لیتیوم یون باتری ایده آل چیست؟

- Aug 14, 2017-

برای سال های بسیاری، نیکل کادمیوم باتری فقط مناسب برای تجهیزات قابل حمل از ارتباطات بی سیم برای محاسبات تلفن همراه شده بود. نیکل متال هیدرید و لیتیوم یون در اوایل 1990s, مبارزه با بینی به بینی برای به دست آوردن پذیرش مشتری پدید آمده است. امروز، لیتیوم یون باتری سریع ترین رشد و امیدوار کننده ترین مواد شیمیایی است.

باتری لیتیوم یون

شروع کار پیشگام با باتری لیتیوم در سال 1912 تحت G.N. لوئیس اما نبود تا اوایل 1970 زمانی که باتری غیر قابل شارژ لیتیوم اولین تجاری در دسترس شد. لیتیم سبکترین فلزات همه، بیشترین پتانسیل الکتروشیمیایی است و بزرگترین چگالی انرژی را فراهم می کند برای وزن.

 

تلاش برای توسعه باتری لیتیوم قابل شارژ با توجه به مشکلات نشد. به دلیل بی ثباتی ذاتی فلز لیتیم به ویژه در طول شارژ، تحقیقات منتقل به غیر فلز لیتیوم است با استفاده از یون های لیتیوم. ارائه شده احتیاط برآورده زمانی که شارژ و تخلیه هر چند کمی پایین تر در چگالی انرژی از فلز لیتیوم، یون لیتیوم امن، است. در سال 1991، شرکت سونی اولین باتری لیتیوم یون تجاری. تولید کنندگان دیگر به دنبال کت و شلوار.

 

چگالی انرژی لیتیوم یون به طور معمول دو که از استاندارد نیکل کادمیوم است. بالقوه برای چگالی انرژی بالاتر است. ویژگی بار خوب هستند و به همین ترتیب به نیکل کادمیوم از نظر تخلیه رفتار می کنند. ولتاژ بالا همراه 3.6 ولت اجازه می دهد تا طرح های بسته باتری با تنها یک سلول. بسیاری از تلفن های همراه امروز در یک سلول تکی اجرا کنید. بسته مبتنی بر نیکل سه سلول 1.2 ولت متصل در سری نیاز.

 

لیتیوم یون باتری کم تعمیر و نگهداری, مزیت است که اکثر chemistries سایر ادعا نمی باشد. بدون حافظه و بدون برنامه ریزی شده دوچرخه سواری به عمر باتری طولانی مورد نیاز است. علاوه بر این، تخلیه خود کمتر از نصف در مقایسه با نیکل کادمیوم، لیتیم یون خوبی برای برنامه های مدرن سوخت سنج مناسب ساخت است. سلول های لیتیوم یون کمی آسیب هنگام دفع می شود.

 

با وجود مزایای کلی آن لیتیوم یون آن اشکالاتی است. شکننده است و نیاز به مدار حفاظت برای حفظ عملیات امن. ساخته شده به هر بسته مدار حفاظت محدود ولتاژ قله هر سلول در طول شارژ و ولتاژ سلول مانع انداختن ترشحات بیش از حد کم. علاوه بر این، همراه درجه حرارت برای جلوگیری از افراط و دمای بررسی می گردد. هستند حداکثر شارژ و دشارژ در بسته های بیشتر بین ج 1 و 2 C. محدود است با این اقدامات در محل امکان فلز لیتیم آبکاری اتفاق می افتد با توجه به قیمت اجحاف کردن عملا حذف شده است.

 

پیری نگرانی با اکثر باتری های یون لیتیوم است و بسیاری از تولید کنندگان سکوت درباره این موضوع. زوال ظرفیت برخی از قابل توجه پس از یک سال است که باتری در حال استفاده است یا نه. باتری اغلب پس از دو یا سه سال با مشکل مواجه شد. لازم به ذکر است که chemistries دیگر نیز مربوط به سن جلوه های تحلیل برنده است. این امر به ویژه برای نیکل-متال-هیدرید اگر در معرض درجه حرارت محیط بالا است. در همین حال، بسته های لیتیوم یون به مدت پنج سال در برخی از برنامه های کاربردی بوده اند شناخته شده است.

 

تولید کنندگان لیتیوم یون را بهبود مستمر است. ترکیبات شیمیایی جدید و پیشرفته معرفی شده هر شش ماه یا بیشتر. با چنین پیشرفت سریع آن دشوار به چه خوبی سن باتری تجدید نظر شده است.

 

ذخیره در جای خنک را کند می کند فرایند پیری لیتیوم-یون (و دیگر chemistries). تولید کنندگان توصیه ذخیره سازی دمای 15 درجه سانتی گراد (59 درجه فارنهایت). علاوه بر این، باتری تا حدی در طول ذخیره سازی باید به اتهام. تولید کننده هزینه 40% توصیه می کند.

 

باتری لیتیوم-یون مقرون به صرفه ترین از نظر نسبت هزینه انرژی 18650 استوانه است (اندازه است18 × 65.2 میلی). این سلول برای محاسبات تلفن همراه و برنامه های کاربردی دیگر که هندسه فوق نازک تقاضا استفاده می شود. اگر بسته باریک مورد نیاز سلول های لیتیوم یون منشوری بهترین انتخاب است. این سلول ها در هزینه های بالاتری از نظر انرژی ذخیره شده می آیند.

مزایای استفاده

  • چگالی انرژی بالا - بالقوه برای ظرفیت های بالاتر رتبه دهی نشده است.
     

  • بتونه کاری طولانی مدت زمانی که جدید باشه. یک اتهام منظم است که مورد نیاز است.
     

  • نسبتا کم خود تخلیه - خود تخلیه کمتر از نیمی از باتری های نیکل بر اساس.
     

  • تعمیر و نگهداری پایین - بدون ترشحات دوره ای مورد نیاز است؛ بدون حافظه وجود دارد.
     

  • سلول های تخصص بسیار بالا در حال حاضر به یک برنامه مانند ابزار قدرت را ارائه می کنند.

محدودیت

  • نیاز به حفاظت مدار برای حفظ ولتاژ و جريان در محدوده امن.
     

  • موضوع به پیری, حتی اگر هنوز در استفاده - ذخیره در جای خنک 40% پرداخت هزینه اثر پیری را کاهش می دهد.
     

  • محدودیت های حمل و نقل - حمل و نقل از مقادیر بزرگتر به کنترل نظارتی می باشد. این محدودیت در باتری های شخصی بار همراه مسافر صدق نمی کند.
     

  • ساخت - 40 درصد در هزینه بالاتر از نیکل کادمیوم گران.
     

  • هنوز به طور کامل بالغ - فلزات و مواد شیمیایی به طور مداوم در حال تغییر است.

باتری های لیتیوم پلیمر

پلیمر لیتیوم خود را متمایز از باتری معمولی سیستم در نوع الکترولیت استفاده می شود. طرح اصلی به 1970s، الکترولیت پلیمر جامد خشک استفاده می کند. این الکترولیت شبیه فیلم پلاستیک مانند است که برق را انجام دهد اما اجازه می دهد تا تبادل یون (شارژ الکتریکی اتم یا گروه اتم). الکترولیت پلیمری جایگزین سنتی جداکننده متخلخل که با الکترولیت شود.

طراحی خشک پلیمر سادهسازیهای ساخت ruggedness ایمنی و نازک مشخصات هندسه را ارائه می دهد. با همراه ضخامت کمتر از یک میلیمتر (0.039 اینچ) اندازه گیری، تجهیزات طراحان به تخیل خود را از نظر فرم و شکل و اندازه باقی مانده است.

متاسفانه، خشک لیتیوم پلیمر از رسانایی ضعیف رنج می برد. مقاومت داخلی خیلی زیاد باشد و بترکد فعلی نیاز به قدرت دستگاه های ارتباطی مدرن و چرخش تا هارد تجهیزات محاسبات تلفن همراه ارائه کند. حرارت همراه به 60 درجه سانتی گراد (140 درجه فارنهایت) و بالاتر هدایت نیاز است که نامناسب برای برنامه های کاربردی قابل حمل را افزایش می دهد.

به سازش، برخی از الکترولیت ژل زده اضافه شده است. استفاده از سلول های تجاری جدا / غشای الکترولیت آماده از همان سنتی متخلخل پلی اتیلن یا پلی پروپیلن جدا کننده پر شده با پلیمر است که پس از پر کردن مایعات با الکترولیت مایع ژل است. بنابراین سلول های تجاری یون لیتیوم پلیمر بسیار در شیمی و مواد مشابه به خود قطعات ضد مایع الکترولیت هستند.

یون لیتیوم-پلیمر نه سرعت برخی از تحلیلگران پیش بینی کرده بودند گرفتار است. برتری خود را به دیگر سیستم ها و هزینه های پایین تولید عملی شده است. هیچ پیشرفت در ظرفیت سود به دست آورد است--در واقع، ظرفیت کمی کمتر از باتری استاندارد یون لیتیوم است. یون لیتیوم-پلیمر آن بازار تو رفتگی در دیوار در هندسه ویفر نازک، مانند باتری برای کارت های اعتباری و دیگر چنین برنامه های کاربردی می کند.

مزایای استفاده

  • بسیار پایین مشخصات - باتری شبیه مشخصات کارت اعتباری امکان پذیر است.

  • عامل شکل انعطاف پذیر - تولید کنندگان محدود با فرمت های استاندارد همراه. با حجم بالا، هر اندازه معقول اقتصادی تولید می شود.

  • سبک - ژل زده الکتروليت فعال بسته بندی ساده با پوسته فلزی حذف.

  • بهبود ایمنی - مقاوم تر به overcharge; شانس کمتری برای نشت الکترولیت.

محدودیت

  • چگالی انرژی کمتر و کاهش چرخه تعداد در مقایسه با لیتیوم یون.

  • گران برای ساخت.

  • هیچ از اندازه های استاندارد. اکثر سلول برای بازارهای مصرف حجم بالا تولید می شود.

  • نسبت هزینه انرژی بالاتر از لیتیوم یون

محدودیت در محتوای لیتیوم برای مسافرت هوایی

مسافران هوایی پرسیدن سوال "چه مقدار لیتیوم در باتری من را در هیئت مدیره اجازه?" ما افتراق بین دو نوع باتری: لیتیم فلز و لیتیوم یون.
اکثر باتری های لیتیوم فلزی غیر قابل شارژ هستند و در دوربین های آنالوگ استفاده می شود. بسته های لیتیوم یون قابل شارژ و قدرت لپ تاپ، تلفن همراه و دوربین فیلمبرداری هستند. هر دو نوع باتری یدکی بسته، از جمله به عنوان بار همراه مسافر مجاز است اما مطالب لیتیوم زیر تجاوز کند:
-2 گرم برای فلز لیتیوم یا لیتیوم باتری آلیاژ
-8 گرم برای باتری های یون لیتیوم

باتری های لیتیوم یون بیش از 8 گرم اما بیش از 25 گرم در چمدان بار همراه مسافر اگر به صورت جداگانه برای جلوگیری از مدارهای محافظت ماه مه انجام شده و محدود به دو باتری یدکی برای هر نفر.

چگونه من می دانم محتوای لیتیوم باتری لیتیوم یوناز دیدگاه نظری هیچ فلز لیتیم در باتری یون لیتیوم معمولی وجود ندارد. وجود دارد، با این حال، محتوای معادل لیتیوم است که باید در نظر گرفته شود. برای سلول های لیتیوم یون این را در برابر 0.3 دارای ظرفیت (در ampere-hours) محاسبه شده است.7.2KWH LiFePO4 Battery mechanical design for home energy.jpg
به عنوان مثال:2Ah سلولی لیتیوم یون 18650 0.6 گرم لیتیم محتوا است. در نمونه 60 که باتری لپ تاپ با 8 سلول (4 در سری) و 2 موازی، این تا 4.8 گرم اضافه می کند. به ماندن زیر 8 گرم محدود سازمان ملل متحد بزرگترین باتری شما را می تواند 96 است که. این بسته می تواند 2.2Ah شامل سلول های به ترتیب 12 سلول (4s3p). اگر 2.4Ah همراه جای استفاده شد، بسته به محدود به 9 سلول های (3s3p) نیاز دارند.

محدودیت در حمل و نقل از باتری لیتیوم یون

  • هر کسی باتری لیتیوم یون به صورت فله حمل و نقل به مقررات حمل و نقل است. این امر در محموله های داخلی و بین المللی با زمین، دریا و هوا.
     

  • سلول های لیتیوم یون که محتوای لیتیوم معادل بیش از 1.5 گرم یا 8 گرم در هر بسته باتری باید به عنوان "کلاس 9 دیگر مواد خطرناك،." حمل تعیین محتوای لیتیوم ظرفیت سلول و تعداد سلول های در بسته.
     

  • استثنا در مورد بسته های حاوی کمتر از 8 گرم لیتیم محتوای داده می شود. اگر با این حال، حمل و نقل شامل بیش از 24 سلول های لیتیوم یا باطری لیتیوم-یون 12، نشانه گذاری خاص و اسناد حمل و نقل مورد نیاز خواهد بود. هر بسته باید مشخص شده که شامل باتری های لیتیوم.
     

  • باتری های لیتیوم یون همه باید مطابق با مشخصات مفصل در سازمان ملل متحد 3090 صرف نظر از محتوای لیتیم (راهنمای سازمان ملل متحد زیربخش آزمون و معیارهای قسمت سوم 38.3) آزمایش. این احتیاط پادمان برابر حمل و نقل ناقص باتری.
     

  • سلول های & باتری باید جدا به فيدر و بسته بندی در جعبه های قوی جلوگیری.