Принцип работы любого аккумулятора заключается в том, что электрическая энергия накапливается в ходе химической реакции, когда через батарею протекает зарядный ток, а электрическая энергия генерируется в ходе обратного процесса разрядного тока, протекающего через батарею химическая реакция.
Обратимость химических реакций в аккумуляторах позволяет многократно их разряжать и заряжать. В этом преимущество аккумуляторов перед одноразовыми источниками тока и традиционными аккумуляторами, способными только разряжать ток.
В качестве среды, передающей заряд от одного электрода батареи к другому, электролит представляет собой особый раствор. Как прямые, так и обратные химические реакции в батарее возможны благодаря химической реакции электролита с материалами на электродах. Зарядка аккумулятора и ее уровни.
Сегодня одним из наиболее перспективных типов аккумуляторов являются литий-ионные. В этих батареях используется алюминий в качестве отрицательного электрода (катода) и медь в качестве положительного электрода (анода). Электроды могут иметь различную форму; обычно они представляют собой инкапсулированную фольгу цилиндрической или овальной формы.
Алюминиевая фольга покрыта катодным материалом, который обычно может быть одним из трех материалов: оксидом лития-кобальта LiCoO2, фосфатом лития-железа LiFePO4 или литий-марганцевой шпинелью LiMn2O4, а медная фольга покрыта графитом. С точки зрения взрывоопасности и экологичности, литий-железофосфат LiFePO4 в настоящее время является единственным безопасным катодным материалом.
Благодаря пластичности полимерных электролитов, возможности включения в их состав солей лития позволяет создавать литий-ионные аккумуляторы с большими внутренними поверхностями и практически любой формой, что существенно повышает технологичность, а также массогабаритные характеристики.
В процессе зарядки этой батареи ионы лития проходят через электролит и вводятся в графитовую решетку анода, образуя литий-графитовое соединение LiC6. При разряде происходит обратный процесс – ионы лития перемещаются от анода к катоду (окислителю), а во внешней цепи электроны перемещаются к катоду, в результате чего процесс приобретает электронейтральность.
Литий-ионные аккумуляторы имеют номинальное напряжение 3,6 вольта, однако разность потенциалов при зарядке может достигать 4,23 вольта. Поэтому максимально допустимое напряжение при зарядке не превышает 4,2 Вольта.
Некоторые соединения лития могут легко загореться при превышении напряжения, поэтому литий-ионные аккумуляторы традиционно имеют встроенные контроллеры заряда, предотвращающие превышение напряжения. Еще одной функцией безопасности является встроенный клапан, который сбрасывает избыточное давление внутри мешка.
Литий-ионные аккумуляторы всегда заключаются в герметичный корпус, поскольку воздействие атмосферной воды и кислорода может быстро повредить компоненты аккумулятора.
Читайте также статью: Как открыть файл xml
В случае перезаряда или других событий, вызывающих повышение давления воздуха, внутреннее устройство отключения тока отключает элемент от внешних соединений.
Призматические ячейки обычно делают это с помощью диска, который выталкивается наружу из-за чрезмерного давления воздуха. Положительно заряженный разъем подключен к диску и в этом случае будет отключен. В цилиндрических звеньях сужение стенок звеньев по окружности приводит к их удлинению, что приводит к внутренним переломам суставов.
Иногда в состав аккумулятора входит также резистивный датчик температуры, сопротивление которого увеличивается с ростом температуры. Этот элемент имеет очень низкое (почти незначительное) сопротивление при комнатной температуре, и его сопротивление быстро возрастает выше определенной температуры. Эта защита может быть встроена в батарею, чтобы снизить риск термической нестабильности по внешним причинам.
Литий-ионные аккумуляторы заняли достойное место на рынке портативной бытовой техники. Это аккумуляторы для мобильных телефонов, фотоаппаратов, видеокамер, планшетов, плееров и т.д.
Мои статьи о Яндекс Дзен:
Литий-железофосфат LiFePO4 считается наиболее перспективным катодным материалом благодаря своей экологичности. Оксид лития-кобальта LiCoO2, в свою очередь, токсичен и вреден для окружающей среды. В батареях на его основе удается извлечь из структуры соединения только 50% ионов, поскольку при полном удалении из него лития структура становится нестабильной и нестабильной вступает кобальт. Степень окисления +4 может окислить кислород. Высвободившийся атомарный кислород окислит электролит, вызывая взрыв. Аккумуляторы повышенной емкости (на основе LiCoO2) взрывоопасны.
Видео: Принцип работы платы защиты li-ion аккумулятора на 3.7В и что из нее можно сделать
LiFePO4 был предложен Джоном Гуденафом в 1997 году в качестве материала катода аккумуляторов для мощных устройств.
Литий-железо-фосфат находится в земной коре и не вызовет никаких экологических проблем в будущем. Из него не может высвободиться кислород, поскольку он прочно связывается с фосфором, образуя стабильные ионы фосфата. Однако, чтобы иметь возможность использовать этот материал, его необходимо измельчить на мелкие частицы, иначе он все равно будет изолятором из-за своей очень низкой проводимости. Эти частицы превращаются в пластинки небольшого размера вдоль направления движения ионов лития, а затем покрываются слоем наноуглерода.
Такие наночастицы LiFePO4 можно полностью зарядить за 10 минут. Если покрытие дополнительно модифицировать, время зарядки сократится до 1-3 минут. В будущем этот материал будет использоваться в электромобилях в течение 10 лет. Технически уже можно совершенно безопасно зарядить-разрядить цикл за 5-10 минут.
С точки зрения современной науки, разработка и производство даже портативных нанобатарей не займет много времени, и этот срок зависит только от масштабной технической реализации разработки. Что касается перспектив электромобилей, то уже сейчас можно предположить, что они станут основным видом транспорта в городах уже в ближайшем будущем.
Применение литий-ионных аккумуляторов:
- РОБИТОН ПМ - В каждой розетке есть счетчик!
- Разработки, которые позволят нам отказаться от традиционных источников энергии и перейти на альтернативные источники энергии
- Как обеспечить комфорт, когда электросети недостаточно
Надеюсь, эта статья была вам полезна. См также Электрическая энергия в повседневной жизни и работе » Другие статьи в категории Интересные инновации в электротехнике
Подписывайтесь на наш Telegram-канал: Бытовая техника
Здесь можно оставлять комментарии, задавать вопросы и общаться:
Обсудить электротехнические темы
Поделитесь этой статьей с друзьями:
Видео: Из Чего НА САМОМ ДЕЛЕ ДЕЛАЮТ Литий - Ионные Аккумуляторы?
Видео: Как работает литий-ионная батарея?
Читайте также статью: Штабелеры: полное руководство
Комментарии
Отправить комментарий