO2) e il fosfato di ferro e litio (LiFePO4) sono materiali per elettrodi negativi comunemente usati per le batterie agli ioni di litio. Allo stesso tempo, le batterie agli ioni di litio presentano anche i seguenti svantaggi: (1) La scarica eccessiva non è tollerata: in caso di scarica eccessiva (la tensione durante la scarica è inferiore a 3.0v), il litio eccessivamente intercalato gli ioni saranno fissati nel reticolo e non possono essere rilasciati di nuovo, con conseguente riduzione della vita. e scariche profonde hanno maggiori probabilità di danneggiare la batteria. Pertanto, l'utilizzo di una potenza estremamente bassa può danneggiare la batteria, ma finché la batteria viene caricata più volte ad alta tensione, è possibile riattivare la capacità di carica massima della batteria. (2) Sovraccarico insopportabile: durante il processo di sovraccarico, l'elettrodo viene spogliato da una grande quantità di ioni di litio e gli ioni di litio non vengono reintegrati in tempo, provocando un collasso a lungo termine del reticolo, che riduce irreversibilmente lo stoccaggio di energia elettrica. Pertanto, le batterie agli ioni di litio devono essere utilizzate frequentemente per evitare che rimangano completamente cariche e costantemente collegate al connettore del caricabatterie. È necessario mantenere correttamente il flusso di elettroni immagazzinati all'interno e mantenere la salute a lungo termine della batteria. (3) L'invecchiamento non sopporta il calore, a differenza di altre batterie ricaricabili, le batterie agli ioni di litio diminuiranno inevitabilmente con un ciclo lento naturale con l'uso del ciclo, anche senza l'uso, la capacità di accumulo diminuirà, il che è correlato all'uso (a meno che non sia un vizioso sovrainflazione Il ciclo provoca la perdita di strati reticolari, poiché il processo di invecchiamento è più appropriatamente chiamato perdita) e dipende dalla temperatura. Un possibile meccanismo è l'aggiunta graduale di resistenza interna, quindi l'elettronica ad alta corrente di funzionamento è più soggetta al degrado termico e dovrebbe anche essere protetta dalle temperature esterne.