Lithium-ion battery is a secondary battery (rechargeable battery) that mainly relies on the movement of lithium ions between the positive electrode and the negative electrode to work. During the charge and discharge process, Li+ is embedded and de-embedded between the two electrodes: when charging, Li+ is de-embedded from the positive electrode, embedded in the negative electrode through the electrolyte, and L'électrode négative est dans un état riche en lithium; L'inverse est vrai pendant la décharge .
Partie 1 Introduction aux batteries
Les batteries au lithium sont divisées en batteries au lithium et batteries lithium-ion . et les ordinateurs portables utilisent des batteries au lithium-ion, qui sont communément appelées batteries au lithium . utilisent généralement des matériaux contenant des éléments de lithium sous le nom d'électrodes et sont les batteries modernes et les batteries modernes élevées {{5} utilisé dans les produits électroniques quotidiens en raison de leur risque élevé .
Les batteries au lithium-ion ont d'abord été développées par Sony Corporation of Japan dans 1990. qu'il intégre les ions lithiums en carbone (coke de pétrole et graphite) pour former une électrode négative (les batteries au lithium traditionnelles utilisent le lithium ou le lithium comme un électrode négatif) . lixcoo2 est également utilisé comme le matériel électrique positif, et lixnio2 et lixcoo2 est également utilisé comme le matériel électrique positif, et lixnio2 et lixcoo2 sont également utilisé utilisé . lipf 6+ carbonate de diéthylène (EC) + carbonate de diméthyle (dmc) est utilisé comme électrolyte .
Le coke de pétrole et le graphite sont non toxiques et abondants en ressources en tant que matériaux d'électrode négatifs . Les ions lithium sont intégrés dans le carbone, qui surmontent la forte activité du lithium et résout les problèmes de sécurité des batteries au lithium traditionnelles ., le coût positif peut atteindre un niveau élevé en charge et des performances et des pertes court, la performance complète des batteries lithium-ion est améliorée . Il est prévu que les batteries lithium-ion occupent un grand marché au 21e siècle .
La formule de réaction pour charger et décharger les batteries secondaires au lithium-ion est: Image
Partie 2 Différence de batterie
Les batteries au lithium-ion sont facilement confondues avec les deux batteries suivantes
Batteries au lithium: utilisez le lithium métallique comme électrode négative .
Batteries lithium-ion: utilisez des électrolytes organiques liquides non aqueux .
Batteries en polymère lithium-ion: utilisez des polymères pour gélifier des solvants organiques liquides, ou utilisez directement des électrolytes tout solides . Les batteries lithium-ion utilisent généralement des matériaux de carbone en graphite comme électrodes négatives .
Part3 Types principaux
Selon les différents matériaux d'électrolyte utilisés dans les batteries lithium-ion, les batteries lithium-ion sont divisées en batteries lithium-ion liquides (batteries lithium-ion liquéfiées, les batteries lib), le lithium-ion condensé et le Polymer Lithium-ion Batteries (Polymer Lithium-ion Battery, référé PLB) .
3.1 batteries lithium-ion liquides
Les batteries au lithium-ion rechargeables sont les batteries les plus utilisées dans les produits numériques modernes tels que les téléphones mobiles et les ordinateurs portables . Par conséquent, il existe des composants protecteurs ou des circuits de protection sur la batterie pour les batteries coûteuses qui sont endommagées . Lithium-ion Les exigences de charge de batterie sont très élevées . pour assurer la principale exigence Voltage est très élevée. Les fabricants d'appareils semi-conducteurs ont développé une variété de CI de charge de batterie lithium-ion pour assurer une charge sûre, fiable et rapide .
Les téléphones mobiles grand public sont équipés de batteries au lithium-ion . L'utilisation correcte des batteries lithium-ion est très importante pour prolonger la durée de vie de la batterie . La tension nominale des batteries lithium-ion est généralement 3 . 7V en raison des changements matériels, tandis que celui des électrodes positives au phosphate de fer au lithium est de 3 . 2v . La tension de charge finale lorsque le phosphate de lithium est généralement entièrement chargé est. La tension de décharge finale des batteries lithium-ion est de 2,75 V à 3,0 V (l'usine de batteries donne la plage de tension de fonctionnement ou la tension de décharge finale, et les paramètres sont légèrement différents, généralement 3,0 V, et celui du phosphate de fer est de 2,5 V). La poursuite de la décharge inférieure à 2,5 V (2,0 V pour le phosphate de fer au lithium) est appelée trop-décharge, ce qui endommagera la batterie.
Les batteries au lithium-ion avec des matériaux de type oxyde de cobalt au lithium car les électrodes positives ne conviennent pas à la décharge à courant élevé . Le débit de courant réduira le temps de décharge (une température plus élevée sera générée à l'intérieur et l'énergie sera perdue), et peut être dangereuse; but lithium batteries with lithium iron phosphate positive electrode materials can be charged and discharged at a high current of 20C or even greater (C is the capacity of the battery, such as C=800mAh, 1C charging rate means charging current is 800mA), which is particularly suitable for electric vehicles. Therefore, the battery manufacturer gives the maximum discharge current, which should be less than the maximum discharge current during Utiliser . Les batteries au lithium-ion ont certaines exigences de température . L'usine donne la plage de température de charge, la plage de température de décharge et la plage de température de stockage . La charge de surtension provoquera des dommages permanents à la limite de lithium-ion qui doit être fondé sur les recommandations de la batterie de la batterie, et le courant de lithium-ion est fondé sur les recommandations de la batte Pour éviter la surintensité (surchauffe) ., le taux de charge couramment utilisé est 0 . 25c ~ 1c . Lors du chargement avec un courant important, la température de la batterie est souvent détectée pour empêcher la surchauffe d'endommager la batterie ou de provoquer une explosion.
La charge de batterie au lithium-ion est divisée en deux étapes: la charge de courant constant d'abord, puis le passage à la charge de tension constante lorsque vous approchez de la tension de terminaison . par exemple, une batterie avec une capacité de 800mAh a une tension de charge de terminaison de 4 .} 1c) . Au début, la tension de la batterie augmente avec une grande pente . Lorsque la tension de la batterie est proche de 4 . 2V, il est changé en charge de tension constante 4.2V, le courant diminue progressivement, et le voltage ne change pas beaucoup. Lorsque le courant de charge tombe à 1 / 10-50 C (la valeur de réglage de chaque usine est différente et n'affecte pas l'utilisation), elle est considérée comme proche de la pleine et que la charge peut être terminée (certains chargeurs démarrent le minuteur après 1 / 10c et terminent la charge après une certaine période de temps).
3,2 Batterie au lithium-ion condensé
Le 19 avril 2023, CATL a libéré une batterie condensée avec une densité d'énergie allant jusqu'à 500Wh / kg, qui aura une capacité de production de masse dans 2023.
Principe de travail de la partie 4
Les batteries au lithium-ion utilisent des matériaux de carbone comme électrodes négatives et composés contenant du lithium comme électrodes positives . Il n'y a pas de lithium métallique, seulement des ions lithiums . Matériaux . Le processus de chargement et de décharge des batteries lithium-ion est le processus d'intégration et de dé-incorporer des ions au lithium . dans le processus d'intégration et de dé-emboublition des ions lithiums, les ions de lithium sont également accompagnés (il est utile d'électrons pour le littor représentent l'électrode positive, et l'insertion ou l'insertion pour représenter l'électrode négative) . dans le processus de charge et de décharge, les ions lithium sont intégrés / désemblés et insérés / insérés à nouveau entre les électrodes positives et négatives, qui est à une "batterie de chaise de rootage" {18}.
Lorsque la batterie est chargée, les ions lithium sont générés sur l'électrode positive de la batterie et les ions lithium générés se déplacent vers l'électrode négative à travers l'électrolyte . Le carbone comme l'électrode négative a une structure en couches et a de nombreuses micropores . Couche . Plus les ions lithium sont intégrés, plus la capacité de charge . est élevée, lorsque la batterie est déchargée (c'est-à-dire le processus d'utilisation de la batterie), les ions lithiums intégrés {4} de l'électrode négatif sont plus liés à l'électrode positive, . Plus le lithium} Plus de lithium}, le retour à l'électrode positive, {4} our la capacité de décharge .
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Généralement, le courant de charge des batteries au lithium est défini entre 0 . 2c et 1c ., plus le courant est grand, plus la charge est rapide, et plus la chaleur de la batterie . de plus, si le courant est trop grand, la capacité ne sera pas complète, car la réaction électronique à l'intérieur de la batterie prend du temps . Rapide, il produira de la mousse et ne sera pas plein.
Composants Part5
Shell / coque en aluminium / cylindre / série d'emballages souples
Électrode positive: Le matériau actif est généralement l'oxyde de manganèse au lithium ou l'oxyde de cobalt au lithium, le matériau d'oxyde de manganèse de cobalt en nickel et les vélos électriques utilisent généralement une petite quantité d'oxyde de manganèse de lithium et de ternaire au ternary à grande taille, performances médiocres ou coûts élevés . Le collecteur de courant conducteur utilise du papier d'aluminium électrolytique avec une épaisseur de 10-20 microns .
Diaphragm: un film polymère spécialement formé avec une structure microporeuse qui permet aux ions lithiums de passer librement, mais les électrons ne peuvent pas passer .
Électrode négative: le matériau actif est du graphite ou du carbone avec une structure de type graphite, et le collecteur de courant conducteur utilise du papier de cuivre électrolytique avec une épaisseur de 7-15 microns .}
Electrolyte: un solvant de carbonate dissous avec du lithium hexafluorophosphate, et un électrolyte de gel pour les polymères .
Shell de batterie: divisé en coque en acier (le type carré est rarement utilisé), la coque en aluminium, la coque en fer nickel (utilisée pour les batteries cylindriques), le film en aluminium (emballage doux), etc.
