Batterie agli ioni di litio

Per lungo tempo, un accumulatore di acido è stato l'unico dispositivo in grado di fornire oggetti e meccanismi autonomi con corrente elettrica. Nonostante la grande corrente massima e la minima resistenza interna, tali batterie presentavano una serie di svantaggi che ne limitavano l'uso in dispositivi che consumavano una grande quantità di elettricità o in spazi chiusi. A questo proposito, le batterie agli ioni di litio sono prive di molte qualità negative dei loro predecessori, sebbene presentino degli svantaggi.

Che cos'è una batteria agli ioni di litio

Le prime batterie al litio sono apparse 50 anni fa. Tali prodotti erano una normale batteria in cui era installato un anodo al litio per aumentare il livello di potenza. Tali prodotti presentavano caratteristiche operative molto elevate, ma uno degli svantaggi più gravi era l'elevata probabilità di accensione del litio durante il surriscaldamento del catodo. Data questa caratteristica, nel tempo gli scienziati hanno sostituito l'elemento puro con ioni metallici, aumentando notevolmente la sicurezza.

Le moderne batterie agli ioni di litio sono molto affidabili e in grado di resistere a numerosi cicli di carica-scarica. Hanno un effetto memoria minimo e un peso relativamente basso. Grazie a queste proprietà, una batteria al litio è ampiamente utilizzata in molti dispositivi. Il prodotto può essere utilizzato come batteria, sotto forma di batterie per elettrodomestici, nonché come fonte di trazione ad alta efficienza elettrica.

Oggi, tali dispositivi presentano diversi svantaggi:

• alto costo;
• non mi piacciono gli scarichi profondi;
• può morire a basse temperature;
• perdere capacità in caso di surriscaldamento.

Come analoghi più avanzati puoi trovare polimero di litio o titanato di litio batterie, ma costano molto di più.

Come è la produzione di batterie agli ioni di litio

Le batterie agli ioni di litio sono prodotte in più fasi:

1. La fabbricazione di elettrodi.
2. Combinazione di elettrodi in una batteria.
3. Installazione della scheda di protezione.
4. Installare la batteria nella custodia.
5. Riempimento di elettroliti.
6. Test e ricarica.

In tutte le fasi della produzione, devono essere seguite le tecnologie e le misure di sicurezza, che alla fine consentono di ottenere un prodotto di qualità.

Come catodo nelle batterie agli ioni di litio, viene utilizzata una lamina con una sostanza depositata sulla sua superficie contenente litio.

È possibile utilizzare i seguenti composti di litio, a seconda dello scopo della batteria:

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

Nella produzione di fonti cilindriche di potenza di dimensioni AA e AAA, l'elettrodo principale è attorcigliato in un rotolo, che è separato dall'anodo da un separatore. Con una vasta area del catodo, il cui film ha uno spessore minimo, è possibile ottenere un'alta intensità energetica del prodotto.

Il principio di funzionamento e la batteria agli ioni di litio del dispositivo

La batteria agli ioni di litio funziona come segue:

1. Quando viene fornita una corrente elettrica costante ai contatti della batteria, i cationi di litio si spostano nel materiale anodico.
2. Durante la scarica, gli ioni litio lasciano l'anodo e penetrano nel dielettrico fino a una profondità di 50 nm.

Nella "vita" di una batteria agli ioni di litio, tali cicli possono arrivare fino a 3.000, mentre la batteria può emettere quasi tutta la corrente elettrica accumulata durante la carica.Lo scarico profondo non porta all'ossidazione delle piastre, il che distingue favorevolmente tali prodotti rispetto alle batterie acide.

Non tutte le batterie agli ioni di litio tollerano bene le scariche profonde. Se una tale batteria è installata nel telefono o nella fotocamera (tipo AAA), quando la batteria è completamente scarica, la scheda del controller bloccherà la possibilità di caricare la batteria per motivi di sicurezza, quindi non può essere caricata senza un caricatore speciale. Se si tratta di una batteria al litio per trazione per un motore fuoribordo, una scarica profonda non sarà affatto spaventosa.

A differenza delle batterie a dito, le batterie complesse sono costituite da più fonti separate di elettricità collegate in parallelo o in serie. Il metodo di connessione dipende da quale indicatore di elettricità deve essere aumentato.

Dimensioni e tipi di batterie agli ioni di litio

Le batterie agli ioni di litio sono molto diffuse. Tali fonti di corrente elettrica sono utilizzate in vari dispositivi domestici, gadget e persino automobili. Inoltre, vengono prodotte batterie industriali agli ioni di litio, che hanno una grande capacità e alta tensione. I più popolari sono i seguenti tipi di batterie al litio:

Le prime due cifre di tali designazioni indicano il diametro del prodotto, la seconda coppia - la lunghezza. L'ultimo “0” viene impostato se le batterie sono cilindriche.

Oltre alle batterie cilindriche, l'industria produce anche batterie del tipo "corona"Tensione 9 V e potenti batterie industriali con una tensione di 12 V, 24 V, 36 V e 48 V.

A seconda degli elementi aggiunti al prodotto, sulla custodia della batteria potrebbero apparire i seguenti segni:

• ICR - contenente cobalto;
• IMR - - - - manganese;
• INR - - - - nichel e manganese;
• NCR - - - - nichel e cobalto.

Le batterie al litio differiscono non solo per dimensioni e additivi chimici, ma principalmente per capacità e tensione. Questi due parametri determinano la possibilità del loro uso in vari tipi di apparecchi elettrici.

Dove vengono utilizzate le batterie agli ioni di litio?

Le batterie agli ioni di litio non hanno alternative in cui è necessaria una batteria in grado di erogare elettricità a volume quasi completo e di effettuare un gran numero di cicli di carica / scarica senza ridurre la capacità. Il vantaggio di tali dispositivi è il loro peso relativamente basso, poiché non è necessario utilizzare griglie di piombo in tali dispositivi.

Date le elevate prestazioni, tali prodotti possono essere utilizzati:

1. Come batterie di avviamento. Le batterie al litio per auto stanno diventando più economiche ogni anno, grazie a nuovi sviluppi che possono ridurre i costi di produzione. Sfortunatamente, il prezzo di tali batterie può essere molto elevato, motivo per cui molti proprietari di auto non possono permettersi una simile batteria. Gli svantaggi delle batterie agli ioni di litio includono un significativo calo di potenza a temperature inferiori a meno 20 gradi, quindi il funzionamento di tali prodotti nelle regioni settentrionali sarà impraticabile.
2. Come dispositivi di trazione. A causa del fatto che le batterie agli ioni di litio portano facilmente una scarica profonda, vengono spesso utilizzate come trazione per i motori elettrici delle imbarcazioni. Se la potenza del motore non è troppo grande, una carica è sufficiente per 5-6 ore di funzionamento continuo, il che è abbastanza per pescare o fare una gita in barca. Le batterie agli ioni di litio per trazione sono installate su varie apparecchiature di carico (stacker elettrici, carrelli elevatori elettrici) che operano in spazi chiusi.
3. Negli elettrodomestici Le batterie agli ioni di litio sono utilizzate in vari dispositivi domestici anziché nelle batterie standard. Tali prodotti hanno una tensione di 3,6 V - 3,7 V, ma ci sono modelli che possono sostituire una normale batteria al sale o alcalina con 1,5 Volt.Puoi anche incontrare batterie 3v (15270, CR2), che può essere installato invece di 2 batterie standard.

Tali prodotti sono utilizzati principalmente in potenti dispositivi in ​​cui le batterie al sale convenzionali si scaricano molto rapidamente.

Istruzioni per l'uso della batteria agli ioni di litio

La durata di una batteria al litio è influenzata da molti fattori, la cui conoscenza aumenterà in modo significativo la risorsa. Quando si utilizza questo tipo di batteria, è necessario:

1. Cerca di non far scaricare completamente la batteria. Nonostante l'elevata resistenza della batteria a un tale impatto, è consigliabile non spremere tutti i "succhi" da esso. Prestare particolare attenzione quando si utilizzano tali batterie con UPS e motori elettrici ad alta potenza. Se si è verificata una scarica completa della batteria, è necessario ripristinarla immediatamente, ovvero collegarla a un caricabatterie speciale. È inoltre possibile ricaricare la batteria dopo un lungo soggiorno in uno stato di scarica profonda, per il quale è necessario effettuare una ricarica di alta qualità per 12 ore, quindi scaricare la batteria.
2. Non sovraccaricare. Il sovraccarico influisce negativamente sulle prestazioni del prodotto. Il controller integrato non è sempre in grado di spegnere la batteria in tempo, soprattutto quando la ricarica viene effettuata in una cella frigorifera.

Oltre a sovraccaricare e scaricare eccessivamente, la batteria deve essere protetta da eccessive influenze meccaniche, che possono portare a depressurizzazione del case e incendi ai componenti interni della batteria. Per questo motivo, vi è il divieto di spedizione di batterie in cui il contenuto di litio puro supera 1 g.

Come conservare le batterie agli ioni di litio

Se è necessario conservare a lungo le batterie agli ioni di litio, per ridurre al minimo l'impatto negativo sui prodotti, è necessario attenersi alle seguenti raccomandazioni:

1. Conservare il prodotto solo in un luogo fresco e asciutto.
2. La batteria deve essere rimossa dal dispositivo elettrico.
3. La batteria deve essere caricata prima della conservazione. La tensione minima alla quale non si formano i processi di corrosione interna è pari a 2,5 volt per 1 cella.

Data la piccola autoscarica di tali batterie, è possibile conservare la batteria in questo modo per diversi anni, ma durante questo periodo la capacità della cella diminuirà inevitabilmente.

Smaltimento delle batterie agli ioni di litio

Le batterie agli ioni di litio contengono sostanze pericolose per la salute, quindi in nessun caso devono essere smontate a casa. Una volta esaurita la batteria, è necessario restituirla per un'ulteriore elaborazione. Nei centri di accoglienza specializzati, è possibile ricevere una compensazione monetaria per una vecchia batteria al litio, poiché tali prodotti contengono elementi costosi che possono essere riutilizzati.