مقدمة في تعريف بطارية الليثيوم وتصنيفها

- Aug 15, 2019-

أولا ، تعريف بطارية الليثيوم

تعد بطارية الليثيوم نوعًا من البطاريات التي تستخدم معدن الليثيوم أو سبيكة الليثيوم كمواد سلبية للإلكترود وتستخدم محلول إلكتروليت غير مائي. جاءت بطارية الليثيوم الأولى من المخترع الضخم إديسون ، باستخدام الاستجابة التالية:


Li + MnO2 = LiMnO2 ، التفاعل هو تفاعل الأكسدة والاختزال.


نظرًا للخواص الكيميائية الحيوية جدًا لمعدن الليثيوم ، فإن معالجة وبقاء واستخدام معادن الليثيوم تتطلب الكثير من المتطلبات. لذلك ، لم يتم تطبيق بطارية الليثيوم لفترة طويلة. لكن اليوم أصبحت بطاريات الليثيوم السائدة.


ثانيا ، تصنيف بطاريات الليثيوم

تنقسم بطاريات الليثيوم أيضًا إلى فئتين: غير قابلة للشحن وقابلة لإعادة الشحن. تسمى البطارية التي لا يتم شحنها ببطارية يمكن التخلص منها. يمكن فقط تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية في وقت واحد ، ولا يمكن استعادة الطاقة الكهربائية مرة أخرى إلى طاقة كيميائية (ربما ضعف أداء الاسترداد). تسمى البطارية القابلة لإعادة الشحن بالبطارية الثانوية (وتسمى أيضًا البطارية). إنه يحول الطاقة الكهربائية إلى طاقة كيميائية ، وعند استخدامه ، يحول الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية ، قابلة للعكس.


1. بطارية الليثيوم التي لا يمكن شحنها

هناك العديد من أنواع بطاريات الليثيوم التي لا يمكن شحنها. حاليًا ، يشيع استخدام بطاريات ثاني أكسيد الليثيوم والمنغنيز وبطاريات كلوريد الليثيوم ثيونيل والليثيوم وغيرها من البطاريات المركبة.


(1) بطارية ليثيوم ثاني أكسيد المنغنيز

بطارية ثاني أكسيد المنغنيز الليثيوم هي بطارية يمكن التخلص منها تستخدم الليثيوم كأنود ، وثاني أكسيد المنجنيز كاثود ، وتقبل بالكهرباء العضوية. تتميز البطارية بجهد مرتفع للبطارية والجهد المقنن هو 3 (الخامس ضعف ضعف البطاريات القلوية) ؛ الجهد التفريغ هو 2 فولت. الطاقة المحددة كبيرة (انظر المثال أعلاه) ؛ الجهد التفريغ مستقرة وموثوق بها. أداء تخزين جيد (مدة التخزين تزيد عن 3 سنوات) ، ومعدل التفريغ الذاتي منخفض (معدل التفريغ الذاتي العام ≤ 2٪) ؛ نطاق درجة الحرارة هو -20 درجة مئوية ~ +60 درجة مئوية. يمكن جعل البطارية في شكل مختلف لتلبية الفرق. لها شكل مستطيل ، شكل أسطواني وشكل زر (نوع الزر). أسطواني أيضا بأقطار مختلفة وأبعاد الارتفاع.


(2) بطارية ليثيوم كلوريد الليثيوم

تعد بطارية كلوريد الليثيوم - الثيونيل هي أعلى طاقة محددة ويمكن أن تصل الآن إلى 500 كغ / كغ أو 1000 كغ / لتر. الجهد المقنن هو 3.6 فولت ، وله خصائص تفريغ 3.4 فولت مسطحة للغاية عندما يتم تفريغه من طاقة متوسطة (يمكن تفريغه بشكل ثابت في نطاق قدرة 90٪ ، مع تغيير طفيف في الاتصال). يمكن أن تكون البطارية في حدود -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية ، ولكن السعة عند -40 درجة مئوية حوالي 50 ٪ من سعة درجة الحرارة العادية. معدل التفريغ الذاتي منخفض (معدل التفريغ الذاتي السنوي ≤ 1٪) وعمر التخزين يصل إلى 10 سنوات.


2 ، بطارية ليثيوم قابلة للشحن

هناك مجموعة متنوعة من بطاريات الليثيوم القابلة لإعادة الشحن ، مثل بطاريات أكسيد الليثيوم الفاناديوم ، وبطاريات الليثيوم أيون ، وبطاريات ليثيوم بوليمر التي فتحتها الشركات الأجنبية حديثًا. بطاريات الليثيوم أيون القابلة لإعادة الشحن هي أكثر البطاريات استخدامًا على نطاق واسع في الهواتف المحمولة اليوم ، ولكنها أكثر "صريرًا" ولا يمكن شحنها أو الإفراط في تفريغها أثناء الاستخدام (والتي يمكن أن تلحق الضرر بالبطارية أو تجعلها ملغاة). لذلك ، هناك مكونات الدرع أو دوائر الدرع على البطارية لمنع تلف البطارية باهظة الثمن.


متطلبات شحن بطارية الليثيوم أيون مرتفعة للغاية ، لضمان أن دقة الجهد توقف في حدود 1 ٪ ، والآن مصنع الجهاز أشباه الموصلات التايلاندية فتحت مجموعة متنوعة من جيم شحن بطارية ليثيوم أيون ، من أجل ضمان الهدوء وموثوقية وسريعة الشحن.


(1) بطارية أكسيد الفاناديوم الليثيوم

تتكون بطارية أكسيد الفاناديوم الليثيوم من الليثيوم كأنود ، وأكسيد الفاناديوم كاثود ، ومذيب عضوي لملح غير عضوي ككهارل. يتميز بقدرته على إعادة الشحن. إذا أخذنا البطارية رقم 2 كمثال ، تتم مقارنة بطارية أكسيد الفاناديوم الليثيوم ببطارية ثاني أكسيد الليثيوم المنغنيز وبطارية كلوريد الليثيوم ثيونيل. نظرًا لأن بطارية أكسيد الفاناديوم الليثيوم لها جهد مصنّف يبلغ 2.8 فولت فقط وقدرة تصنيفية صغيرة ، فإن طاقتها المحددة هي الأصغر مقارنةً ببطاريتي الليثيوم الآخرين. بالإضافة إلى ذلك ، فإن عدد مرات الشحن (دورة الحياة) ليست طويلة ، بحيث يتم استبدال البطارية القابلة لإعادة الشحن قريبًا ببطارية ليثيوم أيون.


(2) بطارية ليثيوم أيون

بطاريات الليثيوم أيون هي الآن بطاريات الليثيوم الأكثر استخدامًا. يمكن تصنيعها في شكل مستطيل ، أسطواني ، مستطيل ونوع الزر وفقًا لمتطلبات المنتجات الإلكترونية المختلفة ، ولديها حزمة بطارية مؤلفة من عدة بطاريات متصلة في سلسلة. تم تصنيف بطاريات ليثيوم أيون عند 3.6 فولت (بعض المنتجات هي 3.7 فولت). يرتبط إيقاف شحن الجهد عند الشحن الكامل بمواد الأنود للبطارية: تكون مادة الأنود 4.2 فولت من الجرافيت ؛ المواد الأنود هو 4.1v من فحم الكوك. المقاومة الداخلية للمواد الأنود التفاضلية هي أيضا مختلفة. المقاومة الداخلية لأنود فحم الكوك أكبر قليلاً ، ومنحنى التفريغ مختلف قليلاً. الجهد توقف التفريغ للبطارية ليثيوم أيون هو 2.5v-2.75v (مصنع البطارية يعطي فئة انخفاض الجهد أو يعطي الجهد توقف التفريغ ، والمعلمات مختلفة قليلا). يُطلق على تفريغ الوراثة أسفل جهد تفريغ الإيقاف الإفراط في التفريغ ، وسيؤدي الإفراط في التفريغ إلى غزو البطارية.


ثالثا ، السمات المهمة لبطاريات الليثيوم

تتطلب المنتجات الإلكترونية المحمولة الذكية حجمًا صغيرًا وخفيفًا ، ولكن حجم ووزن البطارية غالبًا ما يكونان أكبر وأثقل مقارنة بالمكونات الإلكترونية الأخرى. على سبيل المثال ، أعتقد أن "رئيسه البالغ من العمر" لهذا العام هو "كثيف وضخم" بشكل متناسب ، والهاتف المحمول اليوم هو خفة السحابة. لعب ابتكار هذه البطارية دورًا مهمًا: لقد كانت بطارية النيكل والكادميوم ، والآن أصبحت بطارية ليثيوم أيون.


أكبر ميزة لبطاريات الليثيوم هي طاقتها العالية المحددة. ما هي الطاقة المحددة؟ تشير الطاقة المحددة إلى طاقة وحدة الوزن أو حجم الوحدة. يتم التعبير عن طاقة محددة بـ wh / kg أو wh / l. wh هي وحدة الطاقة ، w watt ، h هي ساعة ؛ كيلوغرام هو كيلوغرام (وحدة الوزن) ، ولتر (وحدة الحجم). فيما يلي مثال لتوضيح ذلك: تتميز بطارية النيكل والكادميوم رقم 5 بجهد مقداره 1.2 فولت وقدرتها 800 مللي أمبير ، وطاقتها 0.96 ساعة (1.2 فولت؟ 0.8 مللي أمبير). بنفس الحجم لبطارية ثاني أكسيد المنغنيز رقم 5 الليثيوم لديه جهد مقنن من 3 فولت وسعة 1200 مللي أمبير ، وطاقتها 3.6 واط. حجم هاتين البطاريتين هو نفسه ، والطاقة المحددة لبطارية ثاني أكسيد الليثيوم المنغنيز هي 3.75 أضعاف طاقة بطارية النيكل والكادميوم!


https://www.gevun.com/