Vad är litium polymer batteri

Ett litium-jon-batteri existerar en uppladdningsbart energikälla, ackumulator, var litiumjoner rör sig ifrån den negativa elektroden mot den positiva elektroden beneath urladdning samt åter nära laddning. Li-jon batterier använder olika litiumföreningar vilket elektrodmaterial var litiumjoner är kapabel lagras in (interkaleras) ^[1].

Detta inom jämförelse tillsammans med litiumbatteri likt existerar enstaka primärcell samt äger metalliskt litium inom den negativa elektroden samt såsom ej existerar lämplig på grund av återladdning.

Men vilket existerar egentligen en litiumjonbatteri samt hur fungerar det?

Litiumjonbatteriets huvudkomponenter existerar dem numeriskt värde elektroderna samt mellanliggande elektrolyt. Elektrolyten, fullfölja detta möjligt till litiumjoner för att röra sig mellan dem numeriskt värde elektroderna.

Li-jonbatterier finns tillsammans olika kemi (elektrodmaterial) vilket ger olika cellspänningar. Vanligtvis existerar den nominella cellspänningen 3,3 – 3,7 V jämfört tillsammans med 1,2 V hos NiMH-cellen (nickel-metallhydrid- cell).

Batteriföreningen^[2] existerar enstaka branschföreningen till företag såsom tillverkar alternativt importerar batterier.

Företag såsom tillverkar batterier inom land existerar bland annat Northvolt, Saft, Alelion^[3], samt Nilar^[4].

Användningsområden

[redigera | redigera wikitext]

De flesta mobiltelefontillverkare besitter idag gått ifrån nickel-metallhydridackumulatorer samt nickel-kadmiumackumulatorer mot Litiumjonackumulatorer tackar vare för att batteriet äger högre energitäthet samt existerar mer skonsamt till miljön.

Litium-jonackumulatorer förekommer även inom flera videokameror samt ytterligare elektronisk utustning såsom datorer, radiostyrda modellbilar samt MP3-spelare. ElbilarnaToyota Prius Plug-in samt Tesla Model S använder även litiumjonackumulatorer. Även till storskalig lagring (t ex lagring från el ifrån vindkraftverk, existerar litiumbatteriet en alternativ. Uppskalningen från batteriet innebär en antal nya utmaningar såsom måste lösning inom Li-jonbatteriforskningen.

varenda grundlig kemi (det negativa samt positiva elektrodmaterialet samt elektrolyten) inom batteriet behöver göras mer prisvärd, tryggare samt inom betydligt större kvantiteter än inom solens tid.

I dagens Li-jonbatterier används allmänt litiumkoboltoxid vilket detta aktiva materialet inom den positiva elektroden. Uppskalade Li-jonbatterier måste nyttja betydligt mer prisvärd övergångsmetaller än kobolt (Co).

Järn existerar ett från dem billigaste metallerna vilket är kapabel användas på grund av tillverkning från litiuminnehållande järnfosfater alternativt järnsilikater samt liksom tillsammans tillsammans grafit likt negativt elektrodmaterial är kapabel ge säkra samt billiga batterier.

Säkerhet samt livslängd existerar numeriskt värde andra viktiga frågeställningar för att åtgärda till fordonsbatterier.

detta existerar särskilt reaktioner mellan elektrodmaterialen samt elektrolyten såsom man måste förstå samt oönskade sidoreaktioner måste stoppas. då elfordon samt hybridfordon körs utsätts batteriet till många snabbare ur- samt uppladdningar än vad vilket sker inom batterier till portabel elektronik. för att öka livslängden samt förstå vilket detta existerar vilket påverkar hur länge man förmå nyttja en energikälla existerar därför viktigt.

Hög energitäthet jämfört tillsammans flera andra batterisystem

[redigera | redigera wikitext]

Energitätheten (Wh per vikt- alternativt volymenhet) varierar beroende vid kemi dock existerar genomgående högre än på grund av NiMH.^[5]

(Energi = kapacitet x spänning, Wh = Ah x V)

Litiumjonbatterier existerar enstaka släkt från batterier likt består från olika elektrodmaterial var battericellens lagrade energi utvinns genom för att litiumjoner rör sig mellan elektroderna inom batteriet.

Genom för att nyttja olika sammansättning inom elektrodmaterialen samt elektrolyt erhåller battericellen olika attribut.

Negativ elektrod

[redigera | redigera wikitext]

Den negativa elektroden inom dagens litiumjonceller består från enstaka grafitmix. detta besitter dock blivit vanligare samt vanligare för att man blandar inom några andel kisel, upp mot 5 %, till för att öka energitätheten något.^[6][7]

I vissa celler till specialtillämpningar förmå litiumtitanat (LTO alternativt Li₄Ti₅O₁₂) användas.

Titanaten besitter likt fördel för att detta klarar från många höga upp- samt urladdningsströmmar, klarar från flera cykler (antal upp- samt urladdningar) samt besitter enstaka utdragen livslängd dock äger nackdelen från för att detta sänker cellspänningen (~2,4 V) vilket fullfölja detta mindre attraktivt ur energitäthetssynpunkt samt för att dem existerar dyrare än litiumjonceller tillsammans grafitelektrod.

Till skillnad ifrån en litiumbatteri bör den negativa elektroden inom litiumjoncellen äga katodfunktion (kunna laddas) samt ej enbart anodfunktion.

Positiv elektrod

[redigera | redigera wikitext]

De vanligaste materialen inom den positiva elektroden inom dagens litiumjonceller består från någon typ från metalloxid alternativt järnfosfat^[8].

detta finns en flertal olika ämne såsom vid bas från sina detaljerad komponenter samt uppbyggnad skiljer sig åt gällande energidensitet, effektuttag, livslängd, utgift samt säkerhet vilket fullfölja för att dem lämpar sig förbättrad alternativt sämre på grund av användning inom ett viss applikation. eftersom dem flesta från dagens affärsmässig litiumjonbatterier använder grafit inom den negativa elektroden existerar detta valet från ämne inom den positiva elektroden liksom mot mångt samt många avgör battericellens attribut liksom t.ex.

hur snabbt cellen förmå laddas ur samt hur upphöjd energitäthet enstaka viss fängelse har.^[9]

Exempel vid metalloxider likt används vilket positiva elektrodmaterial existerar litiumkoboltoxid (LiCoO₂, kortat LCO), nickelkoboltaluminiumoxid (LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂ kortat NCA) samt nickelkoboltmanganoxid (LiNi_xCo_yMn_zO₂ var x+y+z = 1, kortat NMC alternativt NCM).

LCO kommersialiserades ursprunglig samt används inom majoriteten från Li-jonbatterier. upphöjd energitäthet, små självurladdning samt förmåga mot flera upp- samt urladdningar äger bidragit mot materialets populariet.

Litiumbatterier existerar ett från dem vanligaste typerna från uppladdningsbara batterier såsom används idag.

på grund av för att ta fram mer prisvärd ämne tillsammans fortsatt upphöjd energidensitet besitter undersökning riktat in sig vid ämne var kobolt byts ut mot andra metaller. Detta äger resulterat inom ämne såsom NMC samt NCA. NCA används från elbilstillverkaren Tesla. Gemensamt på grund av dessa ämne existerar för att dem besitter identisk kristallstruktur var Li-jonerna sitter tvådimensionella lager.

^[5]

Säkerhet

[redigera | redigera wikitext]

Under normal användning existerar litiumjonbatterier ej farligare än alkaliska batterier dock då batterierna skadas, utsätts till höga temperaturer alternativt vid annat sätt används utanför vad dem existerar specificerade på grund av således är kapabel detta inom sämsta fall ske allvarliga incidenter således såsom brand alternativt explosion.

Anledningen mot detta existerar för att energin vilket finns inom litiumjonbatterier existerar många större än till en alkaliskt energikälla från identisk storlek.

Ett modernt Li-ion (litium-ion) alternativt Li-poly-batteri (litium-polymer) ligger vid 3,7 V mot 3,8 V. dem lite äldre NiMH- (nickel-metallhydrid) ligger däremot vid någon spänning likt existerar jämnt delbar tillsammans med 1,2.

Ytterligare ett anledning existerar för att litiumjoncellen innehåller ett elektrolyt likt består från brandfarliga organiska lösningsmedel liksom existerar lättantändliga även nära rumstemperatur mot skillnad ifrån en alkaliskt energikälla var elektrolyten existerar vattenbaserad samt ej speciellt brandfarlig dock starkt basisk samt kunna etsa hud.

allmänt sett existerar detta viktigt för att ständigt hålla sig inom dem från tillverkaren specificerade parametrarna, sålunda vilket upp- samt urladdningsströmmar samt temperaturspann, till för att säkerställa för att cellerna används vid en säkert sätt.^[10]

Laddning

[redigera | redigera wikitext]

Laddning från litiumjonbatterier sker nästan uteslutande i enlighet med en konstant-ström/konstant-spänning förfarande på grund av för att skydda battericellerna ifrån för att överladdas dock ändå nå full laddning.

Man laddar inledningsvis cellen tillsammans ett konstant ström mot enstaka förutbestämd spänning samt då man nått dit således går man ovan mot för att hålla spänningen konstant samt låter strömmen klinga från mot enstaka nedsänkt nivå. Laddning nära temperaturer beneath noll grader bör ständigt undvikas angående ej någon ytterligare temperatur finns specificerad ifrån tillverkaren.^[11]

Ett vanligt formulering vilket används kring laddning (och även urladdning) från litiumjonbatterier existerar termen state-of-charge, alternativt kortat SOC, såsom existerar en sätt för att uttrycka en batteris kapacitet inom andel (laddningsgrad).

en fullt uppladdat energikälla besitter 100 % SOC samt en helt urladdat energikälla äger 0 % SOC.

C-rate existerar en annat formulering såsom används till strömmar liksom äger normaliserats mot ett bestämd cells uppmätta kapacitet på grund av för att underlätta då man jämför fler olika batterier.

mot modell därför existerar 1C (C liksom inom C-rate) den ström enstaka fängelse behöver till för att laddas ur vid 1 60 minuter samt 0,1C (kan även tecknas likt C/10) existerar strömmen liksom motsvarar enstaka urladdning beneath 10 timmar.^[12]

Lagring

[redigera | redigera wikitext]

Litiumjonbatterier såsom ej används bör förvaras nära 15-25 °C, undvik för att förvara batterierna inom matförvaring då luftfuktigheten förmå bidra mot för att cellen korroderar.

I denna produkt får ni svar vid en gäng vanliga ämnen oss får ifrån våra kunder gällande litiumbatterier.

Undvik även för att förvara batterierna fullt uppladdade beneath ett längre tidsperiod då dem förmå tappa enstaka sektion från sin kapacitet permanent. Man bör heller ej förvara batterierna inom utrustning beneath utdragen period då den ej används. Anledning mot detta existerar för att litiumjonceller äger ca 1-3 % självurladdning per tidsperiod samt detta inom kombination tillsammans med krypströmmar ifrån säkerhetselektronik samt utrustning således kommer batteriet sakta laddas ur således resehandling många för att detta ej längre förmå användas.

ett litiumjoncell vilket laddats ur beneath 2 V bör från säkerhetsskäl inte någonsin laddas upp igen.^[13]

Uppbyggnad från litiumjonceller

[redigera | redigera wikitext]

Cylindrisk cell

[redigera | redigera wikitext]

I cylindriska litiumjonceller existerar elektroderna långa remsor från metallfolie tillsammans belagt elektrodmaterial vid båda sidor.

Elektroderna på grund av negativ respektive positiv elektrod läggs samman samt rullas sedan ihop, åtskilda från enstaka tunn separator från enstaka porös kemisk förening bestående av stora molekyler (plastliknande material) mot enstaka cylinder, liknande enstaka rulltårta (”jelly roll”). Därefter placeras rullen inom en ytterhölje från rostfritt stål.

Prismatisk cell

[redigera | redigera wikitext]

Elektroderna inom enstaka prismatisk fängelse existerar antingen långa remsor sålunda likt inom den cylindriska cellen (varannan negativ samt positiv elektrod), dock liksom lindas alternativt viks ihop istället till för att rullas mot ett cylinderform, alternativt tvåsidigt belagda, separata papper liksom läggs vid upphöjd, tillsammans skikt från separator emellan.

Ett litium-jon-batteri existerar en uppladdningsbart energikälla, ackumulator, var litiumjoner rör sig ifrån den negativa elektroden mot den positiva elektroden beneath urladdning samt åter nära laddning.

detta prismatiska höljet existerar vanligtvis från aluminium.

Pouch cell

[redigera | redigera wikitext]

Pouch celler brukar vanligtvis nyttja sig från identisk konstruktion liksom dem prismatiska cellerna. detta såsom skiljer dem numeriskt värde celltyperna åt existerar för att höljet inom enstaka pouchcell utgörs från enstaka tunn plastlaminerad aluminiumfolie, likt den likt används likt förpackningsmaterial mot bryggd dryck.

eftersom pouchcellen ej besitter en hårt samt kraftig ytterhölje existerar dem mer känsliga till stötar samt stöt jämfört ned dem cylindriska alternativt prismatiska cellerna. på grund av för att utveckla den mekaniska stabiliteten kapslar man ibland in pouchcellen inom en plasthölje, vilket existerar vanligt förekommande inom t.ex mobiltelefoner.

Knappceller

[redigera | redigera wikitext]

Litiumjonceller förekommer även inom knappcellsformat dock utgör enstaka uppenbart mindre marknadsandel jämfört tillsammans andra nämnda cellformat.

Den interna strukturen består från staplade anoder samt katoder var katoden vanligtvis existerar innesluten inom en separatormaterial. Oftast existerar dessa batterier inbyggda inom produkten samt handhas ej enskilt från användaren.^[14][15]

Transport

[redigera | redigera wikitext]

Speciella regler gäller till transporter från litiumjonbatterier eftersom dem klassas liksom farligt frakt.

Så fungerar litiumjonbatteriet.

Önskat transportsätt avgör vilka lagar samt förordningar man måste följa på grund av för att ett fåtal skeppa litiumbatterier. på grund av flygtransport regleras detta inom IATA:s Dangerous Goods Regulation (IATA DGR), till vägtransport inom ADR (den svenska utgåvan från ADR publiceras från Myndigheten på grund av samhällsskydd samt beredskap, MSB) samt på grund av sjötransport inom IMDG koden.^[16]

Oavsett transportsätt måste varenda litiumjonbatterier äga genomgått testning i enlighet med UN Manual of Tests and Criteria, sektion III, subsektion 38.3 (förkortat ”UN38.3-testning”) innan dem får skeppas.

Se även

[redigera | redigera wikitext]

Källor

[redigera | redigera wikitext]

Den på denna plats artikeln existerar helt alternativt delvis baserad vid ämne ifrån talar engelska Wikipedia, Lithium-ion battery, oktober 2019.