แบตเตอรี่ลิเธียมมีคุณสมบัติการชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียม

แบตเตอรี่ลิเธียมเป็นแบตเตอรี่ประเภทหนึ่งที่ใช้โลหะลิเธียมหรือโลหะผสมลิเธียมเป็นวัสดุอิเล็กโทรดลบและใช้สารละลายอิเล็กโทรไลต์ที่ไม่ใช่น้ำแบตเตอรี่ลิเธียมที่นำเสนอเร็วที่สุดมาจากนักประดิษฐ์ผู้ยิ่งใหญ่อย่างเอดิสัน

แบตเตอรี่ลิเธียม – แบตเตอรี่ลิเธียม

แบตเตอรี่ลิเธียม
แบตเตอรี่ลิเธียมเป็นแบตเตอรี่ประเภทหนึ่งที่ใช้โลหะลิเธียมหรือโลหะผสมลิเธียมเป็นวัสดุอิเล็กโทรดลบและใช้สารละลายอิเล็กโทรไลต์ที่ไม่ใช่น้ำแบตเตอรี่ลิเธียมที่นำเสนอเร็วที่สุดมาจากนักประดิษฐ์ผู้ยิ่งใหญ่อย่างเอดิสัน

เนื่องจากคุณสมบัติทางเคมีของโลหะลิเธียมมีความว่องไวมาก การแปรรูป การจัดเก็บ และการใช้โลหะลิเธียมจึงมีข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อมที่สูงมากดังนั้นจึงไม่ได้ใช้งานแบตเตอรี่ลิเธียมมาเป็นเวลานาน

ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีไมโครอิเล็กทรอนิกส์ในศตวรรษที่ 20 อุปกรณ์ขนาดเล็กจึงเพิ่มขึ้นทุกวัน ซึ่งทำให้มีความต้องการแหล่งจ่ายไฟสูงแบตเตอรี่ลิเธียมได้เข้าสู่ขั้นตอนการปฏิบัติขนาดใหญ่แล้ว

ถูกนำมาใช้ครั้งแรกในเครื่องกระตุ้นหัวใจเนื่องจากอัตราการคายประจุเองของแบตเตอรี่ลิเธียมต่ำมาก แรงดันคายประจุจึงสูงชันทำให้สามารถฝังเครื่องกระตุ้นหัวใจเข้าไปในร่างกายมนุษย์ได้เป็นเวลานาน

โดยทั่วไปแบตเตอรี่ลิเธียมจะมีแรงดันไฟฟ้าระบุสูงกว่า 3.0 โวลต์ และเหมาะสำหรับการจ่ายไฟวงจรรวมมากกว่าแบตเตอรี่แมงกานีสไดออกไซด์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในคอมพิวเตอร์ เครื่องคิดเลข กล้องถ่ายรูป และนาฬิกา

เพื่อที่จะพัฒนาพันธุ์ให้มีประสิทธิภาพดีขึ้น จึงได้มีการศึกษาวัสดุต่างๆแล้วสร้างผลิตภัณฑ์อย่างที่ไม่เคยมีมาก่อนตัวอย่างเช่น แบตเตอรี่ลิเธียมซัลเฟอร์ไดออกไซด์และแบตเตอรี่ลิเธียมไทโอนิลคลอไรด์มีความโดดเด่นมากวัสดุออกฤทธิ์เชิงบวกของพวกมันยังเป็นตัวทำละลายสำหรับอิเล็กโทรไลต์อีกด้วยโครงสร้างนี้มีอยู่ในระบบไฟฟ้าเคมีที่ไม่ใช่น้ำเท่านั้นดังนั้นการศึกษาแบตเตอรี่ลิเธียมจึงได้ส่งเสริมการพัฒนาทฤษฎีเคมีไฟฟ้าของระบบที่ไม่ใช่น้ำด้วยนอกเหนือจากการใช้ตัวทำละลายที่ไม่มีน้ำหลายชนิดแล้ว ยังมีการวิจัยเกี่ยวกับแบตเตอรี่ฟิล์มบางโพลีเมอร์อีกด้วย

ในปี 1992 Sony ประสบความสำเร็จในการพัฒนาแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนการใช้งานจริงช่วยลดน้ำหนักและปริมาตรของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พกพา เช่น โทรศัพท์มือถือและคอมพิวเตอร์โน้ตบุ๊กได้อย่างมากเวลาใช้งานจะขยายออกไปอย่างมากเนื่องจากแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนไม่มีโครเมียมโลหะหนัก เมื่อเปรียบเทียบกับแบตเตอรี่นิกเกิลโครเมียม มลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมจึงลดลงอย่างมาก

1. แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน
ปัจจุบันแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบ่งออกเป็นสองประเภท: แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเหลว (LIB) และแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนโพลีเมอร์ (PLB)ในหมู่พวกเขาแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเหลวหมายถึงแบตเตอรี่รองที่สารประกอบ Li + intercalation เป็นขั้วบวกและขั้วลบอิเล็กโทรดขั้วบวกจะเลือกสารประกอบลิเธียม LiCoO2 หรือ LiMn2O4 และอิเล็กโทรดขั้วลบจะเลือกสารประกอบระหว่างชั้นลิเธียมคาร์บอนแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็นแรงผลักดันในอุดมคติสำหรับการพัฒนาในศตวรรษที่ 21 เนื่องจากมีแรงดันไฟฟ้าในการทำงานสูง ขนาดเล็ก น้ำหนักเบา พลังงานสูง ไม่มีผลกระทบต่อหน่วยความจำ ไม่มีมลภาวะ การคายประจุเองต่ำ และอายุการใช้งานยาวนาน

2. ประวัติโดยย่อของการพัฒนาแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน
แบตเตอรี่ลิเธียมและแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็นแบตเตอรี่พลังงานสูงชนิดใหม่ที่ได้รับการพัฒนาขึ้นอย่างประสบความสำเร็จในศตวรรษที่ 20อิเล็กโทรดลบของแบตเตอรี่นี้คือลิเธียมโลหะ และอิเล็กโทรดบวกคือ MnO2, SOCL2, (CFx)n ฯลฯ นำไปใช้จริงในปี 1970เนื่องจากพลังงานสูง แรงดันแบตเตอรี่สูง ช่วงอุณหภูมิการทำงานที่กว้าง และอายุการเก็บรักษาที่ยาวนาน จึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องใช้ไฟฟ้าขนาดเล็กของทหารและพลเรือน เช่น โทรศัพท์มือถือ คอมพิวเตอร์พกพา กล้องวิดีโอ กล้องถ่ายรูป ฯลฯ บางส่วน เปลี่ยนแบตเตอรี่แบบเดิม.

3. แนวโน้มการพัฒนาแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์พกพา เช่น คอมพิวเตอร์แล็ปท็อป กล้องวิดีโอ และการสื่อสารเคลื่อนที่ เนื่องจากมีข้อได้เปรียบด้านการใช้งานที่เป็นเอกลักษณ์แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนความจุขนาดใหญ่ที่พัฒนาขึ้นในขณะนี้ได้รับการทดลองในยานพาหนะไฟฟ้า และคาดว่าจะกลายเป็นหนึ่งในแหล่งพลังงานหลักสำหรับยานพาหนะไฟฟ้าในศตวรรษที่ 21 และจะถูกใช้ในดาวเทียม การบินและอวกาศ และการจัดเก็บพลังงาน .

4. ฟังก์ชั่นพื้นฐานของแบตเตอรี่
(1) แรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดของแบตเตอรี่
(2) ความต้านทานภายในของแบตเตอรี่
(3) แรงดันไฟฟ้าในการทำงานของแบตเตอรี่

(4) แรงดันไฟฟ้าในการชาร์จ
แรงดันไฟฟ้าในการชาร์จหมายถึงแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับปลายทั้งสองด้านของแบตเตอรี่โดยแหล่งจ่ายไฟภายนอก เมื่อมีการชาร์จแบตเตอรี่สำรองวิธีการชาร์จขั้นพื้นฐาน ได้แก่ การชาร์จด้วยกระแสคงที่และการชาร์จด้วยแรงดันไฟฟ้าคงที่โดยทั่วไปจะใช้การชาร์จด้วยกระแสคงที่ และลักษณะเฉพาะคือกระแสการชาร์จจะเสถียรในระหว่างกระบวนการชาร์จในขณะที่การชาร์จดำเนินไป วัสดุออกฤทธิ์จะถูกกู้คืน พื้นที่ปฏิกิริยาของอิเล็กโทรดจะลดลงอย่างต่อเนื่อง และโพลาไรเซชันของมอเตอร์จะค่อยๆ เพิ่มขึ้น

(5) ความจุของแบตเตอรี่
ความจุของแบตเตอรี่หมายถึงปริมาณไฟฟ้าที่ได้รับจากแบตเตอรี่ ซึ่งโดยปกติจะแสดงด้วย C และหน่วยมักจะแสดงด้วย Ah หรือ mAhความจุเป็นเป้าหมายสำคัญของประสิทธิภาพทางไฟฟ้าของแบตเตอรี่ความจุของแบตเตอรี่มักจะแบ่งออกเป็นความจุทางทฤษฎี ความจุในทางปฏิบัติ และความจุพิกัด

ความจุของแบตเตอรี่ถูกกำหนดโดยความจุของอิเล็กโทรดหากความจุของอิเล็กโทรดไม่เท่ากัน ความจุของแบตเตอรี่จะขึ้นอยู่กับอิเล็กโทรดที่มีความจุน้อยกว่า แต่ก็ไม่ได้เป็นผลรวมของความจุของอิเล็กโทรดบวกและลบ

(6) ฟังก์ชั่นการจัดเก็บและอายุการใช้งานของแบตเตอรี่
คุณสมบัติหลักประการหนึ่งของแหล่งพลังงานเคมีคือสามารถปล่อยพลังงานไฟฟ้าเมื่อใช้งานและเก็บพลังงานไฟฟ้าเมื่อไม่ได้ใช้งานฟังก์ชั่นการจัดเก็บที่เรียกว่าคือความสามารถในการรักษาการชาร์จสำหรับแบตเตอรี่สำรอง

เกี่ยวกับแบตเตอรี่สำรอง อายุการใช้งานเป็นตัวแปรสำคัญในการวัดประสิทธิภาพของแบตเตอรี่แบตเตอรี่สำรองจะถูกชาร์จและคายประจุหนึ่งครั้ง เรียกว่า วงจร (หรือวงจร)ภายใต้เกณฑ์การชาร์จและการคายประจุที่แน่นอน จำนวนครั้งในการชาร์จและการคายประจุที่แบตเตอรี่สามารถทนได้ก่อนที่ความจุของแบตเตอรี่จะถึงค่าที่กำหนดเรียกว่าวงจรการทำงานของแบตเตอรี่สำรองแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีประสิทธิภาพการจัดเก็บที่ดีเยี่ยมและมีอายุการใช้งานยาวนาน

แบตเตอรี่ลิเธียม – คุณสมบัติ
ก. ความหนาแน่นของพลังงานสูง
น้ำหนักของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนคือครึ่งหนึ่งของแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียมหรือนิกเกิลไฮโดรเจนที่มีความจุเท่ากัน และปริมาตรคือ 40-50% ของนิกเกิลแคดเมียมและ 20-30% ของแบตเตอรี่นิกเกิล-ไฮโดรเจน .

ข. ไฟฟ้าแรงสูง
แรงดันไฟฟ้าในการทำงานของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนหนึ่งก้อนคือ 3.7 โวลต์ (ค่าเฉลี่ย) ซึ่งเทียบเท่ากับแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียมหรือนิกเกิลเมทัลไฮไดรด์สามก้อนที่เชื่อมต่อแบบอนุกรม

ค. ไม่มีมลพิษ
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนไม่มีโลหะที่เป็นอันตราย เช่น แคดเมียม ตะกั่ว และปรอท

D. ไม่มีลิเธียมที่เป็นโลหะ
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนไม่มีลิเธียมโลหะ จึงไม่อยู่ภายใต้ข้อบังคับ เช่น ห้ามพกพาแบตเตอรี่ลิเธียมบนเครื่องบินโดยสาร

E. วงจรชีวิตสูง
ภายใต้สภาวะปกติ แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสามารถมีรอบการชาร์จได้มากกว่า 500 รอบ

F. ไม่มีผลกระทบต่อหน่วยความจำ
เอฟเฟกต์หน่วยความจำหมายถึงปรากฏการณ์ที่ความจุของแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียมลดลงในระหว่างรอบการชาร์จและการคายประจุแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนไม่มีผลกระทบนี้

ช. การชาร์จอย่างรวดเร็ว
การใช้เครื่องชาร์จกระแสคงที่และแรงดันไฟฟ้าคงที่ที่มีแรงดันไฟฟ้า 4.2V จะสามารถชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจนเต็มได้ภายในหนึ่งถึงสองชั่วโมง

แบตเตอรี่ลิเธียม - หลักการและโครงสร้างของแบตเตอรี่ลิเธียม
1. โครงสร้างและหลักการทำงานของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน: แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่เรียกว่าหมายถึงแบตเตอรี่สำรองที่ประกอบด้วยสารประกอบสองชนิดที่สามารถสลับกลับและแยกไอออนลิเธียมไอออนเป็นขั้วบวกและขั้วลบได้ผู้คนเรียกแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนนี้โดยมีกลไกเฉพาะตัว ซึ่งอาศัยการถ่ายโอนไอออนลิเธียมระหว่างขั้วบวกและขั้วลบเพื่อให้การชาร์จและคายประจุของแบตเตอรี่เสร็จสมบูรณ์ เรียกว่า "แบตเตอรี่สำหรับเก้าอี้โยก" หรือที่เรียกกันทั่วไปว่า "แบตเตอรี่ลิเธียม" .ยกตัวอย่าง LiCoO2: (1) เมื่อชาร์จแบตเตอรี่แล้ว ลิเธียมไอออนจะถูกแยกออกจากอิเล็กโทรดบวกและถูกอินเทอร์คัลในอิเล็กโทรดลบ และในทางกลับกันเมื่อคายประจุโดยกำหนดให้อิเล็กโทรดอยู่ในสถานะอินเทอร์คาเลชั่นลิเธียมก่อนการประกอบโดยทั่วไป โลหะออกไซด์ทรานซิชันอินเทอร์คาเลชันลิเธียมที่มีศักยภาพมากกว่า 3V เมื่อเทียบกับลิเธียมและมีความเสถียรในอากาศจะถูกเลือกเป็นอิเล็กโทรดเชิงบวก เช่น LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4, LiFePO4(2) สำหรับวัสดุที่เป็นขั้วลบ ให้เลือกสารประกอบลิเธียมที่สามารถวัดค่าได้ซึ่งมีศักยภาพใกล้เคียงกับศักยภาพของลิเธียมมากที่สุดตัวอย่างเช่น วัสดุคาร์บอนหลายชนิด ได้แก่ กราไฟท์ธรรมชาติ กราไฟท์สังเคราะห์ คาร์บอนไฟเบอร์ คาร์บอนทรงกลมมีโซเฟส ฯลฯ และออกไซด์ของโลหะ รวมถึง SnO, SnO2, ดีบุกคอมโพสิตออกไซด์ SnBxPyOz (x=0.4~0.6, y=0.6~0.4, z= (2+3x+5y)/2) เป็นต้น

แบตเตอรี่ลิเธียม
2. โดยทั่วไปแบตเตอรี่ประกอบด้วย: บวก, ลบ, อิเล็กโทรไลต์, ตัวแยก, ตะกั่วบวก, แผ่นลบ, ขั้วกลาง, วัสดุฉนวน (ฉนวน), วาล์วนิรภัย (ช่องระบายอากาศ), แหวนปิดผนึก (ปะเก็น), PTC (ขั้วควบคุมอุณหภูมิบวก), กล่องแบตเตอรี่โดยทั่วไป ผู้คนมีความกังวลมากขึ้นเกี่ยวกับอิเล็กโทรดบวก อิเล็กโทรดลบ และอิเล็กโทรไลต์

แบตเตอรี่ลิเธียม
การเปรียบเทียบโครงสร้างแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน
ตามวัสดุแคโทดที่แตกต่างกัน มันถูกแบ่งออกเป็นลิเธียมเหล็ก โคบอลต์ลิเธียม ลิเธียมแมงกานีส ฯลฯ ;
จากการจำแนกรูปร่าง โดยทั่วไปจะแบ่งออกเป็นทรงกระบอกและสี่เหลี่ยม และลิเธียมไอออนโพลีเมอร์สามารถสร้างเป็นรูปร่างใดก็ได้
ตามวัสดุอิเล็กโทรไลต์ต่างๆ ที่ใช้ในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภท: แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเหลว (LIB) และแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนโซลิดสเตตPLIB) คือแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนโซลิดสเตตชนิดหนึ่ง

อิเล็กโทรไลต์
ตัวสะสมกระแสไฟฟ้าของเปลือก / บรรจุภัณฑ์
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเหลว สแตนเลสเหลว อะลูมิเนียม ฟอยล์ทองแดง 25μPE และอะลูมิเนียมฟอยล์โพลีเมอร์ แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนโพลีเมอร์ โพลีเมอร์คอลลอยด์ อะลูมิเนียม/ฟิล์มคอมโพสิต PP โดยไม่มีสิ่งกีดขวางหรือฟอยล์ทองแดง μPE และฟอยล์อะลูมิเนียมเดี่ยว

แบตเตอรี่ลิเธียม – หน้าที่ของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

1. ความหนาแน่นของพลังงานสูง
เมื่อเปรียบเทียบกับแบตเตอรี่ NI/CD หรือ NI/MH ที่มีความจุเท่ากัน แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะมีน้ำหนักเบากว่า และพลังงานจำเพาะของปริมาตรจะอยู่ที่ 1.5 ถึง 2 เท่าของแบตเตอรี่ทั้งสองประเภทนี้

2. ไฟฟ้าแรงสูง
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนใช้อิเล็กโทรดลิเธียมที่มีองค์ประกอบอิเล็กโทรเนกาติตีสูงเพื่อให้ได้แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วสูงถึง 3.7V ซึ่งเป็นสามเท่าของแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ NI/CD หรือ NI/MH

3. ไม่ก่อให้เกิดมลพิษ เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม

4. วงจรชีวิตยาว
ช่วงชีวิตเกิน 500 ครั้ง

5. ความสามารถในการรับน้ำหนักสูง
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสามารถคายประจุได้อย่างต่อเนื่องด้วยกระแสไฟขนาดใหญ่ เพื่อให้แบตเตอรี่นี้สามารถใช้กับเครื่องใช้ไฟฟ้ากำลังสูง เช่น กล้องถ่ายรูปและคอมพิวเตอร์แล็ปท็อป

6. การรักษาความปลอดภัยที่ดีเยี่ยม
เนื่องจากการใช้วัสดุแอโนดที่ดีเยี่ยม ปัญหาการเติบโตของลิเธียมเดนไดรต์ในระหว่างการชาร์จแบตเตอรี่จึงหมดไป ซึ่งช่วยเพิ่มความปลอดภัยของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนได้อย่างมากในเวลาเดียวกัน มีการเลือกอุปกรณ์เสริมพิเศษที่สามารถกู้คืนได้เพื่อความปลอดภัยของแบตเตอรี่ระหว่างการใช้งาน

แบตเตอรี่ลิเธียม – วิธีการชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน
วิธีที่ 1 ก่อนที่แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะออกจากโรงงาน ผู้ผลิตได้ดำเนินการเปิดใช้งานและชาร์จล่วงหน้าแล้ว ดังนั้นแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจึงมีพลังงานคงเหลือ และแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะถูกชาร์จตามระยะเวลาการปรับเปลี่ยนระยะเวลาการปรับเปลี่ยนนี้จะต้องดำเนินการทั้งหมด 3 ถึง 5 ครั้งปลดประจำการ
วิธีที่ 2 ก่อนการชาร์จ ไม่จำเป็นต้องคายประจุแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็นพิเศษการคายประจุที่ไม่เหมาะสมจะทำให้แบตเตอรี่เสียหายเมื่อชาร์จ ให้ลองใช้การชาร์จแบบช้าและลดการชาร์จแบบเร็วเวลาไม่ควรเกิน 24 ชั่วโมงหลังจากที่แบตเตอรี่ผ่านการชาร์จและคายประจุครบสามถึงห้ารอบแล้วเท่านั้น สารเคมีภายในของแบตเตอรี่จะถูก "กระตุ้น" โดยสมบูรณ์เพื่อการใช้งานที่เหมาะสมที่สุด
วิธีที่ 3 โปรดใช้ที่ชาร์จของแท้หรือที่ชาร์จยี่ห้อที่มีชื่อเสียงสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียม ให้ใช้เครื่องชาร์จพิเศษสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมแล้วปฏิบัติตามคำแนะนำมิฉะนั้นแบตเตอรี่จะเสียหายหรือเสี่ยงได้
วิธีที่ 4 แบตเตอรี่ที่ซื้อมาใหม่คือลิเธียมไอออน ดังนั้นการชาร์จ 3 ถึง 5 ครั้งแรกโดยทั่วไปเรียกว่าระยะเวลาการปรับ และควรชาร์จนานกว่า 14 ชั่วโมงเพื่อให้แน่ใจว่ากิจกรรมของลิเธียมไอออนถูกเปิดใช้งานอย่างเต็มที่แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนไม่มีเอฟเฟกต์หน่วยความจำ แต่มีความเฉื่อยสูงควรเปิดใช้งานอย่างสมบูรณ์เพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพที่ดีที่สุดในแอปพลิเคชันในอนาคต
วิธีที่ 5. แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนต้องใช้เครื่องชาร์จพิเศษ มิฉะนั้นอาจไม่ถึงสถานะอิ่มตัวและส่งผลต่อการทำงานของแบตเตอรี่หลังจากชาร์จแล้ว ให้หลีกเลี่ยงการวางแบตเตอรี่ไว้บนเครื่องชาร์จเป็นเวลานานกว่า 12 ชั่วโมง และแยกแบตเตอรี่ออกจากผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์แบบเคลื่อนที่เมื่อไม่ได้ใช้งานเป็นเวลานาน

แบตเตอรี่ลิเธียม--การใช้งาน
ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีไมโครอิเล็กทรอนิกส์ในศตวรรษที่ 20 อุปกรณ์ขนาดเล็กจึงเพิ่มขึ้นทุกวัน ซึ่งทำให้มีความต้องการแหล่งจ่ายไฟสูงแบตเตอรี่ลิเธียมได้เข้าสู่ขั้นตอนการปฏิบัติขนาดใหญ่แล้ว
ถูกนำมาใช้ครั้งแรกในเครื่องกระตุ้นหัวใจเนื่องจากอัตราการคายประจุเองของแบตเตอรี่ลิเธียมต่ำมาก แรงดันคายประจุจึงสูงชันทำให้สามารถฝังเครื่องกระตุ้นหัวใจเข้าไปในร่างกายมนุษย์ได้เป็นเวลานาน
โดยทั่วไปแบตเตอรี่ลิเธียมจะมีแรงดันไฟฟ้าระบุสูงกว่า 3.0 โวลต์ และเหมาะสำหรับการจ่ายไฟวงจรรวมมากกว่าแบตเตอรี่แมงกานีสไดออกไซด์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในคอมพิวเตอร์ เครื่องคิดเลข กล้องถ่ายรูป และนาฬิกา

ตัวอย่างการใช้งาน
1. มีแบตเตอรี่จำนวนมากที่ใช้ทดแทนการซ่อมแบตเตอรี่ เช่น ที่ใช้ในคอมพิวเตอร์โน้ตบุ๊กหลังจากซ่อมแล้วพบว่าเมื่อแบตเตอรี่แพ็คนี้เสียหายจะมีเพียงแบตเตอรี่แต่ละก้อนเท่านั้นที่มีปัญหาสามารถเปลี่ยนได้ด้วยแบตเตอรี่ลิเธียมเซลล์เดียวที่เหมาะสม
2. การทำไฟฉายจิ๋วความสว่างสูง ผู้เขียนเคยใช้แบตเตอรี่ลิเธียม 3.6V1.6AH หนึ่งก้อนพร้อมหลอดเปล่งแสงสีขาวความสว่างสูงเพื่อทำไฟฉายจิ๋วซึ่งใช้งานง่าย กะทัดรัด และสวยงามและเนื่องจากแบตเตอรี่มีความจุสูง จึงสามารถใช้งานได้โดยเฉลี่ยครึ่งชั่วโมงทุกคืน และใช้งานได้นานกว่าสองเดือนโดยไม่ต้องชาร์จ
3. แหล่งจ่ายไฟสำรอง 3V

เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลิเธียมเซลล์เดียวคือ 3.6Vดังนั้นแบตเตอรี่ลิเธียมเพียงก้อนเดียวจึงสามารถเปลี่ยนแบตเตอรี่ธรรมดาได้ 2 ก้อนเพื่อจ่ายไฟให้กับเครื่องใช้ในครัวเรือนขนาดเล็ก เช่น วิทยุ วอล์คแมน กล้องถ่ายรูป ฯลฯ ซึ่งไม่เพียงแต่มีน้ำหนักเบาแต่ยังมีอายุการใช้งานยาวนานอีกด้วย

วัสดุแอโนดของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน – ลิเธียมไททาเนต

สามารถใช้ร่วมกับลิเธียมแมงกาเนต วัสดุแบบไตรภาค หรือลิเธียมเหล็กฟอสเฟต และวัสดุเชิงบวกอื่นๆ เพื่อสร้างแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนรอง 2.4V หรือ 1.9Vนอกจากนี้ยังสามารถใช้เป็นอิเล็กโทรดบวกเพื่อสร้างแบตเตอรี่ลิเธียม 1.5V พร้อมแบตเตอรี่รองอิเล็กโทรดลบโลหะลิเธียมหรือโลหะผสมลิเธียม

เนื่องจากความปลอดภัยสูง ความเสถียรสูง อายุการใช้งานยาวนาน และลักษณะสีเขียวของลิเธียมไททาเนตสามารถคาดการณ์ได้ว่าวัสดุลิเธียมไททาเนตจะกลายเป็นวัสดุอิเล็กโทรดลบของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนรุ่นใหม่ภายใน 2-3 ปี และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในรถยนต์พลังงานใหม่ รถจักรยานยนต์ไฟฟ้า และที่ต้องการความปลอดภัยสูง ความเสถียรสูง และรอบการทำงานที่ยาวนานสาขาการสมัครแรงดันไฟฟ้าในการทำงานของแบตเตอรี่ลิเธียมไททาเนตคือ 2.4V แรงดันไฟฟ้าสูงสุดคือ 3.0V และกระแสไฟชาร์จสูงถึง 2C

องค์ประกอบของแบตเตอรี่ลิเธียมไททาเนต
อิเล็กโทรดบวก: ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต, ลิเธียมแมงกาเนตหรือวัสดุไตรภาค, ลิเธียมนิกเกิลแมงกาเนต
อิเล็กโทรดเชิงลบ: วัสดุลิเธียมไททาเนต
สิ่งกีดขวาง: สิ่งกีดขวางแบตเตอรี่ลิเธียมในปัจจุบันที่มีคาร์บอนเป็นขั้วลบ
อิเล็กโทรไลต์: อิเล็กโทรไลต์แบตเตอรี่ลิเธียมที่มีคาร์บอนเป็นอิเล็กโทรดลบ
กล่องแบตเตอรี่: กล่องแบตเตอรี่ลิเธียมที่มีคาร์บอนเป็นขั้วลบ

ข้อดีของแบตเตอรี่ลิเธียมไททาเนต: การเลือกรถยนต์ไฟฟ้ามาทดแทนรถยนต์เชื้อเพลิงเป็นทางเลือกที่ดีที่สุดในการแก้ปัญหามลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมในเมืองแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนได้รับความสนใจจากนักวิจัยอย่างกว้างขวางเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดของยานพาหนะไฟฟ้าสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบออนบอร์ด การวิจัยและพัฒนา วัสดุเชิงลบที่มีความปลอดภัยสูง ประสิทธิภาพอัตราที่ดี และอายุการใช้งานที่ยืนยาวเป็นจุดร้อนและความยากลำบาก

อิเล็กโทรดลบของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเชิงพาณิชย์ส่วนใหญ่ใช้วัสดุคาร์บอน แต่ยังคงมีข้อเสียบางประการในการใช้แบตเตอรี่ลิเธียมที่ใช้คาร์บอนเป็นอิเล็กโทรดลบ:
1. ลิเธียมเดนไดรต์ตกตะกอนได้ง่ายในระหว่างการชาร์จมากเกินไป ส่งผลให้แบตเตอรี่ลัดวงจร และส่งผลต่อฟังก์ชันความปลอดภัยของแบตเตอรี่ลิเธียม
2. ง่ายต่อการสร้างฟิล์ม SEI ส่งผลให้ประจุเริ่มต้นและกำลังจำหน่ายต่ำและมีความจุขนาดใหญ่ที่ไม่สามารถย้อนกลับได้
3. นั่นคือแรงดันไฟฟ้าของแพลตฟอร์มของวัสดุคาร์บอนต่ำ (ใกล้กับโลหะลิเธียม) และง่ายต่อการทำให้เกิดการสลายตัวของอิเล็กโทรไลต์ซึ่งจะนำมาซึ่งความเสี่ยงด้านความปลอดภัย
4. ในกระบวนการแทรกและสกัดลิเธียมไอออน ปริมาตรจะเปลี่ยนไปอย่างมาก และความเสถียรของวงจรไม่ดี

เมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุคาร์บอน Li4Ti5012 ชนิดสปิเนลมีข้อได้เปรียบที่สำคัญ:
1. เป็นวัสดุที่ไม่มีความเครียดและมีประสิทธิภาพการไหลเวียนที่ดี
2. แรงดันไฟฟ้าคายประจุมีเสถียรภาพ และอิเล็กโทรไลต์จะไม่สลายตัว ปรับปรุงประสิทธิภาพด้านความปลอดภัยของแบตเตอรี่ลิเธียม
3. เมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุแอโนดคาร์บอน ลิเธียมไททาเนตมีค่าสัมประสิทธิ์การแพร่กระจายของลิเธียมไอออนสูง (2*10-8cm2/s) และสามารถชาร์จและคายประจุได้ในอัตราที่สูง
4. ศักยภาพของลิเธียมไททาเนตสูงกว่าลิเธียมโลหะบริสุทธิ์ และไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะสร้างลิเธียมเดนไดรต์ ซึ่งเป็นพื้นฐานในการรับรองความปลอดภัยของแบตเตอรี่ลิเธียม

วงจรการบำรุงรักษา
ประกอบด้วยทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนาม 2 ตัวและบล็อกรวมการบำรุงรักษา S-8232 โดยเฉพาะท่อควบคุมการประจุไฟเกิน FET2 และท่อควบคุมการปล่อยประจุเกิน FET1 เชื่อมต่อแบบอนุกรมกับวงจร และแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่จะถูกตรวจสอบและควบคุมโดย IC การบำรุงรักษาเมื่อแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่เพิ่มขึ้นเป็น 4.2V หลอดบำรุงรักษาการชาร์จไฟเกิน FET1 จะถูกปิด และการชาร์จจะสิ้นสุดลงเพื่อหลีกเลี่ยงการทำงานผิดพลาด โดยทั่วไปตัวเก็บประจุหน่วงเวลาจะถูกเพิ่มเข้ากับวงจรภายนอกเมื่อแบตเตอรี่อยู่ในสถานะคายประจุ แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่จะลดลงเหลือ 2.55