La diferencia entre la batería de litio de metal y la batería de iones de litio

Introducción a la batería de iones de litio

Batería de iones de litio: es una batería secundaria (batería recargable) que se basa principalmente en iones de litio para moverse entre los electrodos positivo y negativo para funcionar. Durante el proceso de carga y descarga, el Li+ se intercala y se desintercala entre los dos electrodos: durante la carga, el Li+ se desintercala del electrodo positivo, se intercala en el electrodo negativo a través del electrolito y el electrodo negativo se encuentra en un estado rico en litio. ; lo contrario es cierto durante la descarga.

(1) Electrodo positivo: el material activo es generalmente óxido de manganeso de litio u óxido de cobalto de litio, material de manganato de litio de níquel-cobalto, las bicicletas eléctricas generalmente usan manganato de litio de níquel-cobalto (comúnmente conocido como ternario) o ternario + una pequeña cantidad de manganato de litio , el óxido de manganeso de litio puro y el fosfato de hierro y litio se están desvaneciendo gradualmente debido a su gran tamaño, bajo rendimiento o alto costo. Se utiliza papel de aluminio electrolítico con un espesor de 10 a 20 micrones para el fluido conductor del electrodo.

(2) Diafragma: una película de polímero de forma especial con una estructura microporosa que permite que los iones de litio pasen libremente, pero los electrones no pueden pasar.

(3) Electrodo negativo: el material activo es grafito o carbono con una estructura de grafito similar, y el colector de corriente conductora utiliza una lámina de cobre electrolítico con un espesor de 7 a 15 micrones.

(4) Electrolito orgánico: un disolvente de carbonato en el que se disuelve hexafluorofosfato de litio y un electrolito similar a un gel para polímeros.

(5) Carcasas de batería: divididas en carcasas de acero (rara vez se usa el tipo cuadrado), carcasas de aluminio, carcasas de hierro niquelado (utilizado para baterías cilíndricas), película de aluminio y plástico (embalaje blando), etc., así como tapas de batería , que también son terminal negativo positivo.

¿Cuál es la diferencia entre la batería de litio de metal y la batería de iones de litio?

Cómo funcionan las baterías de iones de litio

Las baterías de iones de litio utilizan materiales de carbono como electrodo negativo y compuestos que contienen litio como electrodo positivo. No hay metal de litio, solo iones de litio. Esta es la batería de iones de litio. Batería de iones de litio se refiere al término general para baterías con compuestos de intercalación de iones de litio como materiales de electrodos positivos. El proceso de carga y descarga de las baterías de iones de litio es el proceso de intercalación y desintercalación de los iones de litio. Durante el proceso de intercalación y desintercalación de los iones de litio, se acompaña de la intercalación y desintercalación de electrones equivalentes a los iones de litio (el electrodo positivo se suele representar por intercalación o desintercalación, mientras que el electrodo negativo se representa por inserción o desintercalación). Durante el proceso de carga y descarga, los iones de litio se intercalan/desintercalan y se intercalan/desintercalan de un lado a otro entre los electrodos positivo y negativo, lo que se denomina vívidamente "batería de mecedora".

Cuando la batería está cargada, los iones de litio se generan en el electrodo positivo de la batería y los iones de litio generados se mueven al electrodo negativo a través del electrolito. El carbono utilizado como electrodo negativo tiene una estructura en capas y tiene muchos microporos. Los iones de litio que llegan al electrodo negativo se incrustan en los microporos de la capa de carbono. Cuantos más iones de litio se incrustan, mayor es la capacidad de carga. Del mismo modo, cuando la batería se descarga (es decir, el proceso en el que usamos la batería), los iones de litio incrustados en la capa de carbono del electrodo negativo salen y regresan al electrodo positivo. Cuantos más iones de litio regresen al electrodo positivo, mayor será la capacidad de descarga.

Generalmente, la corriente de carga de las baterías de litio se establece entre 0,2 C y 1 C. Cuanto mayor sea la corriente, más rápida será la carga y mayor será la generación de calor de la batería. Además, la capacidad no es lo suficientemente completa para cargar con una corriente excesiva, porque la reacción electroquímica dentro de la batería lleva tiempo. Al igual que verter cerveza, si la viertes demasiado rápido, producirá espuma, lo que te hará sentir insatisfecho.

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Ventajas de las baterías de iones de litio

1) Alto voltaje

El voltaje de trabajo de una sola batería es tan alto como 3,7-3,8 V (3,2 V para fosfato de hierro y litio), que es tres veces mayor que el de las baterías Ni-Cd y Ni-MH.

2) Mayor energía específica

La energía específica real que se puede lograr es de aproximadamente 555 Wh/kg, es decir, la capacidad específica del material puede alcanzar más de 150 mAh/g (3--4 veces la de Ni-Cd, 2--3 veces la de Ni -MH), que está cerca de su teoría alrededor del 88% del valor.

3) Ciclo de vida largo

En general, puede alcanzar más de 500 veces, o incluso más de 1000 veces, y el fosfato de hierro y litio puede alcanzar más de 2000 veces. Para aparatos eléctricos con baja descarga de corriente, la vida útil de la batería duplicará la competitividad de los aparatos eléctricos.

4) buen rendimiento de seguridad

Sin contaminación, sin efecto memoria. Batería de litio, el predecesor de Li-ion, porque el litio metálico es fácil de formar dendritas y cortocircuitos, lo que reduce su campo de aplicación: Li-ion no contiene cadmio, plomo, mercurio y otros elementos que contaminan el medio ambiente: algunos procesos (como el tipo de sinterización) Las baterías de Ni-Cd tienen la gran desventaja del "efecto memoria", que restringe seriamente el uso de las baterías, pero el Li-ion no tiene este problema en absoluto.

5) Pequeña autodescarga

La tasa de autodescarga de los iones de litio completamente cargados a temperatura ambiente después de un mes de almacenamiento es de alrededor del 2 %, que es mucho menor que el 25-30 % de Ni-Cd y el 30-35 % de Ni-MH.

6) Carga rápida

La carga de 1C durante 30 minutos puede alcanzar más del 80 % de la capacidad nominal, y la batería de hierro-fósforo se puede cargar al 90 % de la capacidad nominal en 10 minutos.

7) Temperatura de trabajo

La temperatura de trabajo es de -25 ~ 45 ° C. Con la mejora del electrolito y el electrodo positivo, se espera que se extienda a -40 ~ 70 ° C.

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Desventajas de la batería de iones de litio

senectud

A diferencia de otras baterías recargables, la capacidad de las baterías de iones de litio disminuirá lentamente, lo que está relacionado con la cantidad de usos y la temperatura. Este fenómeno de declive puede expresarse por una disminución de la capacidad o un aumento de la resistencia interna.

Índice de recuperación

Alrededor del 1% de los productos nuevos de fábrica deben reciclarse por varias razones.

intolerancia a la sobrecarga

Cuando se sobrecarga, los iones de litio excesivamente intercalados se fijarán de forma permanente en la red cristalina y no podrán volver a liberarse, lo que acortará la duración de la batería.

intolerancia a la descarga excesiva

Durante la sobredescarga, el electrodo desintercala demasiados iones de litio, lo que puede provocar el colapso de la red cristalina y, por lo tanto, acortar la vida útil.

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Batería de metal de litio

La batería de litio es un tipo de batería de almacenamiento de energía que utiliza litio metálico como electrodo. Tiene una energía específica muy alta. Se dividió en baterías desechables y baterías de litio recargables en los primeros días. Sin embargo, después del accidente de las baterías de litio recargables, rara vez se ve en el mercado civil Batería de litio recargable. Las baterías recargables de iones de litio en realidad utilizan la diferencia de concentración de iones de litio para almacenar y descargar energía, y no hay litio metálico en la batería.

El principio de la batería de litio metálico es el mismo que el de la batería seca común. Utiliza litio metálico como electrodo y genera electricidad a través de la corrosión u oxidación del litio metálico.

La diferencia entre la batería de litio de metal y la batería de iones de litio

¡La principal diferencia es que las baterías de litio metálico son baterías desechables y las baterías de iones de litio son baterías de ciclo recargables! El principio de la batería de litio metálico es el mismo que el de la batería seca ordinaria. Utiliza litio metálico como electrodo y genera electricidad a través de la corrosión u oxidación del litio metálico. Será inútil cuando se agote y no se pueda cargar. Las baterías de iones de litio generalmente usan cobaltato de litio como electrodo positivo. El carbono se usa como electrodo negativo, y el electrolito se llena en el medio para formar un canal para la disociación de iones, y se usa un diafragma para separar los electrodos positivo y negativo. para evitar cortocircuitos. Durante la carga, debido a la acción del campo eléctrico, los iones de litio salen del óxido de litio y cobalto, pasan a través de los poros del diafragma en el electrolito y llegan al electrodo negativo para reaccionar con el carbono y formar carburo de litio; el proceso de descarga es lo contrario, y los iones de litio regresan al electrodo positivo.Es el proceso de carga y descarga de las baterías de iones de litio.