Introduzione:
Le batterie possono essere suddivise in tre categorie principali: batterie chimiche, batterie fisiche e batterie biologiche. Le batterie chimiche sono le più utilizzate nei veicoli elettrici.
Batteria chimica: Una batteria chimica è un dispositivo che converte l'energia chimica in energia elettrica attraverso reazioni chimiche. È composta da elettrodi positivi e negativi e da elettroliti.
Batteria fisica: una batteria fisica converte l'energia fisica (come l'energia solare e l'energia meccanica) in energia elettrica attraverso trasformazioni fisiche.
Classificazione delle batterie chimiche: dal punto di vista strutturale, si possono suddividere in due categorie: batterie di accumulo (incluse batterie primarie e batterie secondarie) e celle a combustibile. Batterie primarie: possono essere utilizzate una sola volta, il materiale attivo è irreversibile, l'autoscarica è bassa, la resistenza interna è elevata e la capacità specifica di massa e la capacità specifica di volume sono elevate.
Batterie ricaricabili: possono essere caricate e scaricate ripetutamente, il materiale attivo è reversibile e sono ampiamente utilizzate in vari dispositivi di ricarica. La maggior parte dei modelli attualmente in commercio utilizza batterie ricaricabili per alimentare i veicoli. Le batterie ricaricabili si dividono in batterie al piombo-acido, batterie al nichel-cadmio, batterie al nichel-metallo idruro e batterie al litio a seconda del materiale dell'elettrodo positivo. Attualmente, le case automobilistiche sul mercato utilizzano principalmente batterie al litio, mentre alcune utilizzano batterie al nichel-metallo idruro.
Definizione di batteria al litio
La batteria al litio è una batteria che utilizza litio metallico o lega di litio come materiale per l'elettrodo positivo o negativo e una soluzione elettrolitica non acquosa.
Il processo di carica e scarica di una batteria al litio si basa principalmente sul movimento degli ioni di litio (Li+) tra gli elettrodi positivo e negativo. Durante la carica, gli ioni di litio vengono deintercalati dall'elettrodo positivo e incorporati nell'elettrodo negativo attraverso l'elettrolita, e l'elettrodo negativo si trova in uno stato ricco di litio; il contrario avviene durante la scarica.
Principio elettrochimico della batteria agli ioni di litio
Formula di reazione dell'elettrodo positivo: LiCoO2 → Li1-xCoO2 + xLi+ + xe-
Formula della reazione dell'elettrodo negativo: C + xLi+ + xe- → CLix
Le batterie agli ioni di litio hanno un'elevata densità energetica, una lunga durata e un basso tasso di autoscarica, e sono ampiamente utilizzate in telefoni cellulari, computer portatili e veicoli elettrici.
I campi di applicazione delle batterie agli ioni di litio si dividono principalmente in settori di potenza e settori non di potenza. I settori di potenza includono veicoli elettrici, utensili elettrici, ecc.; i settori non di potenza includono l'elettronica di consumo e i sistemi di accumulo di energia, ecc.
Composizione e classificazione delle batterie al litio
Le batterie agli ioni di litio sono composte principalmente da quattro parti: materiali per l'elettrodo positivo, materiali per l'elettrodo negativo, elettroliti e separatori. I materiali per l'elettrodo negativo influenzano principalmente l'efficienza iniziale e le prestazioni cicliche delle batterie agli ioni di litio. Gli elettrodi negativi per batterie al litio si dividono principalmente in due categorie: materiali a base di carbonio e materiali non a base di carbonio. Tra i materiali a base di carbonio, la grafite è il materiale per elettrodi negativi con la maggiore diffusione sul mercato, e tra questi la grafite artificiale e la grafite naturale trovano ampio impiego industriale. Gli elettrodi negativi a base di silicio sono al centro della ricerca dei principali produttori di elettrodi negativi e rappresentano uno dei nuovi materiali per elettrodi negativi con le maggiori probabilità di essere utilizzati su larga scala in futuro.
Le batterie agli ioni di litio si classificano in batterie al litio cobalto ossido, batterie al litio ferro fosfato, batterie ternarie, ecc., a seconda del materiale dell'elettrodo positivo;
In base alla forma del prodotto, si dividono in batterie quadrate, batterie cilindriche e batterie a pacchetto morbido;
In base agli scenari di applicazione, le batterie possono essere suddivise in batterie per elettronica di consumo, batterie per accumulo di energia e batterie di potenza. Tra queste, le batterie al litio per uso domestico sono utilizzate principalmente nei prodotti 3C; le batterie per accumulo di energia sono utilizzate principalmente nell'accumulo di energia domestica e nei sistemi di alimentazione distribuiti e indipendenti, come la produzione di energia solare ed eolica; le batterie di potenza sono utilizzate principalmente in vari veicoli elettrici, utensili elettrici e veicoli a energia alternativa.
Conclusione
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Data di pubblicazione: 18 settembre 2024