Una batteria al litio è un tipo di batteria che utilizza un metallo al litio o una lega di litio come materiale elettrodo negativo e utilizzando una soluzione di elettroliti non acquosi. La prima batteria al litio proveniva dal grande inventore Edison, usando la seguente reazione: Li + Mno2 = Limno2 La reazione è una reazione redox, scarica. A causa delle proprietà chimiche molto attive del metallo al litio, la lavorazione, lo stoccaggio e l'uso del metallo di litio sono molto impegnativi per l'ambiente. Pertanto, le batterie al litio non sono state utilizzate a lungo. Ora le batterie al litio sono diventate mainstream.
Materiale a batteria al litio
I materiali anodi a batteria al litio sono approssimativamente divisi nei seguenti tipi:
Il primo è il materiale anodo di carbonio:
Allo stato attuale, i materiali anodi effettivamente utilizzati per le batterie a ioni di litio sono sostanzialmente materiali in carbonio, come grafite artificiale, grafite naturale, microsfere mesocaroniche, coke di petrolio, fibra di carbonio, carbonio di resina di pirolisi e simili.
Il secondo è materiale anodo basato su stagno:
I materiali anodi a base di stagno possono essere classificati in ossidi di stagno e ossidi compositi a base di stagno. L'ossido si riferisce a un ossido di varie scatole di metallo di valenza. Al momento non ci sono prodotti commerciali.
Il terzo tipo è un materiale anodo di nitruro di metallo di transizione contenente al litio e attualmente non ci sono prodotti commerciali.
Il quarto tipo è il materiale anodo in lega:
Tra cui leghe a base di stagno, leghe a base di silicio, leghe a base di bismuto, leghe a base di alluminio, leghe a base di bismuto, leghe a base di magnesio e altre leghe, attualmente non ci sono prodotti commerciali.
Il quinto tipo è un materiale anodo su scala nano: nanotubi di carbonio, materiali nano-legati.
Il sesto nanomateriale è materiale per nano-ossido: attualmente, Hefei Xiangzheng Chemical Technology Co., Ltd. basato sull'ultimo sviluppo dello sviluppo del mercato della nuova industria energetica della batteria al litio nel 2009, molte aziende hanno iniziato a utilizzare l'ossido di nano in titanio e il nano L'ossido di silicio da aggiungere alla tradizionale grafite, ossido di stagno e nanotubi di carbonio aumenta notevolmente la quantità di carica e scarica e il numero di cicli di carica e scarica delle batterie al litio.
I principali vantaggi delle batterie agli ioni di litio
1. Il rapporto di energia è relativamente alto. Con un'elevata densità di energia di stoccaggio, ha raggiunto 460-600Wh/kg, che è circa 6-7 volte di batteria al piombo-acido;
2, durata di lunga durata, la durata del servizio può raggiungere più di 6 anni, il fosfato di ferro al litio è la carica e la scarica DOD della batteria 1c (100%) positive, ci sono record che possono essere utilizzati 10.000 volte;
3, la tensione nominale è elevata (la tensione di lavoro singola è 3,7 V o 3,2 V), che è uguale alla tensione in serie di 3 batterie ricaricabili in nichel-cadmio o nichel-idrogeno, che è conveniente per formare un pacchetto di alimentazione della batteria;
4, con un'elevata capacità di cuscinetto di potenza, che la batteria a ioni di litio di fosfato di ferro per i veicoli elettrici può ottenere una capacità di carica e scarica di 15-30 ° C, facile da avviare un'accelerazione ad alta intensità;
5, il tasso di auto-scarico è molto basso, che è uno dei vantaggi più eccezionali della batteria, attualmente può essere generalmente 1% / mese o inferiore, meno di 1/20 della batteria di nichel-idrogeno;
6, peso leggero, il peso dello stesso volume è di circa 1/5-6 dei prodotti con acido di piombo;
7, ad alta temperatura e bassa adattabilità, possono essere utilizzati nell'ambiente di -20 ° C -60 ° C, dopo il processo di elaborazione, possono essere utilizzati in ambiente di -45 ° C;
8. Protezione verde e ambientale, indipendentemente dal fatto che venga prodotto, utilizzato o demolito, non contiene elementi e sostanze tossiche e dannose di metalli pesanti come piombo, mercurio e cadmio.
9. Fondamentalmente la produzione non consuma acqua, il che è molto utile per la Cina che manca di acqua.
L'energia specifica si riferisce all'energia per unità di peso o volume unitario. L'energia specifica è espressa in WH/kg o WH/L. WH è l'unità di energia, w è watt, h è ora; Kg è chilogrammo (unità di peso) e L è litro (unità di volume).
Svantaggi delle batterie al litio
1. Le batterie primarie al litio sono in cattive condizioni e c'è il pericolo di esplosione.
2. La batteria a ioni di litio di ossido di cobalto di litio non può scaricare a una grande corrente e la sicurezza è scarsa.
3, le batterie agli ioni di litio devono proteggere la linea per evitare che la batteria venga sovraccaricata e scaricata.
4. Requisiti di produzione elevati e costi elevati.
Caratteristiche della batteria al litio
1, alta densità di energia
Il peso di una batteria agli ioni di litio è la metà di una batteria di nichel-cadmio o nichel-idrogeno della stessa capacità e il volume è del 20-30% del nichel cadmio e del 35-50% di nichel-idrogeno.
2, alta tensione
Una cella a batteria agli ioni di litio opera a 3,7 V (media), che equivale a tre batterie di nichel-cadmio o nichel-idrogeno collegate in serie.
3, nessun inquinamento
Le batterie agli ioni di litio non contengono sostanze metalliche dannose come cadmio, piombo e mercurio.
4, nessun litio in metallo
Le batterie agli ioni di litio non contengono metallo di litio e quindi non sono soggette alle restrizioni imposte dagli aeromobili al divieto di trasportare batterie al litio negli aerei passeggeri.
5, alta durata del ciclo
In condizioni normali, il ciclo di carica e scarico di una batteria a ioni di litio può superare 500 volte e il fosfato di ferro al litio (di seguito indicato come ferrofosforo) può raggiungere 2000 volte.
6, nessun effetto di memoria
L'effetto della memoria si riferisce al fenomeno che la capacità della batteria diminuisce durante il ciclo di ricarica e scarica della batteria del nichel-cadmio. Le batterie agli ioni di litio non hanno questo effetto.
7, ricarica rapida
Utilizzando un caricabatterie costante di tensione costante con una tensione nominale di 4,2 V, la batteria a ioni di litio può essere completamente caricata in 1,5-2,5 ore; E la batteria al litio del ferrofosforo di recente sviluppo può essere completamente carica in 35 minuti.
Applicazione della batteria al litio
Con lo sviluppo della tecnologia di microelettronica nel ventesimo secolo, il numero di dispositivi miniaturizzati è in aumento e gli alti requisiti sono posti sugli alimentatori. Le batterie al litio sono entrate in una fase pratica su larga scala.
La prima batteria primaria di litio applicata è stata utilizzata nei pacemaker. Poiché il tasso di auto-scarica della sotto-battery di litio è estremamente bassa, la tensione di scarico è molto delicata. Rende possibile impiantare il pacemaker nel corpo umano per lungo tempo.
Le batterie al litio-manganese hanno generalmente una tensione nominale superiore a 3,0 volt e sono più adatte per l'uso come alimentatori a circuiti integrati e sono ampiamente utilizzate in computer, calcolatori e orologi.
Al giorno d'oggi, le batterie agli ioni di litio sono ampiamente utilizzate nei telefoni cellulari, nei computer per notebook, negli utensili elettrici, nei veicoli elettrici, agli alimentatori di backup dei lampioni, alle luci di navigazione e ai piccoli elettrodomestici. Si può dire che sia il più grande gruppo di applicazioni.
Prospettive di sviluppo delle batterie al litio
Le batterie al litio sono ampiamente utilizzate nei sistemi di alimentazione di accumulo di energia come idroelettrica, potenza di fuoco, energia eolica e centrali solari , alimentatori non interruplibili per le telecomunicazioni post e e molti altri campi.
Le batterie agli ioni di litio sono state ampiamente utilizzate in elettrodomestici portatili come laptop, videocamere e comunicazioni mobili a causa dei loro vantaggi unici per le prestazioni. La batteria agli ioni di litio di grande capacità attualmente sviluppata è stata testata in veicoli elettrici e si prevede che diventerà una delle principali fonti di energia per i veicoli elettrici nel 21 ° secolo e verrà utilizzata in stoccaggio satellitare, aerospaziale e energetico. Con la carenza di energia e la pressione sulla protezione ambientale del mondo. La batteria al litio è ora ampiamente utilizzata nell'industria dei veicoli elettrici, in particolare l'emergere della batteria del fosfato di ferro al litio, che ha promosso lo sviluppo e l'applicazione del settore delle batterie al litio.