Com o desenvolvimento da diversificação global, as nossas vidas estão em constante mudança, incluindo os vários produtos electrónicos com que entramos em contacto. Então, não deve conhecer alguns dos componentes destes produtos, como as baterias de lítio de alta tensão.
Como os requisitos de capacidade das baterias de iões de lítio para equipamentos eléctricos continuam a aumentar, as pessoas têm expectativas cada vez maiores em relação a densidade energética das pilhas de lítio. Em particular, vários dispositivos portáteis, tais como smartphones, tablets e computadores portáteis, têm apresentado requisitos mais elevados para as baterias de iões de lítio, que são pequenas em tamanho e têm um longo tempo de espera.
Do mesmo modo, outros equipamentos eléctricos, como os equipamentos de armazenamento de energia, as ferramentas eléctricas, os veículos eléctricos, etc., estão constantemente a desenvolver baterias de iões de lítio mais leves, mais pequenas, com maior tensão de saída e densidade de potência. Por conseguinte, bateria de lítio de alta tensão tornaram-se também uma importante direção de investigação e desenvolvimento na maioria dos fornecedores de bess de topo.
O que é uma pilha de lítio de alta tensão?
A bateria de alta tensão refere-se à bateria cuja tensão é relativamente elevada em comparação com as baterias normais. Pode ser dividida em dois tipos, de acordo com as células da bateria e os conjuntos de baterias. As baterias de alta tensão são definidas a partir da tensão das células da bateria. Este aspeto aplica-se principalmente às baterias de lítio. Atualmente, os principais tipos de células de bateria de lítio são as células de bateria de lítio de alta tensão e as células de bateria de lítio de baixa tensão.
Atualmente, o óxido de lítio e cobalto tem sido amplamente investigado e aplicado como material anódico de alta tensão. Esta estrutura é do tipo não-Nafeo2 e é mais adequada para a inserção e ejeção de iões de lítio. A densidade energética teórica do óxido de lítio-cobalto é de 274mAh/g, o processo de produção é simples, o desempenho eletroquímico é estável e a quota de mercado é elevada.
Em aplicações práticas, apenas alguns iões de lítio podem ser incorporados e ejectados de forma reversível, e a densidade de energia real é de cerca de 167mAh/g (a tensão de funcionamento é de 4,35v). O aumento da tensão de funcionamento pode aumentar significativamente a densidade energética. Por exemplo, aumentar a tensão de funcionamento de 4,2v para 4,35v pode aumentar a densidade de energia em cerca de 16%.
Antecedentes do desenvolvimento das baterias de lítio de alta tensão
Para conceber baterias de iões de lítio de elevada densidade energética, para além de otimizar continuamente a utilização do espaço, aumentando a densidade de compactação e a capacidade em gramas dos materiais dos eléctrodos positivo e negativo da bateria, são utilizados nanómetros de carbono altamente condutores e ligantes poliméricos para melhorar os eléctrodos positivo e negativo. Para além do conteúdo de material ativo, o aumento da tensão de funcionamento das baterias de iões de lítio é também uma das formas importantes de aumentar a densidade energética da bateria.
A tensão de corte das baterias de iões de lítio está a passar gradualmente dos 4,2V originais para 4,35V, 4,4V, 4,45V, 4,5V e 5V. Entre elas, as baterias de iões de lítio de níquel-manganês de 5V têm excelentes características, como alta densidade energética e alta potência, e serão uma das direcções importantes para o futuro desenvolvimento de novos veículos de energia e armazenamento de energia. Com o desenvolvimento contínuo da tecnologia de I&D de fontes de energia, as baterias de iões de lítio com maior tensão e maior densidade energética sairão gradualmente do laboratório e servirão os consumidores no futuro.
Características da bateria de lítio de alta tensão
As células das baterias de lítio de alta tensão têm uma densidade energética mais elevada e um desempenho de segurança inferior ao das baterias de baixa tensão, mas a sua plataforma de descarga é relativamente elevada. Ao mesmo tempo capacidade da bateriaAs baterias de alta tensão são mais leves do que as baterias de baixa tensão, em termos de volume e peso.
medida que a tensão da bateria de lítio de alta tensão aumenta, algumas propriedades de segurança serão reduzidas durante a utilização, pelo que não têm sido utilizadas a granel em veículos eléctricos. Atualmente, os materiais do cátodo da bateria utilizados nos veículos eléctricos são principalmente materiais ternários e fosfato de ferro-lítio. A fim de aumentar a densidade de energia para satisfazer a procura, são geralmente seleccionados materiais de cátodo com elevado teor de níquel, como o 811NCM e o NCA, ânodos de silício-carbono de elevada capacidade, ou a melhoria da utilização do espaço da bateria para melhorar a densidade de energia e ciclo de vida da bateria.
Os materiais de óxido de lítio-cobalto actuais e de alta tensão são utilizados em baterias de alta densidade energética, como as dos fabricantes de baterias de telemóveis topo de gama. Os requisitos crescentes de desempenho das baterias reflectem-se principalmente na necessidade de maior densidade energética, como os requisitos de carbono para cátodos de baterias de 4,35V. A densidade energética é de cerca de 660wh/L, e a bateria de 4,4V atingiu cerca de 740wh/L.
Para tal, é necessário que o material do ânodo tenha uma maior densidade de compactação, um maior volume de vazios e que a estrutura do material seja mais estável sob alta pressão. No entanto, o material do elétrodo de óxido de lítio-cobalto tem deficiências, como a falta de recursos de cobalto, o preço elevado e uma certa toxicidade dos iões de cobalto, o que limita a sua ampla aplicação em baterias de lítio.
Em termos de taxa de descarga entre as baterias de alta tensão e as baterias de baixa tensão, a bateria de lítio de alta tensão tem uma taxa de descarga mais elevada e uma potência mais forte do que a bateria de lítio de baixa tensão. Por conseguinte, as células da bateria de alta tensão deveriam teoricamente ser mais adequadas para utilização em produtos e equipamentos que exigem uma descarga de alta velocidade.
Precauções para a utilização de baterias de lítio de alta tensão
A tensão das baterias de lítio situa-se geralmente entre 3,7V e 3,8V. As baterias de lítio podem ser divididas em baterias de lítio de baixa tensão e baterias de lítio de alta tensão de acordo com a tensão. A tensão nominal das baterias de lítio de baixa tensão é geralmente inferior a 3,6V, e a tensão nominal das baterias de lítio de alta tensão é geralmente superior a 3,6V.
De acordo com o teste do medidor de bateria de lítio, a gama de tensão das baterias de lítio de baixa tensão é de 2,5~4,2V, e a gama de tensão das baterias de lítio de alta tensão é de 2,5~4,35V. O nível de tensão é também um dos sinais importantes para distinguir as duas.
As baterias de lítio de alta tensão são adequadas para aplicações que exigem elevada capacidade, volume e peso da bateria, como smartphones, tablets e computadores portáteis; as baterias de lítio de baixa tensão são adequadas para aplicações que não exigem elevado volume e peso, como ferramentas eléctricas.
Ao mesmo tempo, é necessário prestar atenção aos seguintes aspectos quando se utilizam pilhas de lítio de alta tensão:
1. Durante a utilização, deve ser utilizado um carregador de bateria especial e deve ser prestada atenção à carregamento da bateria parâmetros de tensão e de corrente;
2. Não provoque um curto-circuito forçado na bateria de lítio para evitar danificar a bateria e causar problemas de segurança;
3. Não selecionar aleatoriamente pilhas para utilização mista. As pilhas com os mesmos parâmetros devem ser seleccionadas para utilização combinada;
4. Quando as pilhas de lítio não estão a ser utilizadas, devem ser guardadas num local fresco e seco.
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