Einführung:
Batterien lassen sich grob in drei Kategorien unterteilen: chemische Batterien, physikalische Batterien und biologische Batterien. Chemische Batterien werden am häufigsten in Elektrofahrzeugen verwendet.
Chemische Batterie: Eine chemische Batterie ist ein Gerät, das durch chemische Reaktionen chemische Energie in elektrische Energie umwandelt. Sie besteht aus positiven und negativen Elektroden sowie Elektrolyten.
Physikalische Batterie: Eine physikalische Batterie wandelt physikalische Energie (wie Sonnenenergie und mechanische Energie) durch physikalische Veränderungen in elektrische Energie um.
Chemische Klassifizierung von Batterien: Aus struktureller Sicht können sie in zwei Kategorien unterteilt werden: Speicherbatterien (einschließlich Primärbatterien und Sekundärbatterien) und Brennstoffzellen. Primärbatterien: können nur einmal verwendet werden, das aktive Material ist irreversibel, die Selbstentladung ist gering, der Innenwiderstand ist groß und die massenspezifische Kapazität und die volumenspezifische Kapazität sind hoch.
Sekundärbatterien: Sie können wiederholt geladen und entladen werden, ihr aktives Material ist reversibel und werden häufig in verschiedenen Ladegeräten eingesetzt. Die meisten Modelle auf dem Markt verwenden derzeit Sekundärakkus zum Antrieb des Fahrzeugs. Sekundärbatterien werden je nach positivem Elektrodenmaterial in Blei-Säure-Batterien, Nickel-Cadmium-Batterien, Nickel-Metallhydrid-Batterien und Lithium-Batterien unterteilt. Derzeit verwenden die Automobilhersteller auf dem Markt hauptsächlichLithiumbatterien, und einige verwenden Nickel-Metallhydrid-Batterien.
Definition der Lithiumbatterie
Lithiumbatterieist eine Batterie, die Lithiummetall oder eine Lithiumlegierung als positives oder negatives Elektrodenmaterial und eine nichtwässrige Elektrolytlösung verwendet.
Der Lade- und Entladevorgang einer Lithiumbatterie beruht hauptsächlich auf der Bewegung von Lithiumionen (Li+) zwischen der positiven und negativen Elektrode. Beim Laden werden Lithiumionen von der positiven Elektrode gelöst und durch den Elektrolyten in die negative Elektrode eingebettet. Die negative Elektrode befindet sich in einem lithiumreichen Zustand. Beim Entladen ist es umgekehrt.
Elektrochemisches Prinzip der Lithium-Ionen-Batterie
Reaktionsformel der positiven Elektrode: LiCoO2 → Li1-xCoO2 + xLi+ + xe-
Reaktionsformel der negativen Elektrode: C + xLi+ + xe- → CLix
Lithium-Ionen-Batterien haben eine hohe Energiedichte, eine lange Lebensdauer und eine geringe Selbstentladungsrate und werden häufig in Mobiltelefonen, Laptops und Elektrofahrzeugen verwendet.
Die Anwendungsgebiete vonLithiumbatterienwerden hauptsächlich in Strom und Nicht-Strom unterteilt. Zu den Stromfeldern von Lithium-Ionen-Batterieanwendungen gehören Elektrofahrzeuge, Elektrowerkzeuge usw.; zu den Nicht-Stromfeldern gehören Unterhaltungselektronik und Energiespeicherfelder usw.
Zusammensetzung und Klassifizierung von Lithiumbatterien
Lithiumbatterien bestehen hauptsächlich aus vier Komponenten: positivem und negativem Elektrodenmaterial, Elektrolyten und Batterieseparatoren. Das negative Elektrodenmaterial beeinflusst maßgeblich die anfängliche Effizienz und die Zyklusleistung von Lithium-Ionen-Batterien. Negative Elektroden für Lithiumbatterien werden hauptsächlich in zwei Kategorien unterteilt: Kohlenstoffmaterialien und Nicht-Kohlenstoffmaterialien. Graphit als negatives Elektrodenmaterial ist die marktorientierteste Anwendung unter den Kohlenstoffmaterialien. Künstlicher und natürlicher Graphit werden in großem Maßstab industriell eingesetzt. Siliziumbasierte negative Elektroden stehen im Fokus der Forschung großer Hersteller negativer Elektroden und zählen zu den neuen Materialien für negative Elektroden, die in Zukunft voraussichtlich in großem Maßstab eingesetzt werden.
Lithiumbatterienwerden entsprechend den Materialien der positiven Elektrode in Lithium-Kobaltoxid-Batterien, Lithium-Eisenphosphat-Batterien, ternäre Batterien usw. eingeteilt;
Je nach Produktform werden sie in quadratische Batterien, zylindrische Batterien und Softpack-Batterien unterteilt;
Je nach Anwendungsszenario lassen sie sich in Unterhaltungselektronik, Energiespeicher und Leistungsbatterien unterteilen. Lithiumbatterien für Verbraucher werden hauptsächlich in 3C-Produkten verwendet. Energiespeicherbatterien werden hauptsächlich in der Energiespeicherung im Haushalt und in verteilten, unabhängigen Energiesystemen wie Solarenergie und Windkraft eingesetzt. Leistungsbatterien werden hauptsächlich in verschiedenen Elektrofahrzeugen, Elektrowerkzeugen und Fahrzeugen mit alternativer Energie eingesetzt.
Abschluss
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Veröffentlichungszeit: 18. September 2024