Li-ion-akun edut

Verrattuna muihin korkean energian toisioakkuihin, kuten Ni-Cd-akkuihin, Ni-MH-akkuihin, lyijyakkuihin jne.,Li-ionakuilla on merkittäviä suorituskykyetuja, jotka näkyvät pääasiassa seuraavista näkökohdista.

(1) Korkea käyttöjännite

Hiilipitoisten litiumin interkalaatioyhdisteiden, kuten grafiitin tai öljykoksin, käyttäminen metallilitiumin sijasta negatiivisena elektrodina alentaa akun jännitettä. Kuitenkin niiden alhaisen litiumin interkalaatiopotentiaalin ansiosta jännitehäviö voidaan minimoida. Samanaikaisesti sopivan litiumioniakun käyttöjännitteen valitseminen akun positiiviseksi elektrodiksi ja sopivan elektrolyyttijärjestelmän valitseminen (litiumioniakun sähkökemiallisen ikkunan määrittäminen) voi saada litiumioniakkuyksikön käyttöjännitteen korkeammaksi (- 4V), mikä on paljon korkeampi kuin vesipohjaisissa akuissa.

(2) Suuri ominaiskapasiteetti

Vaikka metallilitiumin korvaaminen hiilipitoisilla materiaaleilla vähentää materiaalin massakohtaista kapasiteettia, itse asiassa metallilitiumiakun tietyn käyttöiän varmistamiseksi negatiivinen metallilitium on yleensä yli kolme kertaa liikaa. Todellinen massakohtaisen kapasiteetin vähennys ei ole suuri, ja tilavuuskohtaisen kapasiteetin pieneneminen on vähäistä.

(3) Korkea energiatiheys

Korkeampi käyttöjännite ja tilavuusominaiskapasiteetti määräävät toissijaisten litiumioniakkujen suuremman energiatiheyden. Verrattuna tällä hetkellä laajalti käytettyihin Ni-Cd- ja Ni-MH-akkuihin, toissijaisilla litiumioniakuilla on suurin energiatiheys ja niillä on edelleen suuri kehityspotentiaali.

(4) Hyvä turvallisuusteho ja pitkä käyttöikä

Syy siihen, miksi metallilitiumia anodina käyttävä akku on vaarallinen, on se, että litiumioniakun positiivisen elektrodin rakenne muuttuu ja muodostuu huokoista dendriittiä. Se voi puhkaista erottimen ja aiheuttaa sisäisen oikosulun, ja litiumioniakuissa ei ole tätä ongelmaa ja ne ovat erittäin turvallisia. Jotta akussa ei olisi metallista litiumia, jännitettä on säädettävä latauksen aikana. Vakuutuksen vuoksi litiumioniakut on varustettu useilla turvalaitteilla. Litiumioniakuissa ei ole rakenteellisia muutoksia katodilla ja anodilla olevien litiumionien interkalaatiossa ja deinterkalaatiossa lataus- ja purkausprosessin aikana (hila laajenee ja supistuu jonkin verran interkalaatio- ja deinterkalaatioprosessin aikana), ja koska interkalaatioyhdiste on vahvempi kuin metallilitium Se on vakaampi eikä muodosta litiumdendriittejä lataus- ja purkuprosessin aikana, mikä parantaa merkittävästi akun turvallisuussuorituskykyä ja syklin käyttöikä paranee myös huomattavasti. Yhdysvaltain liikenneministeriön vaarallisten aineiden kuljetusosasto ja IAIT (International Association of Air and Transportation) poistivat litiumioniakut vaarallisista aineista vuonna 1989 ja 1990.

(5) Pieni itsepurkausnopeus

Litiumioniakku käyttää vedetöntä elektrolyyttijärjestelmää, ja litiumin interkalaatiohiilimateriaali on termodynaamisesti epävakaa vedettömässä elektrolyyttijärjestelmässä. Ensimmäisen lataus- ja purkausprosessin aikana hiilinegatiivisen elektrodin pinnalle muodostuu kiinteä elektrolyytin välinen kalvo (SEI) elektrolyytin pelkistymisen vuoksi, jolloin litiumionien läpi pääsee kulkemaan, mutta ei elektroneja, ja elektrodin aktiiviseksi. eri varaustilojen materiaalit kulkevat läpi. Suhteellisen vakaassa tilassa sillä on alhainen itsepurkautumisnopeus.

(6) Puhdas ja saasteeton

Litiumioniakut eivät sisällä myrkyllisiä aineita, kuten lyijyä, omaisuutta, elohopeaa jne. Samaan aikaan, koska akun on oltava hyvin tiivis, käytön aikana vapautuu hyvin vähän kaasua, mikä ei saastuta ympäristöä. Valmistusprosessissa sideaineen liuottamiseen käytetty liuotin voidaan myös ottaa kokonaan talteen. Sony ja muut suuret litiumioniakkujen tuotantoyritykset ovat aloittaneet litiumioniakkujen kierrätyksen ja materiaalien (kuten metalliporien jne.) kierrätyksen vuodesta 1997. Lisäksi vuonna 1996 Sonyn litiumioniakut on sertifioitu kansainvälisen ympäristöstandardin IS014001 [71O

(7) Korkea virran hyötysuhde

Toisin kuin aiemmat vesipohjaiset akut, litiumioniakut eivät tuota kaasua normaaleissa lataus- ja purkausprosesseissa, ja nykyinen hyötysuhde on lähes 100 %. Tämä ominaisuus soveltuu erityisen hyvin käytettäväksi paristoina virran varastointiin ja muuntamiseen.