Eine Lithiumion-Batterie (manchmal Li-Ion-Batterie oder BEFREIUNGSKAMPF) ist eine Familie von wiederaufladbaren Batterietypen, in denen sich Lithiumionen von der negativen Elektrode bis die positive Elektrode während der Entladung, und zurück bewegen, wenn sie stürmen. Chemie, Leistung, Kosten und Sicherheitseigenschaften ändern sich über Typen LIB. Verschieden von primären Lithiumbatterien (die verfügbar sind) Lithiumion verwenden elektrochemische Zellen eine intercalated Lithiumzusammensetzung als das Elektrode-Material statt metallischen Lithiums.

Lithiumion-Batterien sind in der Verbraucherelektronik üblich. Sie sind einer der populärsten Typen der wiederaufladbaren Batterie für die tragbare Elektronik, mit einer der besten Energiedichten, keiner Speicherwirkung und nur eines langsamen Verlustes der Anklage wenn nicht im Gebrauch. Außer der Verbraucherelektronik, BEFREIT wachsen auch in der Beliebtheit für das militärische, elektrische Fahrzeug und den Raumfahrtanwendungen. Forschung gibt einen Strom von Verbesserungen zur traditionellen BEFREIUNGSKAMPF-Technologie nach, sich auf Energiedichte, Beständigkeit, Kosten und innere Sicherheit konzentrierend.

Anklage und Entladung

Während der Entladung tragen Lithiumionen den Strom von der Verneinung zur positiven Elektrode, durch den nichtwässrigen Elektrolyt und das Separator-Diaphragma.

Während der Aufladung wendet eine Außenquelle der elektrischen Leistung (der stürmende Stromkreis) eine Überspannung (eine höhere Stromspannung, aber von derselben Widersprüchlichkeit) an als das, das durch die Batterie erzeugt ist, den Strom zwingend, in der Rückwartsrichtung zu gehen. Die Lithiumionen wandern dann vom positiven bis die negative Elektrode ab, wo sie eingebettet im porösen Elektrode-Material in einem als Einschaltung bekannten Prozess werden.

Aufbau

Die drei primären funktionellen Bestandteile einer Lithiumion-Batterie sind die negative Elektrode, positive Elektrode und der Elektrolyt. Die negative Elektrode einer herkömmlichen Lithiumion-Zelle wird von Kohlenstoff gemacht. Die positive Elektrode ist ein Metalloxyd, und der Elektrolyt ist ein Lithiumsalz in einem organischen Lösungsmittel. Die elektrochemischen Rollen der Elektroden ändern sich zwischen Anode und Kathode, je nachdem die Richtung des Stroms durch die Zelle fließt.

Das am meisten gewerblich populäre negative Elektrode-Material ist Grafit. Die positive Elektrode ist allgemein eines von drei Materialien: ein layered Oxyd (wie Lithiumkobalt-Oxyd), ein Polyanion (wie Lithiumeisenphosphat), oder ein Spinell (wie Lithiummanganoxid).

Der Elektrolyt ist normalerweise eine Mischung von organischen Karbonaten wie Äthylen-Karbonat oder diethyl Karbonat, das Komplexe von Lithiumionen enthält. Diese nichtwässrigen Elektrolyte verwenden allgemein Nichtkoordinieren-Anion-Salze wie Lithium hexafluorophosphate , Lithium hexafluoroarsenate Monohydrat , Lithium perchlorate , Lithium tetrafluoroborate und Lithium triflate .

Abhängig von Material-Wahlen können sich die Stromspannung, die Kapazität, das Leben und die Sicherheit einer Lithiumion-Batterie drastisch ändern. Kürzlich sind neuartige Architekturen mit der Nanotechnologie verwendet worden, um Leistung zu verbessern.

Reines Lithium ist sehr reaktiv. Es reagiert kräftig mit Wasser, um Lithiumhydroxyd und Wasserstoffbenzin zu bilden. So wird ein nichtwässriger Elektrolyt normalerweise verwendet, und ein gesiegelter Behälter schließt starr Wasser vom Batteriesatz aus.

Lithiumion-Batterien sind teurer als Batterien von NiCd, aber funktionieren über eine breitere Temperaturreihe mit höheren Energiedichten, kleiner und leichter seiend. Sie sind zerbrechlich und so brauchen einen Schutzstromkreis, um Maximalstromspannungen zu beschränken.

Formate

Li-Ion-Zellen sind in verschiedenen Formaten verfügbar, die allgemein in vier Gruppen geteilt werden können:

• Klein zylindrisch (fester Körper ohne Terminals, wie diejenigen, die in Laptop-Batterien verwendet sind)
• Groß zylindrisch (fester Körper mit großen Gewindeterminals)
• Beutel (weicher, flacher Körper, wie diejenigen, die in Mobiltelefonen verwendet sind)
• Prismatisch (halbharter Plastikfall mit großen Gewindeterminals, die häufig in den Traktionssätzen von Fahrzeugen verwendet sind)

Der Mangel am Fall gibt Beutel-Zellen die höchste Energiedichte; jedoch verlangen Beutel-Zellen (und prismatische Zellen) ein Außenmittel der Eindämmung, Vergrößerung zu verhindern, wenn ihr Niveau der Ladungszustand (SOC) hoch ist.

Geschichte

Lithiumbatterien wurden zuerst von M.S. Whittingham jetzt an der Binghamton Universität vorgeschlagen, während man für Exxon in den 1970er Jahren gearbeitet hat. Whittingham hat Titan (II) Sulfid und Lithiummetall als die Elektroden verwendet.

Die umkehrbare Einschaltung im Grafit und Einschaltung in cathodic Oxyde wurden auch bereits in den 1970er Jahren von J.O. Besenhard am TU München entdeckt. Er hat auch die Anwendung als hohe Energiedichte-Lithiumzellen vorgeschlagen. Elektrolyt-Zergliederung und lösende Co-Einschaltung in den Grafit waren strenge Nachteile für das lange Batteriezyklus-Leben.

Primäre Lithiumbatterien, in denen die positive Elektrode von metallischen Lithiumpose-Sicherheitsproblemen gemacht wird. Infolgedessen wurden Lithiumion-Batterien entwickelt, in dem beide Elektroden aus einem materiellen gemacht werden, der Lithiumionen enthält.

1979 hat John Goodenough eine wiederaufladbare Zelle mit der hohen Zellstromspannung in 4V Reihe mit Lithiumkobalt-Oxyd (LiCoO) als die positive Elektrode und das Lithiummetall als die negative Elektrode demonstriert. Diese Neuerung hat das positive Elektrode-Material zur Verfügung gestellt, das gemacht hat, BEFREIT möglich. LiCoO ist ein stabiles positives Elektrode-Material, das als ein Spender von Lithiumionen handelt, was bedeutet, dass er mit einem negativen Elektrode-Material außer Lithiummetall verwendet werden kann. Durch das Ermöglichen des Gebrauches von stabilen und zum Griff leichten negativen Elektrode-Materialien hat LiCoO eine ganze neue Reihe von Möglichkeiten für neuartige wiederaufladbare Batteriesysteme geöffnet.

1977 hat Samar Basu elektrochemische Einschaltung von Lithium im Grafit an der Universität Pennsylvaniens demonstriert. Das hat zur Entwicklung eines bearbeitungsfähigen Lithiums intercalated Grafit-Elektrode an Glockenlaboratorien (LiC6) geführt, um eine Alternative zur Lithiummetallbatterie zur Verfügung zu stellen.

1980 hat Rachid Yazami auch die umkehrbare elektrochemische Einschaltung von Lithium im Grafit demonstriert. Die organischen Elektrolyte verfügbar würden zurzeit während der Aufladung, wenn verwendet, mit einem Grafit negative Elektrode zersetzen, die frühe Entwicklung einer wiederaufladbaren Batterie verhindernd, die das System des Lithiums/Grafits verwendet hat. Yazami hat einen festen Elektrolyt verwendet, um zu demonstrieren, dass Lithium umkehrbar intercalated im Grafit durch einen elektrochemischen Mechanismus sein konnte. Die von Yazami entdeckte Grafit-Elektrode ist zurzeit die meistens verwendete Elektrode in kommerziellen Lithiumion-Batterien.

1983 haben Dr Michael Thackeray, Goodenough und Mitarbeiter Mangan-Spinell als ein Kathode-Material identifiziert. Spinell hat große Versprechung, in Anbetracht seines preisgünstigen, guten elektronischen und Lithiumion-Leitvermögens und dreidimensionaler Struktur gezeigt, die ihm gute Strukturstabilität gibt. Obwohl reiner Mangan-Spinell mit dem Radfahren verwelkt, kann das mit der chemischen Modifizierung des Materials überwunden werden. Mangan-Spinell wird zurzeit in kommerziellen Zellen verwendet.

1985 hat Akira Yoshino eine Prototyp-Zelle mit dem kohlenstoffhaltigen Material gesammelt, in das Lithiumionen als eine Elektrode und Lithiumkobalt-Oxyd (LiCoO) eingefügt werden konnten, der in Luft, als der andere stabil ist. Durch das Verwenden von Materialien ohne metallisches Lithium wurde Sicherheit über Batterien drastisch verbessert, die Lithiummetall verwendet haben. Der Gebrauch von Lithiumkobalt-Oxyd (LiCoO) hat Industrieskala-Produktion ermöglicht, leicht erreicht zu werden.

Das war die Geburt der aktuellen Lithiumion-Batterie.

Moderne Batterien

1991 haben Sony und Asahi Kasei die erste kommerzielle Lithiumion-Batterie veröffentlicht.

1989 haben Goodenough und Arumugam Manthiram der Universität Texas an Austin gezeigt, dass Kathoden, die Polyanionen, z.B, Sulfate enthalten, höhere Stromspannungen erzeugen als Oxyde wegen der induktiven Wirkung des Polyanions.

1996 haben Goodenough, Akshaya Padhi und Mitarbeiter Lithiumeisenphosphat und anderer phospho-olivines (Lithiummetallphosphate mit derselben Struktur so Mineralolivine) identifiziert wie Kathode-Materialien.

2002 und-doch-Ming haben Chiang und seine Gruppe an MIT eine wesentliche Verbesserung in der Leistung von Lithiumbatterien gezeigt, indem sie das Leitvermögen des Materials erhöht haben, indem sie es mit Aluminium, Niobium und Zirkonium lackiert haben. Der genaue Mechanismus, der die Zunahme verursacht, ist das Thema der weit verbreiteten Debatte geworden.

2004 hat Chiang wieder Leistung vergrößert, indem er Eisenphosphatpartikeln von weniger als 100 Nanometern im Durchmesser verwertet hat. Diese verminderte Partikel-Dichte haben fast ein hundertfach, die Fläche der Kathode vergrößert und haben Kapazität und Leistung verbessert. Kommerzialisierung hat zu einem schnellen Wachstum im Markt für die höhere Kapazität geführt, BEFREIT sowie ein Patentverletzungskampf zwischen Chiang und Goodenough.

Bezüglich 2011 sind Lithiumion-Batterien für 66 % aller tragbaren sekundären Batterieverkäufe in Japan verantwortlich.

Elektrochemie

Die drei Teilnehmer in den elektrochemischen Reaktionen in einer Lithiumion-Batterie sind die Anode, die Kathode und der Elektrolyt.

Sowohl die Anode als auch Kathode sind Materialien, in die, und von der Lithium abwandern kann. Während der Einfügung (oder Einschaltung) zieht Lithium in die Elektrode um. Während des Rückprozesses, der Förderung (oder deintercalation), kehrt Lithium zurück. Wenn sich eine lithiumbasierte Zelle entlädt, wird das Lithium aus der Anode herausgezogen und in die Kathode eingefügt. Wenn die Zelle stürmt, kommt die Rückseite vor.

Nützliche Arbeit kann nur herausgezogen werden, wenn Elektronen durch einen geschlossenen Außenstromkreis fließen. Die folgenden Gleichungen sind in Einheiten von Maulwürfen, es möglich machend, den Koeffizienten zu verwenden.

Die positive Elektrode-Halbreaktion (mit der Aufladung vorwärts zu sein), ist:

Die negative Elektrode-Halbreaktion ist:

Die gesamte Reaktion hat seine Grenzen. Überentladung sättigt Lithiumkobalt-Oxyd super, zur Produktion von Lithiumoxyd vielleicht durch die folgende irreversible Reaktion führend:

Überbeladung bis zu 5.2 Volt führt zur Synthese von Kobalt (IV) Oxyd, wie gezeigt, durch die Röntgenstrahl-Beugung

In einer Lithiumion-Batterie werden die Lithiumionen zu und von der Kathode oder Anode, mit dem Übergang-Metall, Kobalt (Co), im oxidieren von zu während der Aufladung transportiert, und von auf während der Entladung reduziert.

})

| 4.2 V

| 220 mA · h/g

| 0.920 Kilowatt · h/kg

| }\

Elektrolyte

Die in der Elektrochemie-Abteilung gegebenen Zellstromspannungen sind größer als das Potenzial, an dem wässrige Lösungen electrolyze können, außerdem ist Lithium zu Wasser deshalb hoch reaktiv, nichtwässrige oder aprotic Lösungen werden verwendet.

Flüssige Elektrolyte in Lithiumion-Batterien bestehen aus Lithiumsalzen, solcher als, oder in einem organischen Lösungsmittel, wie Äthylen-Karbonat, dimethyl Karbonat und diethyl Karbonat. Ein flüssiger Elektrolyt führt Lithiumionen, als ein Transportunternehmen zwischen der Kathode und der Anode handelnd, wenn eine Batterie einen elektrischen Strom durch einen Außenstromkreis passiert. Das typische Leitvermögen des flüssigen Elektrolyts bei der Raumtemperatur ist im Rahmen 10 Millisekunden/Cm (1 S/m), um etwa 30-40 % zunehmend an und durch einen ein bisschen kleineren Betrag an abnehmend

Leider zersetzen sich organische Lösungsmittel leicht auf Anoden während der Aufladung. Jedoch, wenn passende organische Lösungsmittel als der Elektrolyt verwendet werden, zersetzt sich das Lösungsmittel auf der Initiale-Aufladung und formt sich eine feste Schicht hat die feste Elektrolyt-Zwischenphase (SEI) genannt, die elektrisch isoliert, noch stellt genügend ionisches Leitvermögen zur Verfügung. Die Zwischenphase verhindert Zergliederung des Elektrolyts nach der zweiten Anklage. Zum Beispiel wird Äthylen-Karbonat an einer relativ Hochspannung, 0.7 V gegen Lithium zersetzt, und bildet eine dichte und stabile Schnittstelle.

Eine gute Lösung für die Schnittstelle-Instabilität ist die Anwendung einer neuen Klasse von zerlegbaren Elektrolyten, die auf POE (poly (oxyethylene)) gestützt sind, entwickelt von Syzdek u. a. Es kann irgendein (hohes Molekulargewicht) fest sein und in trockenen Li-Polymer-Zellen oder Flüssigkeit (niedriges Molekulargewicht) angewandt werden und in regelmäßigen Li-Ion-Zellen gegolten werden.

Ein anderes Problem, dem Li-Ion-Technologie gegenübersteht, ist Sicherheit. Die in großem Umfang Anwendung von Zellen von Li in Elektrischen Fahrzeugen braucht eine dramatische Abnahme in der Misserfolg-Rate. Eine der Lösungen ist die neuartige auf umgekehrten phasigen zerlegbaren Elektrolyten gestützte Technologie, poröses keramisches mit dem Elektrolyt gefülltes Material verwendend.

Vorteile und Nachteile

Bemerken Sie, dass sowohl Vorteile als auch Nachteile von den Materialien und dem Design abhängen, die die Batterie zusammensetzen. Diese Zusammenfassung widerspiegelt ältere Designs, die Kohlenstoff-Anode, Metalloxydkathoden und Lithiumsalz in einem organischen Lösungsmittel für den Elektrolyt verwenden.

Vorteile

• Großes Angebot an Gestalten und Größen, die effizient die Geräte passen, rasen sie.
• Viel leichter als andere energiegleichwertige sekundäre Batterien.
• Öffnen Sie hoch Stromkreis-Stromspannung im Vergleich mit wässrigen Batterien (wie Leitungssäure, Nickel-Metall hydride und Nickel-Kadmium). Das ist vorteilhaft, weil es den Betrag der Macht vergrößert, die an einem niedrigeren Strom übertragen werden kann.
• Keine Speicherwirkung.
• Selbstentladungsrate von etwa 5-10 % pro Monat, im Vergleich zu mehr als 30 % pro Monat in allgemeinem Nickel-Metall hydride Batterien, etwa 1.25 % pro Monat für die Niedrige Selbstentladung Batterien von NiMH und 10 % pro Monat in Batterien des Nickel-Kadmiums. Gemäß einem Hersteller haben Lithiumion-Zellen (und, entsprechend, "stumme" Lithiumion-Batterien) keine Selbstentladung in der üblichen Bedeutung dieses Wortes. Was aussieht, dass eine Selbstentladung in diesen Batterien ein dauerhafter Verlust der Kapazität ist (sieh Nachteile). Andererseits tun "kluge" Lithiumion-Batterien Selbstentladung wegen des Abflussrohrs des eingebauten Stromspannungsmithörstromkreises.
• Bestandteile sind umweltsmäßig sicher, weil es kein freies Lithiummetall gibt.

Nachteile

Zellleben

• Aufladung von Formen legt innerhalb des Elektrolyts diesen Hemmungsion-Transport ab. Mit der Zeit vermindert sich die Kapazität der Zelle. Die Zunahme im inneren Widerstand reduziert die Fähigkeit der Zelle, Strom zu liefern. Dieses Problem ist in Hochstromanwendungen ausgesprochener. Die Abnahme bedeutet, dass ältere Batterien so viel nicht stürmen wie neue (das Anklagen, dass Zeit Abnahmen proportional verlangt hat).
• Beladen Sie hoch Niveaus, und erhobene Temperaturen (ob von der Aufladung oder umgebenden Luft) beschleunigen Höchstverlust. Aufladung der Hitze wird durch die Kohlenstoff-Anode verursacht (normalerweise ersetzt durch Lithium titanate, der drastisch Schaden von der Aufladung, einschließlich der Vergrößerung und anderen Faktoren reduziert).

Innerer Widerstand

• Der innere Widerstand des Standards (Kobalt) Lithiumion-Batterien ist sowohl im Vergleich zu anderer wiederaufladbarer Chemie wie Nickel-Metall hydride als auch im Vergleich zu Nickel-Kadmium, und LiFePO4 und Lithiumpolymer-Zellen hoch. Innerer Widerstand nimmt sowohl mit dem Radfahren als auch mit Alter zu. Steigender innerer Widerstand veranlasst die Stromspannung an den Terminals, unter der Last zu fallen, die die maximale aktuelle Attraktion reduziert. Schließlich Erhöhung des Widerstands bedeutet, dass die Batterie seit einer entsprechenden Periode nicht mehr funktionieren kann.
• Um größere Geräte wie elektrische Autos anzutreiben, ist das Anschließen vieler kleiner Batterien in einem parallelen Stromkreis wirksamer und effizient als das Anschließen einer einzelnen großen Batterie.

Sicherheitsvoraussetzungen

Wenn überhitzt oder zu viel berechnet, können Li-Ion-Batterien Thermalausreißer und Zellbruch ertragen. In äußersten Fällen kann das zu Verbrennen führen. Tiefe Entladung kann die Zelle kurzschließen, in welchem Fall das Wiederladen unsicher sein würde. Um diese Gefahren zu reduzieren, enthalten Lithiumion-Batteriesätze ausfallsicheres Schaltsystem, das die Batterie schließt, wenn seine Stromspannung außerhalb der sicheren Reihe 3-4.2 V pro Zelle ist. Wenn versorgt, seit langen Zeiträumen kann die kleine aktuelle Attraktion des Schutzschaltsystemes selbst die Batterie unter seiner geschlossenen Stromspannung dränieren; normale Ladegeräte sind dann unwirksam. Viele Typen der Lithiumion-Zelle können sicher unter 0°C nicht beladen werden.

Andere Sicherheitseigenschaften sind in jeder Zelle erforderlich:

• Stilllegungsseparator (für die Übertemperatur)
• Rabaukenhaftes Etikett (für den inneren Druck)
• Öffnung (Druck-Erleichterung)
• Thermalunterbrechung (Überstrom/Überladen)

Diese Geräte besetzen nützlichen Raum innerhalb der Zellen, fügen zusätzliche Punkte des Misserfolgs hinzu und machen irreversibel die Zelle, wenn aktiviert, unbrauchbar. Sie sind erforderlich, weil die Anode Hitze während des Gebrauches erzeugt, während die Kathode Sauerstoff erzeugen kann. Diese Geräte und verbesserte Elektrode-Designs reduzieren die Gefahr des Feuers oder der Explosion/beseitigen.

Diese zeigt Sicherheit Zunahme-Kosten im Vergleich zu Nickel-Metall hydride Batterien, die nur ein Wiederkombinationsgerät des Wasserstoffs/Sauerstoffes (das Verhindern des Schadens wegen des milden Überladens) und eine Aushilfsdruck-Klappe verlangen.

Spezifizierungen und Design

• Spezifische Energiedichte: 150 bis 250 W · h/kg (540 bis 900 kJ/kg)
• Volumetrische Energiedichte: 250 bis 620 W · h/l (900 bis 1900 J/cm ³)
• Spezifische Macht-Dichte: 300 bis 1500 W/kg (20 Sekunden und 285 W · h/l)

Weil Lithiumion-Batterien eine Vielfalt von Kathode- und Anode-Materialien haben können, ändern sich die Energiedichte und Stromspannung entsprechend.

Lithiumion-Batterien mit einer Lithiumeisenphosphatkathode und Grafit-Anode haben eine nominelle Stromspannung des offenen Stromkreises 3.2 V und eine typische stürmende Stromspannung 3.6 V. Die Lithiumoxydkathode des Nickel-Mangan-Kobalt (NMC) mit Grafit-Anoden hat 3.7 V nominelle Stromspannung mit 4.2 V Max-Anklage. Das stürmende Verfahren wird an der unveränderlichen Stromspannung mit dem strombegrenzenden Schaltsystem durchgeführt (d. h., wegen des unveränderlichen Stroms anklagend, bis eine Stromspannung 4.2 V in der Zelle erreicht wird und mit einer unveränderlichen Stromspannung angewandt bis zu den aktuellen Fällen in der Nähe von der Null weitergehend). Gewöhnlich wird die Anklage an 3 % des anfänglichen Anklage-Stroms begrenzt. In der Vergangenheit konnten Lithiumion-Batterien nicht schnell beladen werden und haben mindestens zwei Stunden gebraucht, um völlig zu stürmen. Zellen der aktuellen Generation können in 45 Minuten oder weniger völlig beladen werden. Einige Lithiumion-Varianten können 90 % in nur 10 Minuten erreichen.

Batterieaufladungsverfahren

Die stürmenden Verfahren für einzelne Li-Ion-Zellen und ganzen Li-Ion-Batterien, sind ein bisschen verschieden.

• Eine einzelne Li-Ion-Zelle wird in 2 Stufen beladen:

1. CC
2. LEBENSLAUF

• Eine Li-Ion-Batterie (eine Reihe von Li-Ion-Zellen der Reihe nach) wird in 3 Stufen beladen:

CC

1. Gleichgewicht (nicht erforderlich sobald wird eine Batterie erwogen)

LEBENSLAUF

Bühne 1: CC: Wenden Sie Aufladung des Stroms auf die Batterie an, bis die Stromspannungsgrenze pro Zelle erreicht wird.

Bühne 2: Gleichgewicht: Reduzieren Sie den stürmenden Strom (oder wiederholen Sie die Aufladung periodisch auf und von, den durchschnittlichen Strom zu reduzieren), während die Ladungszustand von individuellen Zellen durch einen balancierenden Stromkreis erwogen wird, bis die Batterie erwogen wird.

Bühne 3: LEBENSLAUF: Wenden Sie eine Stromspannung an, die den maximalen Zellstromspannungszeiten die Zahl von Zellen der Reihe nach zur Batterie gleich ist, weil sich der Strom allmählich asymptotisch zu 0 neigt, bis der Strom unter einer Satz-Schwelle von ungefähr 3 % des anfänglichen unveränderlichen Anklage-Stroms ist.

Schwankungen in Materialien und Aufbau

Die zunehmende Nachfrage nach Batterien hat Verkäufer und Akademiker dazu gebracht sich darauf zu konzentrieren, die Macht-Dichte, Betriebstemperatur, Sicherheit, Beständigkeit zu verbessern, Zeit, Produktionsmacht und Kosten von BEFREIUNGSKAMPF-Lösungen beladend.

Gebrauch-Richtlinien

Die Verlängerung der Batterie packt Leben ein

• Vermeiden Sie tiefe Entladung und stürmen Sie stattdessen öfter zwischen dem Gebrauch, je kleiner die Tiefe der Entladung, desto länger die Batterie dauern wird.
• Vermeiden Sie, die Batterie im vollen entladenen Staat zu versorgen. Da die Batterie Selbstentladung mit der Zeit wird, wird seine Stromspannung allmählich sinken, und wenn es unter der Schwelle der niedrigen Stromspannung ist (2.4 zu 2.9 V/cell, abhängig von der Chemie), kann es nicht mehr beladen werden, weil der Schutzstromkreis (ein Typ der elektronischen Sicherung) es unbrauchbar macht.
• Lithiumion-Batterien sollten kühl behalten werden; sie können in einem Kühlschrank versorgt werden.
• Die Rate der Degradierung von Lithiumion-Batterien ist stark temperaturabhängig; sie, bauen sich viel schneller wenn versorgt oder verwendet bei höheren Temperaturen ab.

Mehrzellgeräte

Li-Ion-Batterien verlangen, dass ein Batterieverwaltungssystem Operation außerhalb der sicheren Bedienungsfläche jeder Zelle (Überbeladung, ungenügende Ladung, sichere Temperaturreihe) verhindert und Zellen erwägt, um SOC-Fehlanpassungen zu beseitigen, bedeutsam Batterieleistungsfähigkeit verbessernd und gesamte Kapazität vergrößernd. Als die Zahl von Zellen und Laststrom-Zunahme nimmt das Potenzial für die Fehlanpassung auch zu. Es gibt zwei Arten der Fehlanpassung im Satz: Ladungszustand (SOC) und Kapazität/Energie ("C/E") Fehlanpassung. Obwohl SOC, jede Problem-Grenze-Satz-Kapazität üblicher ist (mA · h) zur Kapazität der schwächsten Zelle.

Sicherheit

Lithiumion-Batterien können zerspringen, sich entzünden, oder wenn ausgestellt, zur hohen Temperatur explodieren. Das Kurzschließen einer Batterie wird die Zelle veranlassen, heißzulaufen und vielleicht Feuer zu fangen. Angrenzende Zellen können dann heißlaufen und scheitern, vielleicht die komplette Batterie veranlassend, sich zu entzünden oder zu zerspringen. Im Falle eines Feuers kann das Gerät dichten irritierenden Rauch ausstrahlen.

Das Ersetzen des Lithiumkobalt-Oxydkathode-Materials in Lithiumion-Batterien mit einem Lithiummetallphosphat wie Lithiumeisenphosphat, verbessert Zyklus-Zählungen, Bord-Leben und Sicherheit, aber senkt Kapazität. Zurzeit werden diese 'sichereren' Lithiumion-Batterien in elektrischen Autos und anderen Großraumbatterieanwendungen hauptsächlich verwendet, wo Sicherheitsprobleme kritisch sind.

Lithiumion-Batterien enthalten normalerweise Sicherheitsgeräte, um die Zellen vor der Störung zu schützen. Jedoch können Verseuchungsstoffe innerhalb der Zellen diese Sicherheitsgeräte vereiteln.

Rückrufe

Im März 2007 hat Lenovo etwa 205,000 Batterien gefährdet der Explosion zurückgerufen. Im August 2007 hat Nokia mehr als 46 Millionen Batterien gefährdet der Überhitzung und des Explodierens zurückgerufen. Ein solches Ereignis ist in den Philippinen vorgekommen, die einen Nokia N91 einschließen, der die ZWEISEITIGE-5C Batterie verwendet.

Im Dezember 2006 hat Dell etwa 22,000 Laptop-Batterien vom US-Markt zurückgerufen. Etwa 10 Millionen Batterien von Sony, die in Dell, Sony, Apfel, Lenovo/IBM, Panasonic, Toshiba, Hitachi, Fujitsu und Laptops von Sharp verwendet sind, wurden 2006 zurückgerufen. Wie man fand, waren die Batterien gegen die innere Verunreinigung durch Metallpartikeln empfindlich. Unter einigen Verhältnissen konnten diese Partikeln den Separator durchstoßen, ein Kurzschließen verursachend.

Im Oktober 2004 hat Kyocera Wireless zurückgerufen, dass etwa 1 Million Mobiltelefonbatterien Fälschungen identifiziert haben.

Transportbeschränkungen

Im Januar 2008 hat die USA-Abteilung des Transports entschieden, dass Passagiere auf dem kommerziellen Flugzeug Lithiumbatterien in ihrem aufgegebenen Gepäck tragen konnten, wenn die Batterien in einem Gerät installiert werden. Typen von durch diese Regel betroffenen Batterien sind diejenigen, die Lithium, einschließlich des Li-Ions, des Lithiumpolymers und der Lithiumkobalt-Oxydchemie enthalten. Lithiumion-Batterien, die mehr enthalten als gleichwertiger Lithiuminhalt (ELC), sind von der Regel freigestellt und werden im Luftreisen verboten. Diese Beschränkung reduziert außerordentlich die Chancen des Batteriekurzschließens und Verursachens eines Feuers.

Zusätzlich kann eine begrenzte Zahl von Ersatzbatterien im Handgepäck transportiert werden. Solche Batterien müssen in ihrem ursprünglichen Schutzverpacken oder in individuellen Behältern oder Plastikbeuteln gesiegelt werden.

Einige Postregierungen schränken das Luftverschiffen (einschließlich EMS) von Lithium und Lithiumion-Batterien und Produkten ein, die diese enthalten (zum Beispiel: Laptops, Mobiltelefone). Unter diesen Ländern und Gebieten sind Hongkong, Australien und Japan.

Forschung

Forscher arbeiten, um die Macht-Dichte, Sicherheit zu verbessern, Zyklus, Kosten und andere Eigenschaften dieser Batterien wieder zu laden.

Halbleiterdesigns haben das Potenzial, um dreimal die Energiedichte von typischen 2011-Lithiumion-Batterien an der weniger als Hälfte der Kosten pro mit dem Kilowatt stündigen zu liefern. Diese Annäherung beseitigt Binder, Separatoren und flüssige Elektrolyte. Durch das Beseitigen von diesen,

"Sie können um 95 % der theoretischen Energiedichte der aktiven Materialien herumkommen."

Frühere Proben mit dieser Technologie sind auf Kostenbarrieren gestoßen, weil die Vakuumabsetzungstechnologie der Industrie von Halbleiter 20-30mal zu viel gekostet hat. Der neue Prozess legt Filme der Halbleiter-Qualität von einer Lösung ab. Die nanostructured Filme wachsen direkt auf einem Substrat und dann folgend aufeinander. Der Prozess erlaubt das Unternehmen "Spray-Farbe eine Kathode, dann ein Separator/Elektrolyt, dann die Anode. Es kann geschnitten und in verschiedenen Form-Faktoren aufgeschobert werden.

Siehe auch

• Batterie des Kalium-Ions
• Batterie von Nanowire

Referenzen

Links

Nachrichten

• Argonne öffnet Kapitel in der Batterieforschung - Lithiumluft. Argonne Nationales Laboratorium. Presseinformation. Am 14. September 2009.
• Die nanowire Batterie von Stanford hält 10mal die Anklage von vorhandenen. Bericht von Stanford, am 18. Dezember 2007. Presseinformation.
• Forscher von Spheric Technologies und Arizoner Staatlicher Universität Beschreiben Hauptfortschritte im Gebrauch von Mikrowellen, um Schlüssellithiumion-Batteriematerialien Zu erzeugen; vorliegende Studien an MS&T '10 Konferenz, am 17-21 Oktober. Spheric Technologies. Presseinformation. Am 18. Oktober 2010.