Tipos e diferenças na química das baterias de iões de lítio
Este artigo analisa o princípio de funcionamento das baterias de iões de lítio do ponto de vista químico, distinguindo a diferença entre química das pilhas de iões de lítio e outra química das pilhas, e o papel dos elementos químicos das pilhas de iões de lítio.
Índice
Qual é a química mais popular das pilhas?
A bateria mais popular e mais utilizada na química é a de iões de lítio. Sendo uma opção versátil e adequada para muitos, as baterias de iões de lítio tornaram-se um elemento importante na eletrónica de consumo e nas aplicações, sendo amplamente utilizadas em smartphones, computadores portáteis e tablets, bem como em veículos com carga eléctrica e sistemas de armazenamento.
Qual é o princípio de funcionamento das baterias de iões de lítio?
O princípio de funcionamento da bateria de iões de lítio é basicamente o mesmo. Diferentes materiais catódicos não conduzem a diferenças essenciais na reação da pilha. A carga e descarga da pilha é o movimento dos iões de lítio no eletrólito, de modo a armazenar ou libertar energia eléctrica.
Tomando o LiCoO2 como exemplo, a reação da bateria de iões de lítio durante o carregamento é:
Reação total: LiCoO2 + 6C = Li (1-x) CoO 2 + Lix C 6
Bateria LiFePO4 Grupo de reação química Eq
Reação catódica: LiFePO4? Li1-xFePO4+xLi++xe-
Reação anódica: xLi + + xe- + 6C?LixC6
Tipo de reação total: LiFePO4 + 6 xC?Li1-xFePO4+LixC6
No sector do níquel-cobalto-manganês pilha de lítio ternária os principais estados de valência dos três elementos são + 2 de valência, + 3 de valência e + 4 de valência, respetivamente, e o Ni é o principal elemento ativo. A reação e a transferência de carga durante a carga são as seguintes:
Reação total da bateria: LiMO 2 + nC- -Li1-xMO 2 + LixCn
O elemento importante da química do ião de lítio
Na química das baterias de iões de lítio, o lítio é um importante elemento metálico, derivado do grego lithos, que significa "pedra". O lítio natural tem dois nuclídeos: lítio-6 e lítio-7. O lítio metálico é um metal leve de cor branca prateada; ponto de fusão 180,54°C, ponto de ebulição 1342°C, densidade 0,534 g/cm³ e dureza 0,6. É o mais leve de todos os elementos metálicos.
Diferentes tipos de química do ião de lítio
Existem vários tipos diferentes de química de baterias de iões de lítio.
Óxido de lítio-cobalto:
Oferece uma elevada densidade energética, mas tem limitações em termos de estabilidade térmica e segurança. O seu cátodo, o níquel e o alumínio são adicionados como elementos extra. A bateria NCA tem uma elevada densidade de energia de 200 a 260Wh / kg e um valor nominal de tensão da bateria de iões de lítio de 3,6V.
Fosfato de lítio e ferro:
O fosfato de ferro-lítio é conhecido pela sua estabilidade térmica, vastas medidas de segurança e um ciclo de vida longo e expansível com base numa manutenção regular. Tem uma densidade de energia ligeiramente inferior à do LiCoO2, mas é menos propenso a fugas térmicas e é frequentemente utilizado em aplicações que dão prioridade à segurança.
Óxido de lítio e manganês:
O óxido de lítio-manganês oferece um equilíbrio entre o consumo e o dispêndio de energia e a subsequente segurança e custos relacionados com a sua manutenção. Tem uma densidade de energia inferior à do LiCoO2, mas proporciona uma melhor estabilidade térmica e pode ser encontrado em produtos electrónicos de consumo e ferramentas eléctricas.
Óxido de lítio-níquel-manganês-cobalto (NMC):
As proporções habituais são 60%, 20% e 20%, respetivamente. As características da bateria podem ser alteradas variando a proporção de cada elemento para obter uma densidade de energia específica mais elevada ou uma potência específica mais elevada.
Titanato de lítio (LTO):
Também conhecida como titanato de lítio, a bateria utiliza nanotecnologia avançada no seu ânodo. Ao contrário de outras baterias que utilizam grafite, o ânodo da LTO é feito de titanato de lítio, um material altamente poroso com 33 vezes a área de superfície por grama de carbono.
Qual é a melhor química de bateria de iões de lítio?
A "melhor" escolha da química da bateria de iões de lítio depende dos requisitos da aplicação. As diferentes químicas das baterias de iões de lítio oferecem diferentes soluções de compromisso relativamente à densidade energética, capacidade de potência, segurança, ciclo de vida, custo e outros factores. Seguem-se algumas considerações para diferentes cenários:
Densidade energética:
A química do óxido de lítio-cobalto (LiCoO2) oferece uma das mais elevadas densidades energéticas específicas se a alta densidade energética for uma prioridade. No entanto, é menos estável e pode ser propensa a uma fuga térmica em determinadas condições. A NMC como química de bateria de iões de lítio também tem uma vantagem em termos de densidade de energia, pelo que a TYCORUN ENERGY utiliza esta bateria como bateria para a estação de troca de baterias de motociclos.
Capacidade de potência:
A química do titanato de lítio (Li4Ti5O12) é excelente para aplicações que requerem uma elevada potência de saída devido à sua excelente capacidade de taxa e características de carregamento rápido. A química do fosfato de lítio e ferro (LiFePO4) também é conhecida pela sua elevada capacidade de potência.
Vida útil do ciclo:
A química do fosfato de lítio-ferro (LiFePO4) tem um excelente ciclo de vida, sendo possível efetuar muitos milhares de ciclos de carga-descarga antes de ocorrer uma degradação significativa da capacidade. É normalmente utilizada em aplicações que requerem ciclos de vida longos, tais como motociclos eléctricos e sistemas de armazenamento de energia. A TYCORUN ENERGY fornece esta bateria de iões de lítio para motociclos para utilizadores frequentes de motociclos. Para mais informações, não hesite em contactar-nos.
As diferentes baterias de iões de lítio têm características diferentes. A natureza da bateria depende da sua composição química interna. Cada reação química da bateria de iões de lítio tem as suas vantagens e desvantagens. Por conseguinte, o custo, o desempenho e o peso do produto podem ser seleccionados com base nas características da composição química.
Em que é que uma pilha de iões de lítio é diferente das outras pilhas?
As baterias de iões de lítio diferem de outros tipos de baterias em vários aspectos fundamentais:
Densidade energética:
A química das baterias de iões de lítio tem geralmente uma densidade de energia mais elevada do que outros tipos de baterias. Isto significa que o armazenamento de energia pode ser feito numa embalagem portátil mais leve e mais conveniente.
Recarregabilidade:
Uma das características da bateria de iões de lítio é o facto de poder ser recarregada. Isto torna estas pilhas mais económicas e ecológicas do que as pilhas descartáveis!
Auto-descarga:
A auto-descarga é um fenómeno irreversível das baterias. No entanto, devido aos materiais químicos das baterias de iões de lítio, as baterias de iões de lítio têm um desempenho de auto-descarga inferior ao das outras baterias, pelo que a taxa de auto-descarga é baixa.
Efeito de memória:
As reacções químicas do ião de lítio têm vantagens em relação a outras baterias, como a vulcanização da bateria de chumbo-ácido, que provoca o efeito de memória da capacidade da bateria, e as baterias de ião de lítio não têm efeito de memória.
Como funciona a química das pilhas recarregáveis?
As pilhas recarregáveis, incluindo as pilhas de iões de lítio, funcionam com base em reacções electroquímicas entre os eléctrodos da pilha e o eletrólito. Eis uma panorâmica geral do funcionamento da química das pilhas recarregáveis:
Este ciclo de carga-descarga pode ser repetido várias vezes, permitindo que a pilha seja recarregada e descarregada. As pilhas descartáveis e recarregáveis são diferentes na utilização de materiais para acomodar o movimento reversível.
Como é que a química da bateria de iões de lítio afecta o desempenho?
A química da bateria de iões de lítio tem um impacto significativo nas suas características de desempenho. Vários materiais e as suas composições e estruturas influenciam vários aspectos do desempenho e da saúde da bateria. Eis alguns dos principais factores de desempenho afectados pela química das baterias de iões de lítio:
Densidade energética:
A química específica da bateria de iões de lítio e a composição do cátodo e do ânodo de bateria de iões de lítio são cruciais para determinar a densidade energética. As baterias com maior densidade de energia podem permitir maior autonomia em dispositivos portáteis e veículos.
Vida útil do ciclo:
O ciclo de vida de uma bateria refere-se ao número de ciclos de carga-descarga a que pode ser submetida, mantendo um determinado nível de capacidade. A química dos materiais do elétrodo e a estabilidade do eletrólito afectam o ciclo de vida da bateria. As baterias com ciclos de vida mais longos permitem uma maior durabilidade e recarregabilidade antes de ocorrer uma degradação significativa da capacidade.
Desempenho em termos de temperatura:
A química das baterias de iões de lítio pode apresentar comportamentos diferentes a várias gamas de temperatura. Alguns produtos químicos podem registar uma degradação do desempenho ou uma redução da capacidade a temperaturas extremas. A escolha do material nos electrólitos influencia a sua capacidade de funcionar com alterações significativas de temperatura.
Conclusão
A química da bateria de iões de lítio é bem estudada, testada e aprovada para se tornar uma das melhores opções de bateria disponíveis atualmente. E há muitos tipos de seleção de química de bateria de lítio, de acordo com a introdução acima para escolher.
Sorte
Olá, eu sou o Lucky, licenciado por uma universidade bem conhecida na China, agora principalmente envolvido na edição de artigos sobre baterias de lítio para motociclos e a estação de troca de baterias, estou empenhado em oferecer serviços e soluções sobre a estação de troca de baterias para várias indústrias.
Tipos e diferenças na química das baterias de iões de lítio
Qual é a química mais popular das pilhas?
A bateria mais popular e mais utilizada na química é a de iões de lítio. Sendo uma opção versátil e adequada para muitos, as baterias de iões de lítio tornaram-se um elemento importante na eletrónica de consumo e nas aplicações, sendo amplamente utilizadas em smartphones, computadores portáteis e tablets, bem como em veículos com carga eléctrica e sistemas de armazenamento.
Qual é o princípio de funcionamento das baterias de iões de lítio?
O princípio de funcionamento da bateria de iões de lítio é basicamente o mesmo. Diferentes materiais catódicos não conduzem a diferenças essenciais na reação da pilha. A carga e descarga da pilha é o movimento dos iões de lítio no eletrólito, de modo a armazenar ou libertar energia eléctrica.
Tomando o LiCoO2 como exemplo, a reação da bateria de iões de lítio durante o carregamento é:
Reação catódica: LiCoO2==Li (1-x) CoO 2 + XLi + + Xe-
Reação anódica: 6C + XLi + + Xe- = Lix C 6
Reação total: LiCoO2 + 6C = Li (1-x) CoO 2 + Lix C 6
Bateria LiFePO4 Grupo de reação química Eq
Reação catódica: LiFePO4? Li1-xFePO4+xLi++xe-
Reação anódica: xLi + + xe- + 6C?LixC6
Tipo de reação total: LiFePO4 + 6 xC?Li1-xFePO4+LixC6
No sector do níquel-cobalto-manganês pilha de lítio ternária os principais estados de valência dos três elementos são + 2 de valência, + 3 de valência e + 4 de valência, respetivamente, e o Ni é o principal elemento ativo. A reação e a transferência de carga durante a carga são as seguintes:
Reação do código: LiMO 2- -Li1-xMO 2 + xLi + + xe-
Reação anódica: nC + xLi + + xe- -LixCn
Reação total da bateria: LiMO 2 + nC- -Li1-xMO 2 + LixCn
O elemento importante da química do ião de lítio
Na química das baterias de iões de lítio, o lítio é um importante elemento metálico, derivado do grego lithos, que significa "pedra". O lítio natural tem dois nuclídeos: lítio-6 e lítio-7. O lítio metálico é um metal leve de cor branca prateada; ponto de fusão 180,54°C, ponto de ebulição 1342°C, densidade 0,534 g/cm³ e dureza 0,6. É o mais leve de todos os elementos metálicos.
Diferentes tipos de química do ião de lítio
Existem vários tipos diferentes de química de baterias de iões de lítio.
Óxido de lítio-cobalto:
Oferece uma elevada densidade energética, mas tem limitações em termos de estabilidade térmica e segurança. O seu cátodo, o níquel e o alumínio são adicionados como elementos extra. A bateria NCA tem uma elevada densidade de energia de 200 a 260Wh / kg e um valor nominal de tensão da bateria de iões de lítio de 3,6V.
Fosfato de lítio e ferro:
O fosfato de ferro-lítio é conhecido pela sua estabilidade térmica, vastas medidas de segurança e um ciclo de vida longo e expansível com base numa manutenção regular. Tem uma densidade de energia ligeiramente inferior à do LiCoO2, mas é menos propenso a fugas térmicas e é frequentemente utilizado em aplicações que dão prioridade à segurança.
Óxido de lítio e manganês:
O óxido de lítio-manganês oferece um equilíbrio entre o consumo e o dispêndio de energia e a subsequente segurança e custos relacionados com a sua manutenção. Tem uma densidade de energia inferior à do LiCoO2, mas proporciona uma melhor estabilidade térmica e pode ser encontrado em produtos electrónicos de consumo e ferramentas eléctricas.
Óxido de lítio-níquel-manganês-cobalto (NMC):
As proporções habituais são 60%, 20% e 20%, respetivamente. As características da bateria podem ser alteradas variando a proporção de cada elemento para obter uma densidade de energia específica mais elevada ou uma potência específica mais elevada.
Titanato de lítio (LTO):
Também conhecida como titanato de lítio, a bateria utiliza nanotecnologia avançada no seu ânodo. Ao contrário de outras baterias que utilizam grafite, o ânodo da LTO é feito de titanato de lítio, um material altamente poroso com 33 vezes a área de superfície por grama de carbono.
Qual é a melhor química de bateria de iões de lítio?
A "melhor" escolha da química da bateria de iões de lítio depende dos requisitos da aplicação. As diferentes químicas das baterias de iões de lítio oferecem diferentes soluções de compromisso relativamente à densidade energética, capacidade de potência, segurança, ciclo de vida, custo e outros factores. Seguem-se algumas considerações para diferentes cenários:
Densidade energética:
A química do óxido de lítio-cobalto (LiCoO2) oferece uma das mais elevadas densidades energéticas específicas se a alta densidade energética for uma prioridade. No entanto, é menos estável e pode ser propensa a uma fuga térmica em determinadas condições. A NMC como química de bateria de iões de lítio também tem uma vantagem em termos de densidade de energia, pelo que a TYCORUN ENERGY utiliza esta bateria como bateria para a estação de troca de baterias de motociclos.
Capacidade de potência:
A química do titanato de lítio (Li4Ti5O12) é excelente para aplicações que requerem uma elevada potência de saída devido à sua excelente capacidade de taxa e características de carregamento rápido. A química do fosfato de lítio e ferro (LiFePO4) também é conhecida pela sua elevada capacidade de potência.
Vida útil do ciclo:
A química do fosfato de lítio-ferro (LiFePO4) tem um excelente ciclo de vida, sendo possível efetuar muitos milhares de ciclos de carga-descarga antes de ocorrer uma degradação significativa da capacidade. É normalmente utilizada em aplicações que requerem ciclos de vida longos, tais como motociclos eléctricos e sistemas de armazenamento de energia. A TYCORUN ENERGY fornece esta bateria de iões de lítio para motociclos para utilizadores frequentes de motociclos. Para mais informações, não hesite em contactar-nos.
As diferentes baterias de iões de lítio têm características diferentes. A natureza da bateria depende da sua composição química interna. Cada reação química da bateria de iões de lítio tem as suas vantagens e desvantagens. Por conseguinte, o custo, o desempenho e o peso do produto podem ser seleccionados com base nas características da composição química.
Em que é que uma pilha de iões de lítio é diferente das outras pilhas?
As baterias de iões de lítio diferem de outros tipos de baterias em vários aspectos fundamentais:
Densidade energética:
A química das baterias de iões de lítio tem geralmente uma densidade de energia mais elevada do que outros tipos de baterias. Isto significa que o armazenamento de energia pode ser feito numa embalagem portátil mais leve e mais conveniente.
Recarregabilidade:
Uma das características da bateria de iões de lítio é o facto de poder ser recarregada. Isto torna estas pilhas mais económicas e ecológicas do que as pilhas descartáveis!
Auto-descarga:
A auto-descarga é um fenómeno irreversível das baterias. No entanto, devido aos materiais químicos das baterias de iões de lítio, as baterias de iões de lítio têm um desempenho de auto-descarga inferior ao das outras baterias, pelo que a taxa de auto-descarga é baixa.
Efeito de memória:
As reacções químicas do ião de lítio têm vantagens em relação a outras baterias, como a vulcanização da bateria de chumbo-ácido, que provoca o efeito de memória da capacidade da bateria, e as baterias de ião de lítio não têm efeito de memória.
Como funciona a química das pilhas recarregáveis?
As pilhas recarregáveis, incluindo as pilhas de iões de lítio, funcionam com base em reacções electroquímicas entre os eléctrodos da pilha e o eletrólito. Eis uma panorâmica geral do funcionamento da química das pilhas recarregáveis:
Este ciclo de carga-descarga pode ser repetido várias vezes, permitindo que a pilha seja recarregada e descarregada. As pilhas descartáveis e recarregáveis são diferentes na utilização de materiais para acomodar o movimento reversível.
Como é que a química da bateria de iões de lítio afecta o desempenho?
A química da bateria de iões de lítio tem um impacto significativo nas suas características de desempenho. Vários materiais e as suas composições e estruturas influenciam vários aspectos do desempenho e da saúde da bateria. Eis alguns dos principais factores de desempenho afectados pela química das baterias de iões de lítio:
Densidade energética:
A química específica da bateria de iões de lítio e a composição do cátodo e do ânodo de bateria de iões de lítio são cruciais para determinar a densidade energética. As baterias com maior densidade de energia podem permitir maior autonomia em dispositivos portáteis e veículos.
Vida útil do ciclo:
O ciclo de vida de uma bateria refere-se ao número de ciclos de carga-descarga a que pode ser submetida, mantendo um determinado nível de capacidade. A química dos materiais do elétrodo e a estabilidade do eletrólito afectam o ciclo de vida da bateria. As baterias com ciclos de vida mais longos permitem uma maior durabilidade e recarregabilidade antes de ocorrer uma degradação significativa da capacidade.
Desempenho em termos de temperatura:
A química das baterias de iões de lítio pode apresentar comportamentos diferentes a várias gamas de temperatura. Alguns produtos químicos podem registar uma degradação do desempenho ou uma redução da capacidade a temperaturas extremas. A escolha do material nos electrólitos influencia a sua capacidade de funcionar com alterações significativas de temperatura.
Conclusão
A química da bateria de iões de lítio é bem estudada, testada e aprovada para se tornar uma das melhores opções de bateria disponíveis atualmente. E há muitos tipos de seleção de química de bateria de lítio, de acordo com a introdução acima para escolher.