Las baterías de litio son baterías recargables que utilizan grafito u otros materiales de carbono como electrodo negativo y compuestos que contienen litio como electrodo positivo. Es un tipo de batería que utiliza metal de litio o aleación de litio como material de electrodo positivo/negativo y utiliza una solución electrolítica no acuosa.
El desarrollo de las baterías de litio
La primera patente sobre baterías de iones de litio se publicó en 1981.
En 1992, SONY comenzó la producción en masa de baterías civiles de iones de litio.
En 1998, se lanzó al mercado una gran cantidad de baterías cuadradas de iones de litio, ocupando una gran cuota de mercado.
En 1999, comenzó la producción en masa de baterías de iones de litio en China.
La clasificación de las baterías de litio
Clasificación por forma
Batería de litio cilíndrica
Batería cilíndrica de iones de litio, su nombre de modelo es generalmente de 5 dígitos, los dos primeros dígitos son el diámetro de la batería, los dos dígitos del medio son la altura de la batería y el último dígito 0 representa una forma cilíndrica, en milímetros.
Las baterías de litio cilíndricas más utilizadas:
- 18650 batería de litio
- 14500 batería de litio
- 18500 batería de litio
- 21700 batería de litio
- 26650 batería de litio
- 32650 (32700) batería de litio
Batería de litio cuadrada
La batería de litio cuadrada generalmente se refiere a la batería de litio cuadrada de carcasa de aluminio o de acero, que se usa ampliamente en exploración y mapeo, equipos médicos y equipos de prueba portátiles.
Clasificación por caparazón
Batería de litio con caja de acero
La mayoría de las primeras baterías de iones de litio tenían carcasas de acero. Debido al gran peso de la carcasa de acero y la poca seguridad, pero la gran estabilidad del acero, muchos fabricantes optimizaron la estructura de diseño a través de válvulas de seguridad, PTC y otros dispositivos en el período posterior, lo que aumentó considerablemente su rendimiento de seguridad. Y algunos reemplazan directamente la carcasa de acero, utilizando una carcasa de aluminio y un paquete blando, como la batería del teléfono móvil actual.
Batería de litio con carcasa de aluminio
Las baterías de iones de litio con carcasa de aluminio son ligeramente mejores que las baterías de iones de litio con carcasa de acero debido a su menor peso y seguridad.
Batería de litio de embalaje flexible
Debido a su peso ligero, bajo costo de apertura del molde y alta seguridad, las baterías de iones de litio de empaque flexible están expandiendo gradualmente su participación en el mercado.
Clasificación por el material del electrodo positivo
Actualmente hay cuatro tipos de materiales de cátodo utilizados en las baterías de iones de litio:
- Batería de óxido de cobalto y litio
- Batería de manganato de litio
- Batería de fosfato de hierro y litio
- Batería de litio de níquel cobalto manganeso (ternario)
| Proyecto | Batería de óxido de cobalto y litio | Níquel Cobalto Manganeso (ternario) | Óxido de manganeso de litio | Fosfato de hierro y litio |
| Densidad del grifo (g/cm3) | 2.8～3.0 | 2.0～2.3 | 2.2～2.4 | 1.0～1.4 |
| Superficie específica (m2/g) | 0,4~0,6 | 0.2～0.4 | 0,4~0,8 | 12～20 |
| Capacidad de gramo (mAh/g) | 135～140 | 140～180 | 90～100 | 130～140 |
| Plataforma de tensión (V) | 3.7 | 3.6 | 3.7 | 3.2 |
| Rendimiento del ciclo | ≥500 veces | ≥500 veces | ≥300 veces | ≥2000 veces |
| Rendimiento de seguridad | Diferencia | mejor | bien | excelente |
| Campos aplicables | Baterías pequeñas y medianas | Batería pequeña/batería de pequeña potencia | Power Battery, una batería de bajo coste | Batería de alimentación/fuente de alimentación de gran capacidad |
Clasificación por electrolito
Baterías de iones de litio líquido
La batería de iones de litio líquido utiliza un electrolito líquido y el electrolito es un solvente orgánico + sal de litio.
Calle
La batería de polímero de iones de litio se reemplaza por un electrolito de polímero sólido. Este polímero puede ser “seco” o “coloidal”. En la actualidad, se utilizan la mayoría de los electrolitos coloidales de polímeros. La matriz del polímero es principalmente HFP-PVDF, PEO, PAN y PMMA.
Batería de iones de litio de estado sólido
"Batería de litio de estado sólido" es una batería de litio en la que los electrodos y los materiales electrolíticos utilizados en el rango de temperatura de trabajo son sólidos y no contienen ningún componente líquido, por lo que el nombre completo es "batería de litio de electrolito de estado sólido". ”.
Áreas de aplicación de las baterías de litio
Bienes de consumo
Se utiliza principalmente en productos digitales, teléfonos móviles, energía móvil, portátiles y otros equipos electrónicos. Comúnmente se utilizan baterías de litio 18650 y baterías de polímero de litio.
campo industrial
Se utiliza principalmente en electrónica médica, almacenamiento de energía fotovoltaica, infraestructura ferroviaria, comunicaciones de seguridad, exploración y mapeo, y otros campos. Comúnmente se utilizan baterías de litio de almacenamiento de energía/alimentación, baterías de fosfato de hierro y litio, baterías de polímero de litio y baterías de litio 18650.
Campo especial
Se utiliza principalmente en aeroespacial, barcos, navegación por satélite, física de alta energía y otros campos. Comúnmente se utilizan baterías de litio de temperatura ultrabaja, baterías de litio de alta temperatura, baterías de titanato de litio, baterías de litio a prueba de explosiones, etc.
Parámetros de la batería de litio
Voltaje
Voltaje estándar
La diferencia de potencial entre los electrodos positivo y negativo de la batería de litio se denomina voltaje nominal de la batería de litio. El voltaje nominal está determinado por el potencial de electrodo del material de la placa y la concentración del electrolito interno.
Abra el circuito de voltaje
El voltaje terminal de la batería de litio en el estado de circuito abierto se denomina voltaje de circuito abierto. El voltaje de circuito abierto de una batería de litio es igual a la diferencia entre el potencial del electrodo de reducción del electrodo positivo y el potencial del electrodo negativo de la batería de litio.
Tensión de funcionamiento
El voltaje de trabajo se refiere al voltaje que se muestra durante el proceso de descarga después de que la batería de litio se conecta a la carga, también conocido como voltaje de descarga. El voltaje de trabajo al comienzo de la descarga de la batería de litio se llama voltaje inicial.
Voltaje recomendado para baterías de litio:
- batería de litio de 12V
- batería de litio de 24V
- batería de litio de 36V
- batería de litio de 48V
Capacidad
La cantidad de electricidad que una batería de litio puede dar bajo ciertas condiciones de descarga se denomina capacidad de una batería de litio, que se representa con el símbolo C. La unidad de uso común es el amperio-hora, abreviado como amperio-hora (Ah) o miliamperio. -hora (mAh).
La capacidad de una batería de litio se ve afectada por el material del cátodo utilizado, la temperatura de la batería, la tasa de descarga y el voltaje.
Resistencia interna
La resistencia interna de la batería de litio se refiere a la resistencia cuando la corriente pasa por el interior de la batería de litio, y la resistencia interna afectará el voltaje de la batería de litio.
Ciclo de vida
El ciclo de vida de una batería de litio generalmente se expresa por el número de usos, y un ciclo representa un ciclo completo de carga y descarga de la batería de litio (es decir, la batería de litio se carga de vacía a llena y luego se descarga de lleno a vacío).
Nota: Las características del ciclo de las baterías de litio son buenas y, en general, se puede mantener aproximadamente 80% de la capacidad después de 500 ciclos.
Velocidad de descarga
La tasa de descarga se refiere a la magnitud de la corriente de la batería de litio durante la descarga, que generalmente se expresa mediante C y se expresa mediante la fórmula:
Tasa de descarga = corriente de descarga / capacidad nominal
Nota: Dado que las baterías de litio usan electrolitos de solventes orgánicos, la conductividad es generalmente solo un pequeño porcentaje de la de los electrolitos de baterías alcalinas o de plomo-ácido. Por lo tanto, cuando la batería de iones de litio se descarga con una gran corriente, es demasiado tarde para reponer Li+ del electrolito y se producirá una caída de tensión.
Temperatura de funcionamiento
La temperatura de trabajo de la batería de litio se refiere al entorno y la temperatura de la batería misma a la que la batería de litio puede adaptarse cuando puede mantener una operación normal de carga y descarga.
Cuando la batería de litio está a baja temperatura, la plataforma de descarga se reduce hasta cierto punto. Cuando la temperatura es alta, el rendimiento del ciclo de la batería se verá afectado y la batería se hinchará ligeramente. Por lo tanto, generalmente se recomienda que la batería funcione en el rango de 0-40 °C.
Batería de litio y batería de plomo-ácido, batería NiMH
| Proyecto | Batería de Litio | Baterías de plomo ácido | baterías NiMH |
| La densidad de energía (wh/kg) | 200~260wh/kg | 50~70wh/kg | 40~70wh/kg |
| Voltaje de circuito abierto (v) | 3,6 V | 2,0 V | 1,2 V |
| Ciclo de vida (tiempos) | 300-2500 | 400-600 | 300-350 |
| velocidad de carga | rápido | lento | muy lento |
| efecto memoria | ninguno | ninguno | Tener |
| Rendimiento ambiental | menos polución | alta contaminacion | baja contaminación |
Paquete de batería de litio de almacenamiento de energía
El paquete de baterías de litio para almacenamiento de energía se refiere al procesamiento y ensamblaje de baterías de litio, principalmente para procesar celdas, tableros de protección, BMS, hojas de conexión, papel de etiquetas, etc. en los productos requeridos por los clientes a través del proceso del paquete de baterías.
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Prueba de seguridad de la batería de litio
Las mejores baterías de litio cumplen con el estándar de seguridad UL2054 (baterías de litio) y completan las siguientes pruebas:
Prueba de rendimiento eléctrico
- Prueba de cortocircuito
- Prueba de carga anormal
- Prueba de sobrecarga forzada
- Prueba de descarga forzada
- Prueba de tensión limitada
Prueba mecánica
- Prueba de aplastamiento
- Test de vibración
Prueba de periféricos
- Prueba de liberación de presión de fundición
- Prueba de quemado
- Prueba de chorro
Prueba ambiental
- Prueba de calentamiento
- Prueba de ciclo térmico
Transporte de baterías de litio
Los métodos de transporte de baterías de litio incluyen transporte aéreo, acuático y terrestre. Los más utilizados son el transporte aéreo y el transporte marítimo.
Dado que el litio es un metal que es particularmente propenso a las reacciones químicas, es fácil de expandir y quemar, por lo que las baterías de litio son propensas a la combustión y explosión debido a un embalaje y transporte inadecuados.
Requisitos de embalaje para baterías de litio:
- Debe estar empaquetado en el paquete de especificación de la ONU especificado en el Código de mercancías peligrosas de la DGR de acuerdo con las instrucciones de embalaje aplicables, y el número correspondiente debe mostrarse completamente en el paquete.
- Deben colocarse etiquetas de peligro de Clase 9.
- Se deberá cumplimentar el formulario de declaración de mercancías peligrosas y aportar el correspondiente certificado de bulto peligroso.
Requisitos de envío para baterías de litio:
- La batería debe pasar los requisitos de prueba UN 38.3 y la prueba de paquete de caída de 1,2 m.
- El documento de declaración de mercancías peligrosas proporcionado se marcará con el número ONU.
- Las baterías deben estar protegidas contra cortocircuitos y en el mismo paquete para evitar el contacto con sustancias conductoras que puedan provocar cortocircuitos.
- Para evitar vibraciones fuertes durante la manipulación, utilice protectores de esquinas para proteger los lados verticales y horizontales del palé.
Cómo usar las baterías de litio correctamente
Almacenamiento de batería de litio:
Las condiciones de almacenamiento más críticas para las baterías de litio son la temperatura y la humedad. Se recomienda almacenarlos en un ambiente con una temperatura de 20 °C. Preste atención a la humedad y la humedad, y no deje las baterías de litio en un estado de agotamiento de energía. No apriete, choque y no almacene en lugares con fuerte electricidad estática y fuertes campos magnéticos.
Carga y descarga de la batería de litio:
No sobrecargue, no use cargadores inferiores y no use ciegamente cargadores de alta velocidad. No descargue más del 80% de la capacidad de la batería.
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