Litíum rafhlaða er tegund rafhlöðu sem notar litíum málm eða litíum málmblöndu sem neikvætt rafskautsefni og notar óvatnskennda raflausn.Elsta litíum rafhlaðan kom frá hinum mikla uppfinningamanni Edison.
Lithium rafhlöður - Lithium rafhlöður
litíum rafhlaða
Litíum rafhlaða er tegund rafhlöðu sem notar litíum málm eða litíum málmblöndu sem neikvætt rafskautsefni og notar óvatnskennda raflausn.Elsta litíum rafhlaðan kom frá hinum mikla uppfinningamanni Edison.
Vegna þess að efnafræðilegir eiginleikar litíummálms eru mjög virkir, hefur vinnsla, geymsla og notkun litíummálms mjög miklar umhverfiskröfur.Því hafa litíum rafhlöður ekki verið notaðar í langan tíma.
Með þróun öreindatækni á tuttugustu öld fjölgar litlum tækjum dag frá degi, sem setur fram miklar kröfur um aflgjafa.Lithium rafhlöður eru þá komnar inn í stórt verklegt stig.
Það var fyrst notað í gangráða.Vegna þess að sjálfsafhleðsluhraði litíum rafhlaðna er mjög lágt er útskriftarspennan brött.Það gerir það mögulegt að græða gangráðinn í mannslíkamann í langan tíma.
Lithium rafhlöður eru almennt með hærri nafnspennu en 3,0 volt og henta betur fyrir samþætta rafrása aflgjafa.Mangandíoxíð rafhlöður eru mikið notaðar í tölvur, reiknivélar, myndavélar og úr.
Til að þróa afbrigði með betri afköstum hafa ýmis efni verið rannsökuð.Og búa svo til vörur sem aldrei fyrr.Til dæmis eru litíum brennisteinsdíoxíð rafhlöður og litíum þíónýl klóríð rafhlöður mjög áberandi.Jákvæð virka efni þeirra er einnig leysir fyrir raflausnina.Þessi uppbygging er aðeins til staðar í rafefnafræðilegum kerfum sem ekki eru vatnskennd.Þess vegna hefur rannsóknin á litíum rafhlöðum einnig stuðlað að þróun rafefnafræðilegrar kenningu um óvatnskenndan kerfi.Auk notkunar ýmissa óvatnslausra leysiefna hafa einnig verið gerðar rannsóknir á þunnfilmu fjölliða rafhlöðum.
Árið 1992 þróaði Sony með góðum árangri litíumjónarafhlöður.Hagnýt notkun þess dregur verulega úr þyngd og rúmmáli færanlegra rafeindatækja eins og farsíma og fartölva.Notkunartíminn lengist mjög.Vegna þess að litíumjónarafhlöður innihalda ekki króm þungmálms, samanborið við nikkel-króm rafhlöður, minnkar mengun umhverfisins mjög.
1. Lithium-ion rafhlaða
Lithium-ion rafhlöður eru nú skipt í tvo flokka: fljótandi lithium-ion rafhlöður (LIBs) og fjölliða lithium-ion rafhlöður (PLBs).Meðal þeirra vísar fljótandi litíumjónarafhlaðan til aukarafhlöðunnar þar sem Li + innskotsefnasambandið er jákvæð og neikvæð rafskaut.Jákvæða rafskautið velur litíum efnasamband LiCoO2 eða LiMn2O4 og neikvæða rafskautið velur litíum-kolefni millilaga efnasamband.Lithium-ion rafhlöður eru kjörinn drifkraftur fyrir þróun á 21. öld vegna mikillar rekstrarspennu, lítillar stærðar, léttrar, mikillar orku, engin minnisáhrif, engin mengun, lítillar sjálfsafhleðslu og langrar líftíma.
2. Stutt saga um þróun litíumjónarafhlöðu
Lithium rafhlöður og lithium ion rafhlöður eru nýjar háorku rafhlöður sem þróaðar voru með góðum árangri á 20. öld.Neikvæða rafskaut þessarar rafhlöðu er málmlitíum og jákvæða rafskautið er MnO2, SOCL2, (CFx)n, osfrv. Það var tekið í notkun á áttunda áratugnum.Vegna mikillar orku, mikillar rafhlöðuspennu, breitt vinnsluhitasviðs og langrar geymsluþols hefur það verið mikið notað í hernaðar- og borgaralegum litlum rafmagnstækjum, svo sem farsíma, fartölvur, myndbandsmyndavélar, myndavélar osfrv., Að hluta til. skipta um hefðbundnar rafhlöður..
3. Þróunarhorfur á litíumjónarafhlöðum
Lithium-ion rafhlöður hafa verið mikið notaðar í flytjanlegum tækjum eins og fartölvur, myndbandsupptökuvélar og farsímasamskipti vegna einstakra hagnýtra kosta þeirra.Lithium-ion rafhlaðan með stóra afkastagetu, sem er þróuð núna, hefur verið reynd í rafknúnum ökutækjum og áætlað er að hún verði einn af aðalaflgjafa rafknúinna farartækja á 21. öldinni og verði notuð í gervihnöttum, geimferðum og orkugeymslu .
4. Grunnvirkni rafhlöðunnar
(1) Opinn hringrásarspenna rafhlöðunnar
(2) Innri viðnám rafhlöðunnar
(3) Rekstrarspenna rafhlöðunnar
(4) Hleðsluspenna
Hleðsluspennan vísar til spennunnar sem er beitt á báða enda rafhlöðunnar af ytri aflgjafa þegar verið er að hlaða aukarafhlöðuna.Grunnaðferðir við hleðslu eru meðal annars stöðug straumhleðsla og stöðug spennuhleðsla.Almennt er stöðug straumhleðsla notuð og einkenni þess er að hleðslustraumurinn er stöðugur meðan á hleðsluferlinu stendur.Eftir því sem hleðslan heldur áfram er virka efnið endurheimt, rafskautsviðbragðssvæðið minnkar stöðugt og pólun mótorsins eykst smám saman.
(5) Rafhlöðugeta
Rafhlaða getu vísar til magns rafmagns sem fæst frá rafhlöðunni, sem venjulega er gefið upp með C, og einingin er venjulega gefin upp með Ah eða mAh.Afkastageta er mikilvægt markmið rafhlöðunnar.Afkastagetu rafhlöðunnar er venjulega skipt í fræðilega getu, hagnýta getu og hlutfallsgetu.
Afkastageta rafhlöðunnar ræðst af getu rafskautanna.Ef getu rafskautanna er ekki jöfn er afkastageta rafgeymisins háð rafskautinu með minni afkastagetu, en það er alls ekki summan af getu jákvæðu og neikvæðu rafskautanna.
(6) Geymsluaðgerð og endingartími rafhlöðunnar
Einn helsti eiginleiki efnaaflgjafa er að þeir geta losað raforku þegar þeir eru í notkun og geymt raforku þegar þeir eru ekki í notkun.Svokölluð geymsluaðgerð er hæfileikinn til að viðhalda hleðslu fyrir aukarafhlöðuna.
Varðandi aukarafhlöðuna er endingartíminn mikilvægur breytu til að mæla afköst rafhlöðunnar.Auka rafhlaða er hlaðin og tæmd einu sinni, kallað hringrás (eða hringrás).Undir ákveðnu hleðslu- og afhleðsluviðmiði er fjöldi hleðslu- og afhleðslutíma sem rafhlaðan þolir áður en rafgeymirinn nær ákveðnu gildi kallaður rekstrarferill aukarafhlöðunnar.Lithium-ion rafhlöður hafa framúrskarandi geymsluþol og langan endingartíma.
Lithium rafhlöður - Eiginleikar
A. Hár orkuþéttleiki
Þyngd litíumjónarafhlöðunnar er helmingi minni en nikkel-kadmíum eða nikkel-vetnis rafhlöðunnar með sömu getu og rúmmálið er 40-50% af nikkel-kadmíum og 20-30% af nikkel-vetnis rafhlöðunni. .
B. Háspenna
Rekstrarspenna einnar litíumjónarafhlöðu er 3,7V (meðalgildi), sem jafngildir þremur nikkel-kadmíum eða nikkel-málmhýdríð rafhlöðum sem eru tengdar í röð.
C. Engin mengun
Lithium-ion rafhlöður innihalda ekki skaðlega málma eins og kadmíum, blý og kvikasilfur.
D. Inniheldur ekki litíum úr málmi
Lithium-ion rafhlöður innihalda ekki málmlitíum og eru því ekki háðar reglugerðum eins og bann við því að hafa litíum rafhlöður í farþegaflugvélum.
E. Hár hringrás líf
Við venjulegar aðstæður geta litíumjónarafhlöður haft meira en 500 hleðslu- og afhleðslulotur.
F. Engin minnisáhrif
Minnisáhrifin vísa til þess fyrirbæra að afkastageta nikkel-kadmíum rafhlöðunnar minnkar meðan á hleðslu og afhleðslu stendur.Lithium-ion rafhlöður hafa ekki þessi áhrif.
G. Hraðhleðsla
Með því að nota stöðugan straum og stöðuga spennu hleðslutæki með málspennu 4,2V getur litíumjónarafhlaðan hlaðið að fullu á einum til tveimur klukkustundum.
Litíum rafhlaða - Meginregla og uppbygging litíum rafhlöðu
1. Uppbygging og vinnuregla litíumjónarafhlöðu: Svokölluð litíumjónarafhlaða vísar til aukarafhlöðu sem samanstendur af tveimur efnasamböndum sem geta afturkræf intercalate og deintercalate litíumjónir sem jákvæð og neikvæð rafskaut.Fólk kallar þessa litíumjónarafhlöðu með einstökum vélbúnaði, sem byggir á flutningi litíumjóna milli jákvæðu og neikvæðu rafskautanna til að ljúka hleðslu og afhleðslu rafhlöðunnar, sem „ruggustólarafhlöðu“, almennt þekkt sem „litíum rafhlaða“. .Tökum LiCoO2 sem dæmi: (1) Þegar rafhlaðan er hlaðin eru litíumjónir afintercalated frá jákvæðu rafskautinu og innritaðar í neikvæða rafskautið, og öfugt við afhleðslu.Þetta krefst þess að rafskaut sé í litíumfléttuástandi fyrir samsetningu.Almennt er litíumflögnunarmálmoxíð með möguleika sem er meiri en 3V miðað við litíum og stöðugt í lofti valið sem jákvæða rafskautið, eins og LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4, LiFePO4.(2) Fyrir efni sem eru neikvæð rafskaut, veldu millitalanleg litíumsambönd sem eru eins nálægt litíummöguleikanum og mögulegt er.Til dæmis eru ýmis kolefnisefni náttúrulegt grafít, tilbúið grafít, koltrefjar, mesófasa kúlulaga kolefni, osfrv. og málmoxíð, þar á meðal SnO, SnO2, Tin samsett oxíð SnBxPyOz (x=0.4～0.6, y=0.6～0.4, z= (2+3x+5y)/2) osfrv.
litíum rafhlaða
2. Rafhlaðan inniheldur almennt: jákvætt, neikvætt, raflausn, skilju, jákvætt blý, neikvæð plata, miðstöð, einangrunarefni (einangrunarefni), öryggisventill (öryggisloka), þéttihring (þéttingu), PTC (jákvæð hitastýringarstöð), rafhlöðuhylki.Almennt hefur fólk meiri áhyggjur af jákvæðu rafskautinu, neikvæða rafskautinu og raflausninni.
litíum rafhlaða
Samanburður á uppbyggingu litíum-rafhlöðu
Samkvæmt mismunandi bakskautsefnum er það skipt í járnlitíum, kóbaltlitíum, manganlitíum osfrv .;
Frá formflokkuninni er það almennt skipt í sívalur og ferningur, og einnig er hægt að gera fjölliða litíumjónir í hvaða lögun sem er;
Samkvæmt mismunandi raflausnarefnum sem notuð eru í litíumjónarafhlöðum er hægt að skipta litíumjónarafhlöðum í tvo flokka: fljótandi litíumjónarafhlöður (LIB) og litíumjónarafhlöður í föstu formi.PLIB) er eins konar solid-state lithium-ion rafhlaða.
raflausn
Skelja/pakka hindrun núverandi safnari
Fljótandi litíumjónarafhlaða Fljótandi ryðfrítt stál, 25μPE koparþynna úr áli og álpappír fjölliða litíumjónarafhlaða kvoða fjölliða ál/PP samsett filma án hindrunar eða ein μPE koparþynna og álpappír
Lithium rafhlöður – Virkni litíum jón rafhlöður
1. Hár orkuþéttleiki
Í samanburði við NI/CD eða NI/MH rafhlöður með sömu getu eru litíumjónarafhlöður léttari að þyngd og rúmmálssértæk orka þeirra er 1,5 til 2 sinnum meiri en þessar tvær tegundir af rafhlöðum.
2. Háspenna
Lithium-ion rafhlöður nota litíum rafskaut sem innihalda mjög rafneikvæðar frumefni til að ná spennu í endastöðinni allt að 3,7V, sem er þrisvar sinnum meiri spenna en NI/CD eða NI/MH rafhlöður.
3. Ómengandi, umhverfisvæn
4. Langur líftími
Líftíminn fer yfir 500 sinnum
5. Mikil burðargeta
Lithium-ion rafhlöður geta verið tæmdar stöðugt með miklum straumi, þannig að hægt er að nota þessa rafhlöðu í aflmiklum tækjum eins og myndavélum og fartölvum.
6. Frábært öryggi
Vegna notkunar framúrskarandi rafskautaefna er vandamálið með vexti litíumdendríts við hleðslu rafhlöðunnar sigrast á, sem eykur öryggi litíumjónarafhlöðu til muna.Á sama tíma eru sérstakir endurheimtanlegur aukabúnaður valinn til að tryggja öryggi rafhlöðunnar meðan á notkun stendur.
Lithium rafhlaða - Lithium ion rafhlaða hleðsluaðferð
Aðferð 1. Áður en litíumjónarafhlaðan fer frá verksmiðjunni hefur framleiðandinn framkvæmt virkjunarmeðferð og forhleðsla, þannig að litíumjónarafhlaðan hefur afgangsafl og litíumjónarafhlaðan er hlaðin í samræmi við aðlögunartímabilið.Þetta aðlögunartímabil þarf að framkvæma 3 til 5 sinnum alveg.Útskrift.
Aðferð 2. Fyrir hleðslu þarf ekki að tæma litíumjónarafhlöðuna sérstaklega.Óviðeigandi afhleðsla mun skemma rafhlöðuna.Þegar þú hleður skaltu reyna að nota hæga hleðslu og draga úr hraðhleðslu;tíminn ætti ekki að vera lengri en 24 klst.Aðeins eftir að rafhlaðan hefur gengið í gegnum þrjár til fimm fullkomnar hleðslu- og afhleðslulotur verða innri efni hennar að fullu „virkjuð“ til að nýta hana sem best.
Aðferð 3. Vinsamlegast notaðu upprunalega hleðslutækið eða virt hleðslutæki.Fyrir litíum rafhlöður, notaðu sérstakt hleðslutæki fyrir litíum rafhlöður og fylgdu leiðbeiningunum.Annars mun rafhlaðan skemmast eða jafnvel hætta.
Aðferð 4. Nýlega keypt rafhlaðan er litíumjón, þannig að fyrstu 3 til 5 skiptin af hleðslu eru almennt kölluð aðlögunartímabilið og það ætti að hlaða í meira en 14 klukkustundir til að tryggja að virkni litíumjóna sé að fullu virkjað.Lithium-ion rafhlöður hafa engin minnisáhrif, en hafa sterka tregðu.Þeir ættu að vera að fullu virkjaðir til að tryggja bestu frammistöðu í framtíðarforritum.
Aðferð 5. Lithium-ion rafhlaðan verður að nota sérstakt hleðslutæki, annars gæti það ekki náð mettunarástandi og haft áhrif á virkni þess.Eftir hleðslu skaltu forðast að setja hana á hleðslutækið í meira en 12 klukkustundir og aðskilja rafhlöðuna frá farsíma rafeindabúnaðinum þegar hún er ekki notuð í langan tíma.
Lithium rafhlaða - notkun
Með þróun öreindatækni á tuttugustu öld fjölgar litlum tækjum dag frá degi, sem setur fram miklar kröfur um aflgjafa.Lithium rafhlöður eru þá komnar inn í stórt verklegt stig.
Það var fyrst notað í gangráða.Vegna þess að sjálfsafhleðsluhraði litíum rafhlaðna er mjög lágt er útskriftarspennan brött.Það gerir það mögulegt að græða gangráðinn í mannslíkamann í langan tíma.
Lithium rafhlöður eru almennt með hærri nafnspennu en 3,0 volt og henta betur fyrir samþætta rafrása aflgjafa.Mangandíoxíð rafhlöður eru mikið notaðar í tölvur, reiknivélar, myndavélar og úr.
Umsóknardæmi
1. Það eru margir rafhlöðupakkar í staðinn fyrir viðgerðir á rafhlöðupakka: eins og þær sem notaðar eru í fartölvum.Eftir viðgerð kemur í ljós að þegar þessi rafhlaða pakki er skemmd eru aðeins einstakar rafhlöður í vandræðum.Hægt er að skipta henni út fyrir viðeigandi einfrumu litíum rafhlöðu.
2. Gerð lítillar blys með mikilli birtu Höfundurinn notaði einu sinni eina 3.6V1.6AH litíum rafhlöðu með hvítu ofurbirtu ljósgjafaröri til að búa til smá blys, sem er auðvelt í notkun, fyrirferðarlítið og fallegt.Og vegna mikillar rafhlöðugetu er hægt að nota hana í hálftíma á hverju kvöldi að meðaltali og hún hefur verið notuð í meira en tvo mánuði án hleðslu.
3. Önnur 3V aflgjafi
Vegna þess að einfruma litíum rafhlaða spenna er 3,6V.Þess vegna getur aðeins ein litíum rafhlaða komið í staðinn fyrir tvær venjulegar rafhlöður til að veita orku til lítilla heimilistækja eins og útvarpstæki, vasadiskó, myndavélar osfrv., sem er ekki aðeins létt í þyngd heldur endist einnig í langan tíma.
Lithium-ion rafhlaða rafskautaefni – lithium titanate
Það er hægt að sameina það með litíum manganati, þrískiptum efnum eða litíum járnfosfati og öðrum jákvæðum efnum til að mynda 2,4V eða 1,9V litíumjónarafhlöður.Að auki er einnig hægt að nota það sem jákvætt rafskaut til að mynda 1,5V litíum rafhlöðu með málm litíum eða litíum álfelgur neikvæð rafskaut auka rafhlöðu.
Vegna mikils öryggis, mikils stöðugleika, langlífis og grænna eiginleika litíumtítanats.Það má spá því að litíum títanat efni verði neikvætt rafskautsefni nýrrar kynslóðar litíum jón rafhlöður á 2-3 árum og verði mikið notað í nýjum rafknúnum ökutækjum, rafmótorhjólum og þeim sem krefjast mikils öryggis, mikillar stöðugleika og langan hringrás.notkunarsvið.Rekstrarspenna litíum titanat rafhlöðunnar er 2,4V, hæsta spennan er 3,0V og hleðslustraumurinn er allt að 2C.
Lithium titanate rafhlaða samsetning
Jákvæð rafskaut: litíum járnfosfat, litíum manganat eða þrískipt efni, litíum nikkel manganat.
Neikvætt rafskaut: litíum titanat efni.
Hindrun: Núverandi litíum rafhlaða hindrun með kolefni sem neikvæða rafskautið.
Raflausn: Lithium rafhlaða raflausn með kolefni sem neikvæða rafskautið.
Rafhlöðuhylki: Lithium rafhlöðuhylki með kolefni sem neikvæða rafskautið.
Kostir litíum titanat rafhlöður: að velja rafknúin farartæki í stað eldsneytisbíla er besti kosturinn til að leysa umhverfismengun í þéttbýli.Meðal þeirra hafa litíumjónarafhlöður vakið mikla athygli vísindamanna.Til þess að uppfylla kröfur rafknúinna ökutækja um litíumjónarafhlöður um borð, eru rannsóknir og þróun Neikvæð efni með mikið öryggi, góða frammistöðu og langlífi eru heitir blettir og erfiðleikar þess.
Neikvæð rafskaut fyrir litíumjónarafhlöður í atvinnuskyni nota aðallega kolefnisefni, en það eru samt nokkrir ókostir við notkun litíumrafhlöðu sem nota kolefni sem neikvæða rafskautið:
1. Litíum dendrites falla auðveldlega út við ofhleðslu, sem leiðir til skammhlaups á rafhlöðunni og hefur áhrif á öryggisvirkni litíum rafhlöðunnar;
2. Það er auðvelt að mynda SEI filmu, sem leiðir til lítillar upphafshleðslu og losunarorku og stórrar óafturkræfra getu;
3. Það er, pallspenna kolefnisefna er lág (nálægt málmlitíum) og það er auðvelt að valda niðurbroti raflausnarinnar, sem mun hafa öryggisáhættu í för með sér.
4. Við innsetningu og útdrátt litíumjóna breytist rúmmálið mikið og stöðugleiki hringrásarinnar er lélegur.
Í samanburði við kolefnisefni hefur spinel-gerð Li4Ti5012 verulega kosti:
1. Það er núll-álagsefni og hefur góða blóðrásarafköst;
2. Útskriftarspennan er stöðug og raflausnin brotnar ekki niður, sem bætir öryggisafköst litíum rafhlöður;
3. Í samanburði við kolefnisskautaefni hefur litíumtítanat háan litíumjónadreifingarstuðul (2 * 10-8cm2 / s) og hægt er að hlaða og losa á háum hraða.
4. Möguleiki litíumtítanats er hærri en hreins málmlitíums og það er ekki auðvelt að búa til litíum dendrites, sem gefur grundvöll til að tryggja öryggi litíum rafhlöður.
viðhalds hringrás
Hann samanstendur af tveimur sviðsáhrifum smára og sérstakri viðhaldssamþættri blokk S-8232.Ofhleðslustýringarrör FET2 og ofhleðslustýringarrör FET1 eru tengd í röð við hringrásina og rafhlöðuspennan er fylgst með og stjórnað af viðhalds-IC.Þegar rafhlöðuspennan hækkar í 4,2V er slökkt á ofhleðsluviðhaldsrörinu FET1 og hleðslunni hætt.Til að koma í veg fyrir bilun er tafarþétti almennt bætt við ytri hringrásina.Þegar rafhlaðan er í tæmdu ástandi lækkar rafhlaðan spenna í 2,55.
Pósttími: 30-3-2023