Vantaggi della batteria agli ioni di litio

Rispetto ad altre batterie secondarie ad alta energia come batterie Ni-Cd, batterie Ni-MH, batterie al piombo, ecc.,Ioni di litiole batterie presentano vantaggi significativi in ​​termini di prestazioni, che si riflettono principalmente nei seguenti aspetti.

(1) Alta tensione di lavoro

L'uso di composti intercalanti di litio carbonioso come grafite o coke di petrolio invece del litio metallico come elettrodo negativo ridurrà la tensione della batteria. Tuttavia, grazie al basso potenziale di intercalazione del litio, la perdita di tensione può essere ridotta al minimo. Allo stesso tempo, selezionando un composto intercalante di litio adatto come elettrodo positivo della batteria e selezionando un sistema elettrolitico appropriato (determinando la finestra elettrochimica della batteria agli ioni di litio) è possibile far sì che la batteria agli ioni di litio abbia una tensione di esercizio più elevata (- 4V), che è molto più elevata rispetto alle batterie con sistema acquoso.

(2) Grande capacità specifica

Sebbene la sostituzione del litio metallico con materiali carboniosi ridurrà la capacità specifica di massa del materiale, infatti, per garantire un certo ciclo di vita della batteria secondaria al litio metallico, il litio metallico negativo è solitamente più di tre volte eccessivo. La riduzione effettiva della capacità specifica di massa non è ampia e la riduzione della capacità specifica del volume è minima.

(3) Alta densità di energia

Una tensione operativa più elevata e una capacità specifica volumetrica determinano la maggiore densità energetica delle batterie secondarie agli ioni di litio. Rispetto alle batterie Ni-Cd e Ni-MH attualmente ampiamente utilizzate, le batterie secondarie agli ioni di litio hanno la più alta densità di energia e hanno ancora un grande potenziale di sviluppo.

(4) Buone prestazioni di sicurezza e lunga durata

Il motivo per cui la batteria che utilizza litio metallico come anodo non è sicura è che la struttura dell'elettrodo positivo della batteria agli ioni di litio cambia e si forma il dendrite poroso. Potrebbe perforare il separatore e causare un cortocircuito interno; le batterie agli ioni di litio non presentano questo problema e sono molto sicure. Per evitare la presenza di litio metallico nella batteria, la tensione deve essere controllata durante la carica. Per ragioni di sicurezza, le batterie agli ioni di litio sono dotate di molteplici dispositivi di sicurezza. Le batterie agli ioni di litio non presentano alcun cambiamento strutturale nell'intercalazione e deintercalazione degli ioni di litio sul catodo e sull'anodo durante il processo di carica e scarica (si verificherà una certa espansione e contrazione del reticolo durante il processo di intercalazione e deintercalazione) e poiché il composto intercalante è più forte del litio metallico. È più stabile e non forma dendriti di litio durante il processo di carica e scarica, migliorando così significativamente le prestazioni di sicurezza della batteria e anche la durata del ciclo è notevolmente migliorata. Le batterie agli ioni di litio sono state escluse come merci pericolose dalla Divisione per il trasporto di merci pericolose del Dipartimento dei trasporti degli Stati Uniti e dalla IAIT (International Association of Air and Transportation) rispettivamente nel 1989 e nel 1990.

(5) Tasso di autoscarica ridotto

Il pacco batteria agli ioni di litio adotta un sistema elettrolitico non acquoso e il materiale di carbonio intercalato al litio è termodinamicamente instabile nel sistema elettrolitico non acquoso. Durante il primo processo di carica e scarica, sulla superficie dell'elettrodo negativo al carbonio si formerà una pellicola interfase elettrolitica solida (SEI) a causa della riduzione dell'elettrolita, consentendo il passaggio degli ioni di litio ma non degli elettroni e consentendo l'attivazione dell'elettrodo materiali con diversi stati di carica da attraversare. In uno stato relativamente stabile, ha un basso tasso di autoscarica.

(6) Pulito e privo di inquinamento

I pacchi batteria agli ioni di litio non contengono sostanze tossiche come piombo, fortuna, mercurio, ecc. Allo stesso tempo, poiché la batteria deve essere ben sigillata, durante l'uso viene rilasciato pochissimo gas, senza causare inquinamento all'ambiente. Anche il solvente utilizzato per sciogliere il legante nel processo di fabbricazione può essere completamente recuperato. Sony e altre società di produzione su larga scala di batterie agli ioni di litio hanno avviato il riciclaggio delle batterie agli ioni di litio e il riciclaggio dei materiali (come trapani metallici, ecc.) dal 1997. Inoltre, nel 1996, le batterie agli ioni di litio di Sony sono stati certificati per conformarsi allo standard ambientale internazionale IS014001 [71O

(7) Alta efficienza di corrente

A differenza delle precedenti batterie secondarie con sistemi acquosi, le batterie agli ioni di litio non producono gas durante i normali processi di carica e scarica e l'efficienza attuale è vicina al 100%. Questa proprietà è particolarmente adatta per l'uso come batterie per l'accumulo e la conversione di energia.