Tipos y diferencias en la química de las baterías de iones de litio

Tipos y diferencias en la química de las baterías de iones de litio

Este artículo examinará el principio de funcionamiento de las baterías de iones de litio desde el punto de vista químico, distinguiendo la diferencia entre química de las baterías de iones de litio y la química de otras baterías, y el papel de los elementos químicos de las baterías de iones de litio.
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La batería más popular y utilizada en química es la de iones de litio. Al ser una opción versátil y adecuada para muchos, las de iones de litio se han convertido en un elemento importante de la electrónica de consumo y las aplicaciones, y se utilizan ampliamente en teléfonos inteligentes, ordenadores portátiles y tabletas, junto con vehículos de carga eléctrica y sistemas de almacenamiento.

¿Cuál es la química de las baterías más popular?

¿En qué se basan las baterías de iones de litio?

El principio de funcionamiento de la batería de iones de litio es básicamente el mismo. Diferentes materiales catódicos no provocan diferencias esenciales en la reacción de la pila. La carga y descarga de la pila consiste en el movimiento de iones de litio en el electrolito, con el fin de almacenar o liberar energía eléctrica.

Tomemos LiCoO2 como ejemplo, la reacción de la batería de iones de litio durante la carga es:

Reacción catódica: LiCoO2==Li (1-x) CoO 2 + XLi + + Xe-

Reacción anódica: 6C + XLi + + Xe- = Lix C 6

Reacción total: LiCoO2 + 6C = Li (1-x) CoO 2 + Lix C 6

Batería LiFePO4 Reacción química del grupo Ec

Reacción catódica: ¿LiFePO4? Li1-xFePO4+xLi++xe-

Reacción anódica: xLi + + xe- + 6C?LixC6

Tipo de reacción total: LiFePO4 + 6 xC?Li1-xFePO4+LixC6

En el níquel-cobalto-manganeso batería ternaria de litio materiales, los principales estados de valencia de los tres elementos son + 2 de valencia, + 3 de valencia y + 4 de valencia, respectivamente, y el Ni es el principal elemento activo. La reacción y la transferencia de carga durante la carga son las siguientes:

Reacción ctódica: LiMO 2- -Li1-xMO 2 + xLi + + xe-

Reacción anódica: nC + xLi + + xe- -LixCn

Reacción total de la batería: LiMO 2 + nC- -Li1-xMO 2 + LixCn

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El elemento importante de la química de los iones de litio

En la química de las baterías de iones de litio, el litio es un importante elemento metálico, derivado del griego lithos, que significa "piedra". El litio natural tiene dos nucleidos: litio-6 y litio-7. El litio metálico es un metal ligero de color blanco plateado; punto de fusión 180,54°C, punto de ebullición 1342°C, densidad 0,534 g/cm³ y dureza 0,6. Es el más ligero de todos los elementos metálicos.

Diferentes tipos de química de iones de litio

Existen varios tipos de baterías de iones de litio.

Óxido de litio y cobalto:

Ofrece una alta densidad energética, pero tiene limitaciones de estabilidad térmica y seguridad. A su cátodo se añaden níquel y aluminio como elementos adicionales. La batería NCA tiene una alta densidad energética de 200 a 260Wh / kg y un valor nominal de voltaje de la batería de iones de litio de 3,6 V.

Fosfato de hierro y litio:

El fosfato de litio y hierro es conocido por su estabilidad térmica, sus amplias medidas de seguridad y su ciclo de vida largo y ampliable basado en un mantenimiento regular. Tiene una densidad energética ligeramente inferior a la del LiCoO2, pero es menos propenso al embalamiento térmico y suele utilizarse en aplicaciones que dan prioridad a la seguridad.

Óxido de litio y manganeso:

El óxido de litio y manganeso ofrece un equilibrio entre el consumo y el gasto de energía y la consiguiente seguridad y coste relacionados con su mantenimiento. Tiene una densidad energética menor que el LiCoO2, pero proporciona una mejor estabilidad térmica y puede encontrarse en electrónica de consumo y herramientas eléctricas.

Óxido de litio-níquel-manganeso-cobalto (NMC):

Las proporciones habituales son 60%, 20% y 20%, respectivamente. Las características de la pila pueden modificarse variando la proporción de cada elemento para obtener una mayor densidad específica de energía o una mayor potencia específica.

Titanato de litio (LTO):

También conocida como titanato de litio, la batería utiliza nanotecnología avanzada en su ánodo. A diferencia de otras baterías que utilizan grafito, el ánodo de la LTO está hecho de titanato de litio, un material muy poroso con 33 veces más superficie por gramo que el carbono.
Qué-batería-de-ion-litio-es-mejor

¿Qué tipo de batería de iones de litio es mejor?

La elección de la "mejor" batería de iones de litio depende de los requisitos de la aplicación. Las distintas químicas de las baterías de iones de litio ofrecen diferentes ventajas y desventajas en cuanto a densidad de energía, capacidad de potencia, seguridad, vida útil, coste y otros factores. He aquí algunas consideraciones para diferentes escenarios:

Densidad energética:

La química del óxido de litio y cobalto (LiCoO2) ofrece una de las mayores densidades energéticas específicas si la alta densidad de energía es una prioridad. Sin embargo, es menos estable y puede ser propensa al desbordamiento térmico en determinadas condiciones. NMC como química de la batería de iones de litio también tienen una ventaja en la densidad de energía, por lo que TYCORUN ENERGY utiliza esta batería como una batería para la estación de intercambio de baterías de la motocicleta.

Capacidad de potencia:

La química del titanato de litio (Li4Ti5O12) es excelente para aplicaciones que requieren una alta potencia de salida debido a su excelente capacidad de velocidad y características de carga rápida. La química del fosfato de litio y hierro (LiFePO4) también es conocida por su gran capacidad de potencia.

Ciclo de vida:

La química del fosfato de litio y hierro (LiFePO4) tiene una excelente vida útil, con miles de ciclos de carga y descarga posibles antes de que se produzca una degradación significativa de la capacidad. Se utiliza habitualmente en aplicaciones que requieren ciclos de larga duración, como las motocicletas eléctricas y los sistemas de almacenamiento de energía. TYCORUN ENERGY ofrece esta batería de ión litio para motocicletas a los usuarios habituales de motocicletas. Para obtener más información, no dude en ponerse en contacto con Contacto.

Las distintas baterías de iones de litio tienen características diferentes. La naturaleza de la batería depende de la composición química interna. Cada reacción química de las baterías de iones de litio tiene sus ventajas e inconvenientes. Por tanto, el coste, el rendimiento y el peso del producto pueden seleccionarse en función de las características de la composición química.

¿En qué se diferencia una batería de iones de litio de otras baterías?

Las baterías de iones de litio difieren de otros tipos de baterías en varios aspectos clave:

Densidad energética:

La química de las baterías de iones de litio suele tener mayor densidad energética que otros tipos de baterías. Esto significa que el almacenamiento de energía puede producirse en un paquete portátil más ligero y cómodo.

Recargabilidad:

Una de las características de la batería de iones de litio es que se puede recargar. Esto hace que estas baterías sean más rentables y respetuosas con el medio ambiente que las desechables.

Autodescarga:

La autodescarga es un fenómeno irreversible de las baterías. Sin embargo, a partir de los materiales químicos de las baterías de iones de litio, las baterías de iones de litio tienen menos rendimiento de autodescarga que otras baterías, por lo que la tasa de autodescarga es baja.

Efecto memoria:

Las reacciones químicas de las baterías de iones de litio tienen ventajas sobre otras baterías, como que la vulcanización de las baterías de plomo-ácido provoca un efecto de memoria de la capacidad de la batería, y que las baterías de iones de litio no tienen efecto de memoria.

Cómo funciona la química de las baterías recargables

¿Cómo funciona la química de las pilas recargables?

Las pilas recargables, incluidas las de iones de litio, funcionan mediante reacciones electroquímicas entre los electrodos de la pila y el electrolito. Aquí tienes una visión general de cómo funciona la química de las pilas recargables:

Este ciclo de carga-descarga puede repetirse varias veces, lo que permite recargar y descargar la pila. Las pilas desechables y las recargables difieren en la utilización de materiales para acomodar el movimiento reversible.

¿Cómo afecta la química de las baterías de iones de litio al rendimiento?

La química de las baterías de iones de litio influye significativamente en sus características de rendimiento. Diversos materiales y sus composiciones y estructuras influyen en varios aspectos del rendimiento y la salud de la batería. Estos son algunos de los principales factores de rendimiento afectados por la química de las baterías de iones de litio:

Densidad energética:

La química específica de la batería de iones de litio y la composición del cátodo y ánodo de batería de iones de litio Los materiales son cruciales para determinar la densidad energética. Las baterías de mayor densidad energética pueden permitir un funcionamiento más prolongado en dispositivos portátiles y vehículos.

Ciclo de vida:

La vida útil de una batería se refiere al número de ciclos de carga-descarga a los que puede someterse manteniendo un determinado nivel de capacidad. La química de los materiales del electrodo y la estabilidad del electrolito afectan a la vida útil de la batería. Las baterías con ciclos de vida más largos permiten una mayor durabilidad y capacidad de recarga antes de que se produzca una degradación significativa de la capacidad.

Temperatura de funcionamiento:

La química de las baterías de iones de litio puede mostrar diferentes comportamientos a distintos rangos de temperatura. Algunos productos químicos pueden experimentar una degradación del rendimiento o una reducción de la capacidad a temperaturas extremas. La elección del material de los electrolitos influye en su capacidad para funcionar con cambios significativos de temperatura.

Conclusión

Química de la batería de iones de litio está bien investigado, probado y aprobado para convertirse en una de las mejores opciones de baterías disponibles en la actualidad. Y hay muchos tipos de selección de química de la batería de litio, de acuerdo con la introducción anterior para elegir.

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