Li-ion е батерия с ниска поддръжка, предимство, което повечето други химикали не могат да претендират.Батерията няма памет и не се нуждае от упражнения (умишлено пълно разреждане), за да се поддържа в добра форма.Саморазреждането е по-малко от половината от това на базираните на никел системи и това помага на приложенията за измерване на горивото.Номиналното напрежение на клетката от 3,60 V може директно да захранва мобилни телефони, таблети и цифрови фотоапарати, предлагайки опростявания и намаляване на разходите в сравнение с многоклетъчните дизайни.Недостатъците са необходимостта от защитни вериги за предотвратяване на злоупотреби, както и висока цена.
Видове литиево-йонни батерии
Фигура 1 илюстрира процеса.
Li-ion е батерия с ниска поддръжка, предимство, което повечето други химикали не могат да претендират.Батерията няма памет и не се нуждае от упражнения (умишлено пълно разреждане), за да се поддържа в добра форма.Саморазреждането е по-малко от половината от това на базираните на никел системи и това помага на приложенията за измерване на горивото.Номиналното напрежение на клетката от 3,60 V може директно да захранва мобилни телефони, таблети и цифрови фотоапарати, предлагайки опростявания и намаляване на разходите в сравнение с многоклетъчните дизайни.Недостатъците са необходимостта от защитни вериги за предотвратяване на злоупотреби, както и висока цена.
Оригиналната литиево-йонна батерия на Sony използва кокс като анод (продукт от въглища).От 1997 г. повечето производители на литиеви йони, включително Sony, преминаха към графит, за да постигнат по-плоска крива на разреждане.Графитът е форма на въглерод, която има дългосрочна стабилност на цикъла и се използва в оловни моливи.Това е най-често срещаният въглероден материал, следван от твърдия и мекия въглерод.Нанотръбните въглероди все още не са намерили търговска употреба в литиево-йонните, тъй като са склонни да се заплитат и да влияят на производителността.Бъдещ материал, който обещава да подобри производителността на Li-ion, е графенът.
Фигура 2 илюстрира кривата на разряда на напрежението на модерен Li-ion с графитен анод и ранната коксова версия.
Бяха изпробвани няколко добавки, включително сплави на основата на силиций, за подобряване на работата на графитния анод.Необходими са шест въглеродни (графитни) атома, за да се свържат с един литиев йон;един силициев атом може да се свърже с четири литиеви йона.Това означава, че силициевият анод теоретично може да съхранява над 10 пъти повече енергия от графита, но разширяването на анода по време на зареждане е проблем.Следователно чистите силиконови аноди не са практични и само 3–5 процента силиций обикновено се добавят към анода на силициева основа, за да се постигне добър цикъл на живот.
Използването на наноструктуриран литиев титанат като анодна добавка показва обещаващ цикъл на живот, добри възможности за натоварване, отлична производителност при ниски температури и превъзходна безопасност, но специфичната енергия е ниска и цената е висока.
Експериментирането с катоден и аноден материал позволява на производителите да засилят присъщите качества, но едно подобрение може да компрометира друго.Така наречената “енергийна клетка” оптимизира специфичната енергия (капацитет) за постигане на дълго време на работа, но при по-ниска специфична мощност;“Power Cell” предлага изключителна специфична мощност, но с по-нисък капацитет.„Хибридната клетка“ е компромис и предлага по малко и от двете.
Производителите могат да постигнат относително лесно висока специфична енергия и ниска цена чрез добавяне на никел вместо по-скъпия кобалт, но това прави клетката по-малко стабилна.Въпреки че една стартираща компания може да се съсредоточи върху висока специфична енергия и ниска цена, за да получи бързо приемане на пазара, безопасността и дълготрайността не могат да бъдат компрометирани.Реномираните производители отдават голямо значение на безопасността и дълголетието.
Повечето литиево-йонни батерии споделят подобен дизайн, състоящ се от положителен електрод от метален оксид (катод), който е покрит върху алуминиев токоприемник, отрицателен електрод (анод), направен от въглерод/графит, покрит върху меден токоприемник, сепаратор и електролит направен от литиева сол в органичен разтворител.Повече информация, моля, отидете на teda battery.com.
Таблица 3 обобщава предимствата и ограниченията на Li-ion.
Време на публикуване: 26 юни 2022 г