Lityum batareyalar salbiy elektrod materiali va suvsiz elektrolitlar eritmasi sifatida lityum metall yoki lityum qotishmasidan foydalanadigan batareya turidir. Eng qadimgi lityum batareyalar buyuk ixtirochi Edison tomonidan paydo bo'lgan.
Lityum metallning yuqori reaktiv kimyoviy xossalari tufayli lityum metallni qayta ishlash, saqlash va ishlatish yuqori ekologik talablarga ega. Shunday qilib, lityum batareyalar uzoq vaqt davomida qo'llanilmadi.
20-asrda mikroelektronika texnologiyasining rivojlanishi bilan miniatyuralashtirilgan qurilmalar soni ortib bormoqda va quvvat manbalariga yuqori talablar qo'yilmoqda. Lityum batareyalar keyinchalik keng ko'lamli amaliy bosqichga kirdi.
U birinchi marta yurak stimulyatorilarida qo'llanilgan. Lityum batareyaning o'z-o'zidan zaryadsizlanish tezligi juda past bo'lgani uchun, tushirish kuchlanishi yumshoq. Elektron yurak stimulyatori uzoq muddatli foydalanish uchun inson tanasiga implantatsiya qilish imkonini beradi.
Lityum batareyalar odatda 3.0 voltdan yuqori nominal kuchlanishga ega, bu ularni integral elektron quvvat manbalari sifatida ishlatish uchun qulayroq qiladi. Marganets dioksidli batareyalar kompyuterlar, kalkulyatorlar, kameralar va soatlarda keng qo'llaniladi.
Yaxshiroq ishlashga ega navlarni ishlab chiqish uchun odamlar turli materiallar bo'yicha tadqiqotlar o'tkazdilar. Shunday qilib, misli ko'rilmagan mahsulotlarni yaratish. Misol uchun, lityum oltingugurt dioksidli batareyalar va lityum sulfit xlorid batareyalari juda o'ziga xos xususiyatlarga ega. Ularning musbat elektrod faol moddasi ham elektrolitlar uchun hal qiluvchi hisoblanadi. Bu tuzilish faqat suvsiz elektrokimyoviy tizimlarda paydo bo'ladi. Shu sababli, lityum batareyalar bo'yicha tadqiqotlar, shuningdek, suvsiz tizimlarda elektrokimyoviy nazariyani rivojlantirishga yordam berdi. Har xil suvsiz erituvchilarni ishlatishdan tashqari, polimer yupqa plyonkali batareyalar ustida ham tadqiqotlar o'tkazildi.
1. Lityum-ionli batareyalar
Lityum-ionli batareyalar hozirda ikki toifaga bo'lingan: suyuq lityum-ion batareyalar (LIB) va polimer lityum-ion batareyalar (PLB). Ularning orasida suyuq lityum-ion batareyalar Li plus o'rnatilgan aralashmalari bo'lgan ikkilamchi batareyalarni ijobiy va salbiy elektrodlar deb ataydi. Ijobiy elektrod LiCoO2 yoki LiMn2O4 lityum birikmalaridan, manfiy elektrodda esa lityum uglerod qatlamli birikmalaridan foydalaniladi. Lityum-ion batareyasi yuqori ish kuchlanishi, kichik o'lchamlari, engil vazni, yuqori energiya, xotira effekti yo'qligi, ifloslanishning yo'qligi, kichik o'z-o'zidan zaryadsizlanishi va uzoq umr ko'rish muddati tufayli 21-asrda rivojlanish uchun ideal energiya manbai hisoblanadi.
2. Lityum-ionli batareyalarning qisqacha rivojlanishi tarixi
Lityum batareyalar va lityum-ion batareyalar 20-asrda muvaffaqiyatli ishlab chiqilgan yuqori energiyali batareyalarning yangi turlaridir. Ushbu turdagi batareyaning salbiy elektrodi lityum metall, musbat elektrod esa MnO2, SOCL2, (CFx) n dan iborat. 1970-yillarda u amaliylikka kirdi. Yuqori energiya, yuqori batareya kuchlanishi, keng ish harorati oralig'i va uzoq saqlash muddati kabi afzalliklari tufayli u mobil telefonlar, portativ kompyuterlar, kameralar, kameralar va boshqalar kabi harbiy va fuqarolik kichik elektr jihozlarida keng qo'llanilgan, an'anaviy batareyalarni qisman almashtirgan.
3. Lityum-ionli akkumulyatorlarning rivojlanish istiqbollari
Lityum-ion batareyalar o'zlarining noyob ishlash afzalliklari tufayli noutbuklar, kameralar va mobil aloqa kabi portativ qurilmalarda keng qo'llanilgan. Hozirgi vaqtda ishlab chiqilgan yuqori quvvatli lityum-ion batareyalar elektr transport vositalarida sinovdan foydalanishni boshladi va 21-asrda elektr transport vositalarining asosiy quvvat manbalaridan biriga aylanishi kutilmoqda va sun'iy yo'ldoshlar, aerokosmik va energiya saqlashda qo'llaniladi.
4. Batareyalarning asosiy ishlashi
(1) Batareyaning ochiq elektron kuchlanishi
(2) Batareyaning ichki qarshiligi
(3) Batareyaning ish kuchlanishi
(4) Zaryadlash kuchlanishi
Zaryadlash kuchlanishi zaryadlash vaqtida tashqi quvvat manbai tomonidan ikkilamchi batareyaning ikkala uchiga qo'llaniladigan kuchlanishni anglatadi. Zaryadlashning asosiy usullari doimiy oqim zaryadini va doimiy kuchlanishni zaryadlashni o'z ichiga oladi. Odatda, zaryadlash jarayonida doimiy zaryadlovchi oqim bilan tavsiflangan doimiy oqim zaryadlash qo'llaniladi. Zaryadlash jarayoni davom etar ekan, faol modda tiklanadi, elektrod reaktsiyasi maydoni qisqarishda davom etadi va motorning polarizatsiyasi asta-sekin o'sib boradi.
(5) Batareya quvvati
Batareya quvvati odatda C bilan ifodalangan va Ah yoki mAh birliklarida ifodalangan batareyadan olingan elektr miqdorini bildiradi. Imkoniyatlar batareyaning elektr ishlashining muhim ko'rsatkichidir. Batareyaning quvvati odatda nazariy quvvatga, haqiqiy quvvatga va nominal quvvatga bo'linadi.
Batareyaning quvvati elektrodlarning sig'imi bilan belgilanadi. Agar elektrodlarning sig'imi teng bo'lmasa, batareyaning quvvati kichikroq quvvatga ega elektrodga bog'liq, lekin u hech qachon ijobiy va salbiy elektrod quvvatlarining yig'indisi emas.
(6) Saqlash unumdorligi va batareyalarning ishlash muddati
Kimyoviy quvvat manbalarining asosiy xususiyatlaridan biri foydalanish vaqtida elektr energiyasini chiqarish va foydalanilmaganda elektr energiyasini saqlash qobiliyatidir. Saqlash ko'rsatkichlari deb ataladigan narsa ikkilamchi batareyalarni zaryadlash va ushlab turish qobiliyatini anglatadi.
Ikkilamchi batareyalar uchun xizmat muddati batareyaning ishlashini o'lchash uchun muhim parametrdir. Ikkilamchi batareya bir zaryad va zaryadsizlanishdan keyin aylanish deb ataladi. Muayyan zaryadlash va zaryadsizlantirish tizimida, belgilangan qiymatga yetguncha batareyaning zaryadlash va zaryadsizlanishga bardosh berishi soni ikkilamchi batareyaning xizmat ko'rsatish davri deb ataladi. Lityum-ion batareyalar mukammal saqlash ko'rsatkichlariga va uzoq umrga ega.