Razno

Vrste litijum-jonskih baterija

Vrste litijum-jonskih baterija


Iako sve litijum-jonske baterije ili li-jonske baterije imaju mnogo zajedničkih aspekata, postoji niz različitih vrsta litijum-jonskih baterija koje su dostupne.

Svaka litijum-jonska baterija ima svoje karakteristike, što znači da će se različiti tipovi Li-ion baterija koristiti u različitim oblastima.

Shodno tome, potrebno je odabrati pravi tip litijum-jonske baterije za bilo koju primenu - razumevanje različitih tipova i njihovih karakteristika omogućava odabir pravog tipa za bilo koju određenu primenu.

Pregled tipova litijum-jonskih baterija

Parametri kao što su hemija, trošak, veličina, težina, kapacitet i mnogi drugi atributi razlikuju se u različitim tipovima litijum-jonskih baterija.

Predmeti poput ručnih predmeta elektroničke opreme, od mobilnih telefona do tablet računara, igara, e-čitača i više, zahtijevaju visoku razinu gustine energije u kombinaciji s visokim nivoom sigurnosti. Za ove se primjene obično koriste vrste baterija s litij-kobalt-oksidom.

U drugim se primjenama može tolerirati manja gustina energije, ali možda će biti potreban duži vijek trajanja baterije. Tip litijum-jonske baterije koja se koristi za ove primene često je litijum-jonska fosfatna baterija ili litijum-nikl-mangan-kobalt-oksid, jer ovi tipovi litijum-jonskih baterija nude duži životni vek na štetu veoma visoke gustine energije.

Za automobilske primene u kojima je potrebna jaka struja, često se koristi litijum nikl mangan kobalt oksid baterija.

Postoje i druge vrste litijum-jonskih baterija koje se koriste za određene uloge. S tehnologijom litijum-jonskih baterija koja se brzo kreće naprijed, novi tipovi litijum-jonskih baterija obavezno će se pojavljivati ​​na tržištu u čestim intervalima.

Postoji dobra raznolikost različitih vrsta litijum-jonskih baterija. Glavne razlike su anodni i katodni materijali.

Svaka od različitih vrsta litijum-jonskih baterija pruža različite karakteristike i u skladu s tim imaju tendenciju da se koriste u različitim aplikacijama. Glavni tipovi su sažeti u donjim odjeljcima.

Litij-kobaltov oksid, LCO

Litijum-kobaltov oksid, LiCoO2, baterija je vrsta litijum-jonske baterije koja pronalazi upotrebu u mnogim potrošačkim elementima elektroničke opreme. Pruža vrlo visok nivo specifične gustine energije uz dobar nivo sigurnosti.

Baterija se sastoji od katodne kobalt-oksidne slojevite strukture. Anoda je grafit (ugljenik). Tokom ciklusa pražnjenja, litijumovi joni se premještaju od anode do katode i u obrnutom smjeru tijekom punjenja.

Grafitna anoda ograničava životni vijek baterije kako se mijenja sučelje čvrstog elektrolita, a također i kao rezultat zgušnjavanja anode. Novije baterije mogu sadržavati nikl ili mangan kako bi se poboljšao životni vijek, ali i smanjili proizvodni troškovi.

Jedan od nedostataka LCO baterije je taj što su njene trenutne mogućnosti punjenja i pražnjenja ograničene. Kao vodič, ne smije se puniti ili isprazniti većom brzinom od svog kapaciteta, tj. Baterija od 2400mAh ne smije se puniti ili prazniti strujom većom od 2400mA. Često se preporučuju brojke od 0,8 nivoa punjenja.

LCO bateriju sada u nekim aplikacijama zamjenjuje litij mangan, kao i tipovi NMC i NCA. To se događa kao rezultat poboljšanih performansi ovih drugih vrsta, jer razvoj poboljšava performanse i kao rezultat troškova.

Sažetak litijum-kobalt-oksidne baterije, LCO
AtributiDetalji
Ključne karakteristikeVisoka gustina energije; visok nivo sigurnosti
Glavni nedostaciRelativno kratak životni vijek; ograničena sposobnost velikog opterećenja.
Glavne primjenePotrošačka elektronika: - mobilni telefoni, igre, laptopi, tableti, e-čitači itd.
voltažaNominalno 3,60 V s tipičnom radnom brzinom između 3,0 - 4,2 V / ćelija
Specifična energija (kapacitet)150 - 200Wh / kg tipično
Trajanje baterije500 - 1000 ciklusa

Litijum-gvožđe-fosfatna baterija, LFP

Litijum-železov fosfat, LFP tip litijum-jonske baterije pruža nizak unutrašnji otpor i veliku strujnu sposobnost.

Kako bi osigurao visoku strujnu sposobnost, ovaj tip li-jonske baterije koristi materijal od fosfatne katode na nanorazmjernom nivou.

Što se tiče performansi, ova vrsta litijum-jonskih baterija pruža nešto niži napon na priključku i ima nešto veću brzinu samopražnjenja od ostalih oblika. Međutim, u usporedbi s tim pruža visoku struju i dobru toplinsku stabilnost u kombinaciji s dobrim nivoom i dobru toplinsku stabilnost.

Sažetak litijum-željeznog fosfata, LFP baterija
AtributiDetalji
Ključne karakteristikeVelika trenutna sposobnost, duži životni vijek kalendara.
Glavni nedostaciNešto veća stopa samopražnjenja; niski napon ćelije (3.3V)
Glavne primjeneElektrični alati, neki medicinski alati, hobista

Litijum mangan oksid, LMO

Ova vrsta litijum-jonskih baterija koristi litijum-mangan-oksid, LiMn2O4 kao svoj katodni materijal. Ova vrsta litijum-jonskih baterija je strukturirana tako da omogućava proticanje velikih struja, što joj omogućava da pruža veoma visoke nivoe struje i da se takođe brzo puni.

Općenito koristi trodimenzionalnu strukturu spinela, tj. Onu u kojoj je kristalna struktura u kubičnom, izometričnom sustavu, s oksidnim anionima raspoređenim u kubnu tijesno zbijenu rešetku. Ova struktura poboljšava protok jona na elektrodi, povećavajući time trenutnu sposobnost i smanjujući unutrašnji otpor ćelije. Tipična baterija od 1500 mAh može biti u stanju da isporučuje stalne struje do 20 A, očigledno za relativno kratko vrijeme zbog ukupnog kapaciteta baterije.

Struktura ove vrste litijum-jonskih baterija takođe ima prednost u tome što poboljšava toplotnu stabilnost i poboljšava sigurnost ćelije.

Međutim, nedostatak ćelije je ograničeni broj pražnjenja / ciklusa punjenja, kao i ograničeni kalendarski život, tj. Degradacija tijekom vremena od proizvodnje.

Sažetak litijum manganovog oksida, MNO baterija
AtributiDetalji
Ključne karakteristikeVisoka struja za punjenje i pražnjenje.
Glavni nedostaciNiža gustina energije od ostalih vrsta litijum-jonskih baterija, nizak životni vek i životni vek kalendara.
Glavne primjeneElektrični alati, neki medicinski alati, neka vozila.
voltaža~ 3.70V nominalno
Specifična energija100 - 150Wh / kg
Očekivano trajanje života400 - 750 ciklusa

Litijum-nikl-kobaltov aluminijum-oksid, NCA

Litijum-nikal-kobalt-aluminijum-oksid-baterija (NCA) je litijum-jonska baterija koja se retko viđa u potrošačkim aplikacijama, ali se istražuje za automobilsku industriju. Njegova glavna prednost je što ima dobar životni vijek i velike vrijednosti gustine energije i snage.

Međutim, ove značajke koštaju, a s obzirom na sigurnosne elemente, moraju se koristiti pažljivo. Daljnji razvoj je također potreban kako bi se dovela u stanje u kojem se ova vrsta litij-jonskih baterija može široko koristiti.

Sažetak aluminijumskog oksida kobalt litijum nikla, NCA
AtributDetalji
Ključne karakteristikeVelika gustina energije, velika gustina snage, dobar životni vijek.
Glavni nedostaciVisoki troškovi; sigurnost zahtijeva više pažnje pri dizajniranju i korištenju.
Glavne primjene

Litijum nikl mangan kobalt oksid, NMC

Litijum-nikl-mangan-kobalt-oksid-litijum-baterijski tip koristi katodu koja se sastoji od kombinacije nikla, mangana i kobalta.

Ključ ovog tipa litijum-jonske baterije je kombinacija nikla i mangana. Nikal je poznat po visokoj specifičnoj energiji, ali lošoj stabilnosti, dok mangan pruža malu unutrašnju otpornost, ali po cijenu niske specifične energije. Pravilnim kombiniranjem oba u ćeliji može se osigurati potrebna ravnoteža svojstava oba metala.

Kombinacija katoda često se sastoji od kombinacije nikla, mangana i kobalta u jednakim omjerima u kombinaciji poznatoj kao 1-1-1. Ova kombinacija smanjuje troškove smanjenjem sadržaja kobalta, a istovremeno zadržava neke od ključnih parametara performansi.

Druga popularna kombinacija sastoji se od 5 dijelova nikla, 3 dijela kobalta i 2 dijela mangana (5-3-2).

NMC litijum-jonska baterija može se optimizovati za veliku specifičnu snagu ili visoku specifičnu energiju. Uz visoke troškove kobalta, proizvođači se pokušavaju odmaknuti od njegove upotrebe, često povećavajući upotrebu nikla, pa je to često glavna činjenica u odabiru sastava baterije.

Sažetak litijum-nikl-manganovog kobalt-oksida, NMC
AtributiDetalji
Ključne karakteristikeVisoka specifična snaga ili energija.
Glavni nedostaciGustina snage / energije nije tako visoka kao kod nekih drugih vrsta.
Glavne primjeneElektrični alati i električna vozila.
voltaža3,60 - 3,70 V
Specifična energija160 - 230Wh / kg
Očekivano trajanje života1000 - 2000 ciklusa.

Ove vrste litijum-jonskih baterija su neke od najpopularnijih dostupnih. No kako se tehnologija neprestano sve više razvija, nove litijum-jonske tehnologije se uvek razvijaju, a one koje postoje razvijaju se. Ovo je proizašlo iz potreba proizvođača opreme. Tehnologija baterija generalno prisiljava razvoj i ulažu se značajni iznosi. Kao rezultat, ovo je posebno brzo tehnološko područje u kojem se uvijek vide poboljšanja.


Pogledajte video: Replace Convert Ni Cd With Li Ion BatteriesZamjena beterija u aku busilice (Oktobar 2021).