Hoe Lithium-Ion Batterijen Werken: Een Duidelijke Gids tot Hun Kracht

Als drager van elektrische energie en energiebron voor veel apparaten, kunnen we wel zeggen dat lithium-ion batterijen essentieel voor ons zijn. Zonder het, is onze wereld onwaarschijnlijk om goed te functioneren. Wat is dus lithium-ion batterij? En wat maakt het zo belangrijk?

Wat is lithium-ion batterij en hoe werkt het?

Lithium-ion batterijen zijn oplaadbare batterijen, wat betekent dat ze voornamelijk vertrouwen op de beweging van lithium-ionen tussen positieve en negatieve elektroden. Tijdens op- en ontladen, wordt Li+ geïintercaleerd en gedeïntercaleerd tussen de twee elektroden. Bij laden, wordt Li + ontintercaleerd van de positieve elektrode, en vervolgens in de negatieve elektrode ingebouwd via elektrolyt, zodat de negatieve elektrode in een lithium-rijke toestand is. Bij ontladen, vice versa.

Lithiumbatterij kan verdeeld worden in lithiumbatterij en lithium-ion batterij. We gebruiken lithium-ion batterijen op onze dagelijkse gadgets zoals mobiele telefoons en laptops, maar we noemen ze meestal lithiumbatterijen. Over het algemeen gebruiken lithiumbatterijen materialen die lithium bevatten als elektroden, wat het het icoon maakt van moderne hoogpresterende batterijen. Echte lithiumbatterijen worden zelden in ons dagelijks leven gebruikt vanwege hun hoge veiligheidsrisico.

Voordelen en nadelen van lithium-ion batterijen

Voordelen

• Hoge spanning. De werkspanning van de enkele cel is zo hoog als 3,7-3,8V (3,2V voor lithium-ijzer-fosfaat), wat drie keer zo hoog is als Ni-Cd en Ni-MH batterijen.
• Grote specifieke energie. De werkelijke specifieke energie is ongeveer 555 Wh/kg, wat betekent dat de specifieke capaciteit van het materiaal meer dan 150 mAh/g kan bereiken (3-4 keer Ni-Cd, 2-3 keer Ni-MH), wat dichtbij 88% van de theoretische waarde ligt.
• Lange cycli levensduur. Over het algemeen kan het meer dan 500 keer bereiken, of zelfs meer dan 1000 keer opladen, en de lithium-ijzer-fosfaat kan meer dan 2000 keer bereiken.
• Kleine zelfontlading. Bij kamertemperatuur is de zelfontladingssnelheid van een volledig opgeladen Li-ion na één maand opslag ongeveer 2%, wat veel lager is dan Ni-Cd (wat 25-30% is) en Ni-MH (wat 30-35% is).
• Snelle lading. De capaciteit van 1C kan meer dan 80% van de nominale capaciteit bereiken na 30 minuten laden, en die van fosforijzerbatterij kan 90% van de nominale capaciteit bereiken in 10 minuten.
• Werktemperatuur. De werktemperatuur is -25 tot 45 °C. Met de verbetering van elektrolyt en kathode, wordt verwacht dat het uitbreidt naar -40 tot 70 °C.

Nadelen

• Vergemakkelijkt veroudering. In tegenstelling tot andere oplaadbare batterijen, zal de capaciteit van lithium-ion batterijen langzaam afnemen. De afnamesnelheid hangt af van het aantal keren gebruikt en de temperatuur. Omdat hoge temperaturen destructief kunnen zijn (het batterijmateriaal zal afbreken), is het kenmerk gemakkelijker te verlichamen in elektronische producten met hoge werkingstroom.
• Onoverlaad toleratie. Bij overladen, zullen excessief ingebouwde lithium-ionen permanent geïmmobiliseerd in het rooster, en niet vrijgegeven kunnen worden, wat resulteert in een kortere batterijlevensduur.
• Ontlaadtolerantie. Tijdens diep ontladen, de-intercaleert de elektrode te veel lithium-ionen, wat resulteert in roosterinstorting en verkorte batterijlevensduur.
• Veiligheidsproblemen. Het organische elektrolyt dat in lithium-ion batterijen gebruikt wordt, maakt de batterij bepaalde veiligheidsrisico's hebben zoals branden of zelfs ontploffen.

Toepassingen

Op dit moment worden lithium-ion batterijen voornamelijk in de volgende velden gebruikt.

Toepassing in elektronische producten

Lithium-ion batterijen kunnen kleiner en lichter gemaakt worden, dus ze worden wijd gebruikt in draagbare elektronische producten. Met de populariteit van mobiele telefoons, digitale camera's, camcorders, laptops en handheld game consoles (PSPs), heeft de lithium-ion batterijmarkt een snelle groei gehandhaafd.

Toepassing op transportvoertuigen

Lithium-ion batterij heeft de voordelen van goede energiedichtheid en vermogensdichtheid. Allesoverwogen spreekt, overtreft het de andere batterijen, dus het is wijd gebruikt in diverse elektrische voertuigen zoals elektrische fietsen en elektrische auto's.

Toepassing in lucht- en ruimtevaart

In 2004 werden lithium-ion batterijen gebruikt in Mars Lander en Rover. Daarnaast overwegen NASA's Ruimtevaartagentschap en andere ruimtevaartagentschappen het gebruik van lithium-ion batterijen in ruimtemissies. Op dit moment is de primaire functie van lithium-ion batterijen in de luchtvaartsector om steun te bieden voor lancering en vluchtcorrectie en grondoperaties.

Als u geïnteresseerd bent in meer over batterijen te leren, voel u vrij om contact met ons op te nemen of een reactie te laten. We horen graag van u.