Batteria ricaricabile al litio, o le batterie agli ioni di litio sono un tipo di batterie ricaricate utilizzate in molte applicazioni, Ma sono ampiamente utilizzati nei telefoni cellulari, Computer del notebook, Strumenti elettrici, veicoli elettrici, Alimentatori di standby per i lampioni, luci di navigazione, e piccoli elettrodomestici.
Il litio è la fonte primaria per i pacchetti di batterie agli ioni di litio in quanto è più stabile e più sicuro nella carica e nella scarico dell'energia rispetto ad altri minerali.
Tranne l'industria elettronica, Il litio è un minerale di base nell'estrazione, produzione, accumulo di energia,ecc. A causa dei suoi numerosi usi del settore, L'importanza delle batterie agli ioni di litio non può essere sopravvalutata: è, abbastanza possibile, uno degli sviluppi più cruciali nel mondo moderno, senza il quale il 21 ° secolo sarebbe stato impossibile.
La storia della batteria ricaricabile al litio 12v
Durante la crisi petrolifera negli anni '70, Stanley Whittingham, Un chimico inglese che lavora per Exxon Mobile in quel momento, ha iniziato a esplorare l'idea di una nuova batteria-una che potrebbe ricaricarsi da sola in breve tempo e forse portare a energia senza fossili un giorno.
Nel suo primo tentativo, Ha provato a usare disolfuro di titanio e metallo di litio come elettrodi, Ma la combinazione ha posto diverse sfide, compresi seri problemi di sicurezza. Dopo la batteria corta e stuzzicata e presa in fiamme, Exxon ha deciso di fermare l'esperimento.
Tuttavia, Giovanni b. Goodenough, Attualmente professore di ingegneria all'Università del Texas ad Austin, aveva l'altra idea. Negli anni '80, Ha sperimentato usando l'ossido di cobalto di litio come catodo anziché disolfuro di titanio, che ha ripagato: La batteria ha raddoppiato il suo potenziale energetico.
Dopo cinque anni, Akira Yoshino dell'Università di Meijo a Nagoya, Giappone, fatto un altro scambio. Invece di usare il metallo di litio attivo come anodo, Ha cercato di usare il materiale carbonaceo Coke petrolifero, che ha portato a una scoperta rivoluzionaria: Non solo la nuova batteria era significativamente più sicura senza metallo di litio, Le prestazioni della batteria sono state più stabili, quindi producendo il primo prototipo della batteria agli ioni di litio.
In 1991, Le aziende giapponesi Asahi Kasei e Sony hanno iniziato a produrre in serie la batteria agli ioni di litio e applicandola a molti dei loro prodotti elettronici, con molti scienziati e ingegneri che perfezionano la tecnologia negli anni '90. In 2019, Gli scienziati Stanley Whittingham, Akira Yoshino, e John Goodenough è stato collaborato al premio Nobel per la chimica, specificamente per il loro raggiungimento nello sviluppo di batterie agli ioni di litio.
12costruzione della batteria ricaricabile al litio
Le batterie agli ioni di litio sono disponibili in diversi tipi, ma sono generalmente costituiti dalle costruzioni come segue:
Catodo o elettrodo positivo: Un collettore di corrente composto da ossido di cobalto di litio (o manganato cobalt di nichel di litio, Manganato di litio, fosfato di ferro al litio, ecc.) e foglio di alluminio
Anodo o elettrodo negativo: Un collettore di corrente composto da materiale di carbonio grafitizzato e foglio di rame
Elettrolita: Mezzo che trasporta ioni tra il catodo e l'anodo
Separatore: Barriera che impedisce al catodo e all'anodo di entrare in contatto tra loro
Queste principali costruzioni devono essere presenti in una batteria agli ioni di litio per funzionare correttamente.
Power pack portatili
Come accennato in precedenza, Batteria ricaricata per gli ioni di litio fornisce elettricità portatile che alimenta i gadget elettronici. La batteria agli ioni di litio è leggera e può essere resa più piccola di altri tipi di batterie che li rende convenienti per portarla in giro.
Alimentazione ininterrotta (UPS)
12V Pista di backup di emergenza per alimentazione a batteria al litio per evitare perdite di potenza o fluttuazione. Apparecchiature per ufficio come i computer, E server IT, È necessario continuare a funzionare in caso di interruzione dell'alimentazione per prevenire la perdita di dati. L'energia di backup è anche necessaria nel settore medico o sanitario per garantire un alimentazione costante di attrezzature mediche salvavita.
Accumulo di energia solare
Le batterie agli ioni di litio vengono anche utilizzate per conservare l'energia solare nei pannelli solari in quanto possono essere caricate rapidamente. Sono più leggeri, più compatto e può contenere quantità più elevate di energia rispetto alle batterie di piombo acido.
Veicoli marini
Le batterie agli ioni di litio continuano a emergere in alternativa alla benzina e alle batterie al piombo acido nei lavori di alimentazione o alle barche di rimorchiatore e barche per il tempo libero come barche a velocità e yacht. Le batterie agli ioni di litio non solo forniscono fonte di energia silenziosa ed efficiente,ma può anche essere utilizzato per fornire elettricità da utilizzare all'interno della barca o dello yacht mentre è su Dock.
Veicoli elettrici
L'industria automobilistica pone una richiesta di pacchi batteria agli ioni di litio per fornire la fonte di alimentazione per elettrica, veicoli elettrici ibridi o plug-in. Poiché la batteria agli ioni di litio può immagazzinare un gran numero di energia e può essere ricaricata molte volte, Offrono una buona capacità di ricarica e una vita più lunga.
Le applicazioni di cui sopra sono solo alcuni dei molti usi delle batterie agli ioni di litio. Poiché le batterie agli ioni di litio sono compatte, portatile e dotato di caricamento rapido e ottima capacità di archiviazione, Il requisito per le batterie agli ioni di litio rimane o può persino aumentare in futuro.
Sicurezza e rischi ambientali delle batterie agli ioni di litio
Nonostante il suo uso diffuso e lo stoccaggio ad alta efficienza energetica, La batteria agli ioni di litio non è perfetta; Può essere un pericolo per la sicurezza se prodotto, usato, e immagazzinato in modo errato. Perché la batteria contiene elettroliti infiammabili, Le batterie agli ioni di litio hanno la tendenza a diventare pressurizzati fino al punto di esplodere se subire un danno strutturale. Quando viene accusato troppo rapidamente, Le batterie agli ioni di litio possono anche correre il rischio di corto circuito e causare un'esplosione.
Perciò, e per il suo uso diffuso in molti prodotti commerciali, Gli standard di sicurezza e i test di sicurezza delle batterie agli ioni di litio sono molto più rigorosi di altri tipi di batterie. Gli elettroliti infiammabili presenti nelle batterie agli ioni di litio significa che una produzione errata può portare a risultati spesso disastrosi.
Le batterie agli ioni di litio sono anche suscettibili ai danni quando caricate sui limiti di tensione. Generalmente, una batteria agli ioni di litio ha un intervallo di tensione di 2.5 E 3.65 volt (O, fino a 4,35 V a seconda della composizione della cellula). Il superamento di questa tensione a causa della ricarica erroneamente può portare a un invecchiamento prematuro delle celle della batteria, Quale, Nella migliore delle ipotesi, significa che la batteria memorizza l'energia in modo meno efficiente, o nel peggiore dei casi, fa esplodere i componenti reattivi nelle cellule.
Se conservato per troppo tempo, Le batterie agli ioni di litio possono anche degradare prematuramente, Ciò significa che non sarà in grado di raggiungere la sua gamma di tensione generale quando finalmente utilizzato. Ciò comporta un rischio perché corre le possibilità di essere sovraccaricato nonostante l'utente segue le istruzioni del pacchetto per la ricarica.
Anche se le batterie agli ioni di litio usano metalli "meno tossici", ad esempio ferro, nichel, rame, e cobalto (e sono classificati come tale), La loro produzione e il modo di smaltimento possono ancora rappresentare un pericolo sostanziale per l'ambiente.
Quando i componenti metallici delle batterie agli ioni di litio, e sono persino sicuri sia per l'incenimento che nelle discariche, Reinsurgali per il riutilizzo e la riproduzione in altri prodotti è un processo lungo e costoso, Quale, a sua volta, guidano i produttori a rinunciare al riciclaggio e invece solo per estrarre nuove costruzioni.
Il futuro del ICR 18650
Anche se ora oltre 50 anni, La batteria agli ioni di litio sta ancora migliorando: Gli scienziati spingono continuamente i limiti e i confini dell'attuale tecnologia di litili sperimentando nuovi modi per combinare elettroliti, anodi, e catodi per creare una batteria più efficiente dal punto di vista energetico, più efficiente in termini di costi, e molto più sicuro della sua forma attuale.
Conclusione:
12La batteria ricaricabile al litio è stata ampiamente utilizzata in apparecchi elettrici portatili come i computer portatili, telecamere, e comunicazioni mobili grazie ai loro vantaggi per le prestazioni unici. La batteria agli ioni di litio di grande capacità sviluppata attualmente è stata testata in veicoli elettrici e si prevede che diventerà una delle principali fonti di alimentazione dei veicoli elettrici nel 21 ° secolo, e sarà usato nei satelliti artificiali, stoccaggio aerospaziale ed energetico. Con la carenza di energia e la pressione della protezione ambientale del mondo. Batterie al litio sono ora ampiamente utilizzati nel settore dei veicoli elettrici, Soprattutto l'emergere di batterie al litio in ferro fosfato, che ha promosso lo sviluppo e l'applicazione del settore delle batterie al litio.
