Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English
Литий-ионные аккумуляторы (ЛИА) появились тогда, когда было показано, что очень удобной матрицей для внедрения большого количества ионов лития являются различные углеродные материалы.

ПОИСК





Особенности аккумулятора

из "Герметичные химические источники тока"

Литий-ионные аккумуляторы (ЛИА) появились тогда, когда было показано, что очень удобной матрицей для внедрения большого количества ионов лития являются различные углеродные материалы. [c.151]
Процесс разряда и заряда литий-ионного аккумулятора сводится к переносу ионов лития из матричного анода в матричный же катод. Металлический литий в системе отсутствует, поэтому аккумуляторы и получили свое специфическое название. [c.151]
Аналогичные процессы происходят и на электродах из других материалов. [c.151]
Кроме углеродных материалов в качестве матрицы отрицательного электрода исследуются структуры на основе олова, серебра и их сплавов, сульфиды олова, фосфориды кобальта, композиты углерода с наночастицами кремния [17, 65-68. [c.152]
В настоящее время в качестве катодных материалов все чаще используются материалы на основе смешанных оксидов или фосфатов [68-70]. На рис. 5.2 сравниваются возможности различных катодных материалов в обеспечении электрических характеристик эксплуатации. Показано, что с катодами из смешанных оксидов достигаются наилучшие характеристики источников тока. Разрабатываются и технологии покрытий поверхности катодов тонкодисперсными оксидами. [c.152]
Выбор электролита, который во многом определяет стабильность работы литий-ионного аккумулятора, зависит от электродных материалов. Обычно используется смесь органических растворителей, основой которой является этиленкарбонат. В нее вводят различные литиевые соли, тип которых определяет проводимость электролита, состав и морфологию пассивного слоя на положительном электроде. [c.153]
Электролит находится в порах сепаратора из полиолефина. [c.153]
Высокая агрессивность органического электролита в литий-ионных аккумуляторах создает дополнительные проблемы кроме возможной во всех герметичных аккумуляторах с жидким электролитом течи электролита в ЛИА возможно его воспламенение. ЛИА стабильно работают при разогреве примерно до 120 °С. При превышении этой температурной фа-ницы растворитель электролита бурно реагирует с катодным активным материалом и выделяется дополнительное тепло. Для исключения термического разгона используют специальный сепаратор, который при температуре 110°С претерпевает фазовые изменения и закрывает поры, в результате чего значительно увеличивается его внутреннее сопротивление. [c.153]
Именно с изменением рецептур электролита связывают возможности изменения характеристик пассивной пленки на аноде, расширения рабочего диапазона температур, снижения пожароопасности ЛИА. [c.153]
Конструктивно литий-ионные аккумуляторы, как и щелочные, изготавливаются в цилиндрическом и призматическом вариантах. [c.153]
В цилиндрических аккумуляторах скрученный в виде рулона пакет электродов и сепаратора помещен в стальной или алюминиевый корпус, с которым соединен отрицательный электрод. Положительный полюс аккумулятора выведен через изолятор на крышку (рис. 5.3, а). [c.153]
Призматические аккумуляторы изготавливаются складыванием прямоугольных пластин друг на друга (рис. 5.3, б). Призматические аккумуляторы обеспечивают более плотную упаковку в батарее, но в них труднее, чем в цилиндрических, поддерживать сжимающие усилия на электроды. [c.153]
В некоторых призматических аккумуляторах используется рулонная сборка пакета электродов, который скручивается в эллиптическую спираль (рис. 5.3, в). Это позволяет объединить достоинства двух описанных выше вариантов конструкций. [c.153]
Некоторые конструктивные меры обычно предпринимаются и для предотвращения быстрого разофева и обеспечения безопасности работы ЛИА. Под крышкой аккумулятора имеется устройство, реагирующее на положительный температурный коэффициент повышением сопротивления, и другое, которое разрывает электрическую связь между катодом и положительной клеммой при увеличении давления газов внутри аккумулятора выше допустимого предела. [c.153]
Аварийный клапан на крышке срабатывает при давлении более высоком, чем во внутреннем устройстве прерывания тока. [c.154]
которое выделяется в ЛИА, рассеивается на его поверхности. С увеличением размеров аккумулятора проблема переноса тепла к поверхности усложняется. К тому же обнаружилось, что из-за значительной разницы тепловых характеристик фольги, на которую наносится активная масса, и самих активных масс электродов термическая диффузия в плоскости металлического коллектора на порядок выше теплопереноса в перпендикулярном направлении. По этой причине решение конструктивной задачи вывода полюсов аккумулятора существенно сказывается на его разофеве в процессе работы. Полагают, что для мощных аккумуляторов наилучшие результаты могут быть достигнуты при цилиндрическом аккумуляторе с центральным стержнем коллектора и выводами с обоих концов цилиндра [17. [c.154]
Для увеличения безопасности эксплуатации литий-ионных аккумуляторов в составе батареи обязательно используется также и внешняя электронная защита, цель которой предотвратить возможность ее перезаряда и переразряда каждого аккумулятора, короткого замыкания его и чрезмерного разофева. [c.154]
Изготавливаются электроды обычно нанесением покрытий на металлическую фольгу. Свойства покрытия (толщина, плотность, площадь поверхности, сцепление с коллектором, электропроводность, пористость и равномерность нанесения) во многом определяют поведение аккумулятора в эксплуатации. [c.154]


Вернуться к основной статье


© 2025 chem21.info Реклама на сайте