К основному контенту

Литий-ионные батареи: устройство, принцип работы, виды и применение

Литий-ионные батареи: устройство, принцип работы, виды и применение

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.

Литий-ионный аккумулятор

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.

Конструкция и принцип работы литий-ионного аккумулятора

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.

Интеркаляционные реакции в литий-ионных аккумуляторах

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:

портативный аккумулятор

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.

Литий-ионные аккумуляторы для электромобилей

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

Популярные сообщения из этого блога

Что нужно знать о тонкостях и нюансах ремонта санузла в брежневке?

Если собираетесь осуществлять ремонт санузла в брежневке, то это будет достаточно непростой задачей, которая связана с небольшими размерами помещения. Кроме основной проблемы с площадью помещения, существует проблема времени, за которое элементы санузла изрядно износились из-за многолетней эксплуатации. Ремонт в санузле требует особого подхода и если вы не умеете его делать, то предоставьте это профессионалам. Тонкости ремонта санузла в брежневке Перед ремонтом обязательно перекройте воду, чтобы не устроить потом. Далее займитесь демонтажем всех сантехнических приборов. Когда вам ничего не будет мешать, то можно начать удалять старую плитку и покрытие. В этом поможет перфоратор. При работе в санузле образуется много пыли, поэтому оденьте респиратор. Когда с плиткой будет покончено, то необходимо выровнять стены. Если необходимо, демонтируйте старые трубы. Все поверхности стен и потолка необходимо обработать водозащитным веществом. Это убережет их от образования грибка. Теперь можно зан...

Почему выбирают натяжные потолки от производителя

Выбор потолков для вашего дома или офиса — это важный шаг, влияющий на общий интерьер и атмосферу помещения. Многие люди задумываются, стоит ли Investing в натяжные потолки от производителя, и какие преимущества они могут предложить. В данной статье мы рассмотрим ключевые аспекты, помогающие вам сделать осознанный выбор. Натяжные потолки, особенно от проверенных производителей, предлагают множество вариантов дизайна и отделки. Они могут стать как стильным акцентом, так и гармоничным фоном в любом интерьере. Важно отметить, что на  натяжные потолки от производителя спб цены  могут значительно варьироваться в зависимости от материалов и технологий. Это дает возможность каждому выбрать оптимальный вариант, соответствующий своему бюджету и вкусу. Преимущества натяжных потолков Одним из основных преимуществ натяжных потолков является их долговечность и устойчивость к внешним воздействием. Они способны выдерживать значительные нагрузки, а также обладают водоотталкивающими свойс...

Месторождения и добыча мрамора в России.

Месторождения и добыча мрамора в России. Месторождения мрамора — Уральский регион. Основные разведанные месторождения мрамора в России расположены на южном Урале в Челябинской и Свердловской областях. Наибольшее скопление мраморных месторождений находится на восточном склоне Уральских гор. Здесь добывается мрамор кальцитового типа. Основные цвета добываемого мрамора - белый и серый. Но можно встретить также черный и зеленый мрамор. Крупнейшим карьером белого мрамора в России является Коелгинский. Разработка карьера в Коелге началась в 1920-х годах, когда спрос на мрамор был высок, а покупать его в Европе было невыгодно. В карьере Коелга добывают белый и серый мелкозернистый мрамор, по качеству сравнимый с итальянским каррарским мрамором. Мрамор с этого месторождения поставляется во все уголки России, из него сделан фасад Храма Христа Спасителя в Москве, а коелгинский мрамор используется для отделки фасадов государственных зданий: Министерства обороны, Белого дома, Кремлевского дворца. ...