Baterías de iones de litio

Durante mucho tiempo, un acumulador de ácido fue el único dispositivo capaz de proporcionar objetos y mecanismos autónomos con corriente eléctrica. A pesar de la gran corriente máxima y la resistencia interna mínima, tales baterías tenían una serie de desventajas que limitaban su uso en dispositivos que consumían una gran cantidad de electricidad o en espacios cerrados. En este sentido, las baterías de iones de litio carecen de muchas cualidades negativas de sus predecesoras, aunque tienen inconvenientes.

¿Qué es una batería de iones de litio?

Las primeras baterías de litio aparecieron hace 50 años. Dichos productos eran una batería ordinaria en la que se instalaba un ánodo de litio para aumentar el nivel de potencia de salida. Dichos productos tenían características operativas muy altas, pero uno de los inconvenientes más serios era la alta probabilidad de ignición del litio durante el sobrecalentamiento del cátodo. Dada esta característica, los científicos han reemplazado con el tiempo el elemento puro con iones metálicos, lo que ha resultado en una seguridad significativamente mayor.

Las baterías modernas de iones de litio son muy confiables y capaces de soportar una gran cantidad de ciclos de carga y descarga. Tienen un efecto mínimo de memoria y un peso relativamente bajo. Debido a estas propiedades, una batería de litio se usa ampliamente en muchos dispositivos. El producto puede usarse como batería, en forma de baterías para electrodomésticos, así como una fuente de electricidad de tracción altamente eficiente.

Hoy, tales dispositivos tienen varias desventajas:

• alto costo;
• no me gustan las descargas profundas;
• puede morir a bajas temperaturas;
• perder capacidad al sobrecalentarse.

Como análogos más avanzados puedes encontrar polímero de litio o titanato de litio baterías, pero cuestan mucho más.

¿Cómo es la producción de baterías de iones de litio?

Las baterías de iones de litio se producen en varias etapas:

1. La fabricación de electrodos.
2. Combinando electrodos en una batería.
3. Instalación de la placa de protección.
4. Instale la batería en la caja.
5. Relleno de electrolitos.
6. Pruebas y carga.

En todas las etapas de producción, se deben seguir medidas tecnológicas y de seguridad, lo que en última instancia le permite obtener un producto de calidad.

Como cátodo en las baterías de iones de litio, se utiliza una lámina con una sustancia que contiene litio depositado en su superficie.

Se pueden usar los siguientes compuestos de litio, dependiendo del propósito de la batería:

• LiCoO2;
• LiFePO4;
• LiNiO2;
• LiMn2O4.

En la fabricación de fuentes de energía cilíndricas de tamaños AA y AAA, el electrodo principal se retuerce en un rollo, que está separado del ánodo por un separador. Con una gran área del cátodo, cuya película tiene un espesor mínimo, es posible lograr una alta intensidad de energía del producto.

El principio de funcionamiento y la batería de iones de litio del dispositivo

La batería de iones de litio funciona de la siguiente manera:

1. Cuando se suministra una corriente eléctrica constante a los contactos de la batería, los cationes de litio se mueven hacia el material del ánodo.
2. Durante la descarga, los iones de litio salen del ánodo y penetran en el dieléctrico a una profundidad de 50 nm.

En la "vida útil" de una batería de iones de litio, dichos ciclos pueden ser de hasta 3.000, mientras que la batería puede emitir casi toda la corriente eléctrica acumulada durante la carga.La descarga profunda no conduce a la oxidación de las placas, lo que distingue favorablemente dichos productos en comparación con las baterías ácidas.

No todas las baterías de iones de litio toleran bien las descargas profundas. Si dicha batería está instalada en el teléfono o la cámara (como AAA), cuando la batería está muy descargada, la placa del controlador bloqueará la posibilidad de cargar la batería por razones de seguridad, por lo tanto, no se puede cargar sin un cargador especial. Si se trata de una batería de litio de tracción para un motor fueraborda, entonces una descarga profunda no la asustará en absoluto.

A diferencia de las baterías tipo dedo, las baterías complejas consisten en varias fuentes de electricidad separadas conectadas en paralelo o en serie. El método de conexión depende de qué indicador de electricidad debe aumentarse.

Tamaños y tipos de baterías de iones de litio

Las baterías de iones de litio están muy extendidas. Dichas fuentes de corriente eléctrica se utilizan en diversos dispositivos domésticos, aparatos e incluso automóviles. Además, se fabrican baterías industriales de iones de litio, que tienen una gran capacidad y alto voltaje. Los más populares son los siguientes tipos de baterías de litio:

Los primeros dos dígitos de tales designaciones indican el diámetro del producto, el segundo par, la longitud. El último "0" se establece si las baterías son cilíndricas.

Además de las baterías cilíndricas, la industria también produce baterías del tipo "Krone"Voltaje de 9v y baterías industriales potentes con un voltaje de 12v, 24v, 36v y 48v.

Dependiendo de los elementos que se agreguen al producto, las siguientes marcas pueden aparecer en la caja de la batería:

• ICR - que contiene cobalto;
• IMR - - - - manganeso;
• INR - - - - níquel y manganeso;
• NCR - - - - níquel y cobalto.

Las baterías de litio difieren no solo en tamaño y aditivos químicos, sino principalmente en capacidad y voltaje. Estos dos parámetros determinan la posibilidad de su uso en varios tipos de aparatos eléctricos.

¿Dónde se usan las baterías de iones de litio?

Las baterías de iones de litio no tienen alternativa donde necesita una batería capaz de suministrar electricidad en un volumen casi completo y realizar una gran cantidad de ciclos de carga / descarga sin reducir la capacidad. La ventaja de tales dispositivos es su peso relativamente bajo, porque no hay necesidad de utilizar rejillas de plomo en dichos dispositivos.

Dadas las características de alto rendimiento, tales productos pueden usarse:

1. Como baterías de arranque. Las baterías de litio para automóviles se vuelven más baratas cada año, gracias a los nuevos desarrollos que pueden reducir los costos de producción. Desafortunadamente, el precio de tales baterías puede ser muy alto, por lo que muchos propietarios de automóviles no pueden pagar una batería de este tipo. Las desventajas de las baterías de iones de litio incluyen una caída significativa de la energía a temperaturas inferiores a menos 20 grados, por lo que el funcionamiento de dichos productos en las regiones del norte será poco práctico.
2. Como dispositivos de tracción. Debido al hecho de que las baterías de iones de litio transportan fácilmente una descarga profunda, a menudo se usan como tracción para motores eléctricos de barcos. Si la potencia del motor no es demasiado grande, entonces una carga es suficiente para 5-6 horas de operación continua, que es suficiente para pescar o hacer un viaje en bote. Las baterías de iones de litio de tracción se instalan en varios equipos de carga (apiladores eléctricos, carretillas elevadoras eléctricas) que funcionan en espacios cerrados.
3. En electrodomésticos. Las baterías de iones de litio se usan en varios dispositivos domésticos en lugar de baterías estándar. Dichos productos tienen un voltaje de 3.6v - 3.7v, pero hay modelos que pueden reemplazar una batería de sal o alcalina normal con 1.5 voltios.También puedes encontrar baterías de 3v (15270, CR2), que se puede instalar en lugar de 2 baterías estándar.

Dichos productos se utilizan principalmente en dispositivos potentes en los que las baterías de sal convencionales se descargan muy rápidamente.

Instrucciones de funcionamiento de la batería de iones de litio

La vida útil de una batería de litio está influenciada por muchos factores, cuyo conocimiento aumentará significativamente el recurso. Cuando use este tipo de batería, debe:

1. Trate de no dejar que la batería se agote por completo. A pesar de la alta resistencia de la batería a tal impacto, es aconsejable no exprimirle todos los "jugos". Se debe tener especial cuidado al operar dichas baterías con UPS y motores eléctricos de alta potencia. Si se produce una descarga completa de la batería, es necesario revivirla inmediatamente, es decir, conectarla a un cargador especial. También puede recargar la batería después de una larga estancia en un estado de descarga profunda, para lo cual es necesario realizar una carga de alta calidad durante 12 horas, luego descargar la batería.
2. No sobrecargue. La sobrecarga afecta negativamente el rendimiento del producto. El controlador incorporado no siempre puede apagar la batería a tiempo, especialmente cuando la carga se realiza en una habitación fría.

Además de la sobrecarga y la sobredescarga, la batería debe protegerse de las influencias mecánicas excesivas, lo que puede conducir a la despresurización de la carcasa y al fuego de los componentes internos de la batería. Por esta razón, existe una prohibición sobre el envío de baterías en las que el contenido de litio puro excede 1 g.

Cómo almacenar baterías de iones de litio

Si es necesario almacenar a largo plazo las baterías de iones de litio, para minimizar el impacto negativo en los productos, debe cumplir con las siguientes recomendaciones:

1. Almacene el producto solo en un lugar fresco y seco.
2. La batería debe retirarse del dispositivo eléctrico.
3. La batería debe cargarse antes de su conservación. El voltaje mínimo al que no se formarán los procesos de corrosión interna es igual a 2.5 voltios por 1 celda.

Dada la pequeña autodescarga de tales baterías, es posible almacenar la batería de esta manera durante varios años, pero durante este período la capacidad de la celda disminuirá inevitablemente.

Eliminación de baterías de iones de litio.

Las baterías de iones de litio contienen sustancias peligrosas para la salud, por lo que en ningún caso deben desmontarse en casa. Una vez que la batería se agota, debe devolverse para su posterior procesamiento. En los centros de recepción especializados, puede recibir una compensación monetaria por una batería de litio vieja, porque dichos productos contienen elementos costosos que pueden reutilizarse.