Categories: Articles destacats » Notícies elèctriques interessants
Nombre de visualitzacions: 15067
Comentaris sobre l'article: 1
Bateries d’ions de liti
El principi de funcionament de qualsevol bateria elèctrica és l’acumulació d’energia elèctrica durant una reacció química que es produeix quan un corrent elèctric de càrrega flueix a través d’una pila i la generació d’energia elèctrica quan un corrent de descàrrega flueix durant una reacció química inversa.
La reversibilitat de la reacció química a la bateria us permet descarregar i carregar de forma repetida. Aquest és l’avantatge de les bateries respecte a les fonts de corrent d’un sol ús, les bateries ordinàries, en què només és possible el descàrrega de corrent.
Com a mitjà de transferència de càrrega d’un elèctrode de bateria a un altre, s’utilitza un electròlit, una solució especial, a causa de la reacció química de la qual amb el material dels elèctrodes, són possibles reaccions químiques directes i inverses a la bateria, cosa que permet carregar la bateria i el seu rang.
Avui, un dels tipus més prometedors de bateries és bateria d’ió de liti. En aquestes bateries, l’alumini actua com a elèctrode negatiu (càtode) i el coure com a elèctrode (ànode) positiu. Els elèctrodes poden tenir una forma diferent, per regla general, és una làmina en forma de cilindre o un paquet oblong.
Aplicar sobre paper d’alumini material catòdic, que més sovint pot ser un dels tres: cobaltat de liti LiCoO2, ferofosfat de liti LiFePO4, o spinel LiMn2O4 de manganès de liti, i el grafit s’aplica a una làmina de coure. Ferrofosfat de liti LiFePO4 és l'únic material càtode actualment segur pel que fa a perill d'explosió i amabilitat ambiental en general.
Els electròlits de polímer que poden incorporar sals de liti a la seva composició, per la seva plasticitat, permeten produir bateries d’ió de liti amb una gran superfície interna i gairebé qualsevol forma, i això augmenta notablement tant la manufacturabilitat de la producció com les dimensions generals.
En el procés de càrrega d'aquesta bateria, els ions de liti es desplacen a través de l'electròlit i s'incorporen a la gelosia de grafit de l’anode formant cristall. compost de grafit de liti LiC6. Durant la descàrrega, es produeix el procés invers: els ions de liti es desplacen al càtode (oxidant) des de l’ànode, i els electrons es desplacen al circuit extern al càtode, per la qual cosa el procés adquireix neutralitat elèctrica.
El voltatge nominal d’una bateria d’ió de liti és de 3,6 volts, però, la diferència de potencial durant la càrrega pot arribar als 4,23 volts. En relació amb aquest fet, la càrrega es produeix a la tensió màxima admissible no superior a 4,2 volts.
Alguns compostos de liti es poden encendre fàcilment si se supera la tensió, per tant, tradicionalment, s’integren en bateries d’ió de liti controladors de nivell de càrregaque no permetin sobrepassar la tensió crítica. Una altra característica de seguretat és la vàlvula integrada per alleujar l'excés de pressió dins de la bossa.
Les bateries d’ions de liti ja han ocupat el seu lloc legítim en el mercat d’electrodomèstics portàtils. Es tracta de bateries per a telèfons mòbils, càmeres, càmeres de vídeo, tauletes, reproductors, etc.
Ferofosfat de liti LiFePO4 Es considera el material catòdic més prometedor per la seva facilitat ambiental. El cobaltat de liti LiCoO2, al seu torn, és tòxic i perjudicial per al medi ambient, i per a les bateries basades en ell només es pot treure del 50% dels ions de l'estructura del compost, ja que si elimineu completament el liti, l'estructura es tornarà inestable, el cobalt passarà a l'estat d'oxidació + 4 i serà capaç d’oxidar l’oxigen i l’oxigen atòmic alliberat oxidarà l’electròlit i es produirà una explosió.Les bateries d’alta capacitat (basades en LiCoO2) són extremadament explosives.
Ferofosfat de liti LiFePO4 va ser proposat com a material càtode de les bateries per a dispositius més potents el 1997 per John Goodenough.
El ferrofosfat de liti està present a l'escorça terrestre i no crearà cap problema ambiental en el futur. L'oxigen no es pot alliberar, ja que està fortament lligat pel fòsfor amb la formació d'un ió estable de fosfat. Tot i així, per la possibilitat d’utilitzar aquest material, s’havia de fragmentar en partícules petites, en cas contrari es mantindria un aïllant per la seva conductivitat molt baixa. Les partícules es van fer lamel·lars amb petites mides al llarg del sentit del moviment dels ions de liti, i després es van recobrir amb una capa de nanòmetre de carboni.
Aquestes nanopartícules LiFePO4 es poden carregar en 10 minuts, i si el recobriment continua sent modificat, el temps de càrrega es reduirà a 1-3 minuts. En el futur, aquest material serà capaç de subministrar energia als vehicles elèctrics durant 10 anys. Cicle de descàrrega de càrrega ja possible tecnològicament en 5-10 minuts amb total seguretat.
Des del punt de vista de la ciència moderna, el desenvolupament i l’alliberament de parells nanoacumulador portàtil No trigarà gaire a esperar i la paraula és només per a l’àmplia implementació tecnològica dels desenvolupaments. Pel que fa a les perspectives dels vehicles elèctrics, ara ja podem suposar que esdevindran el principal mode de transport a les ciutats d’un futur proper.
Consulteu també a electro-ca.tomathouse.com
: