Načelo delovanja litij-ionske baterije
Danes so litij-ionske baterije zelo pogoste. Na primer, mobilni telefoni, prenosniki, tablice in druge naprave, ki jih uporabljamo, se zanašajo na njih kot vire energije, vendar le malo ljudi razume delovno moč litij-ionskih baterij. Naj se' skupaj učimo:
1. Uvod v litij-ionsko baterijo
& quot;Litij-ionska baterija" se nanaša na sekundarno baterijo, sestavljeno iz dveh spojin, ki lahko reverzibilno vstavita in ekstrahirata litijeve ione kot pozitivne in negativne elektrode. Ko je baterija napolnjena, se litijevi atomi v katodi ionizirajo v litijeve ione in elektrone, litijevi ioni pa se premaknejo na anodo, da z elektroni sintetizirajo litijeve atome. Med praznjenjem se litijevi atomi ionizirajo s površine anode v kristalu grafita v litijeve ione in elektrone, litijevi atomi pa se sintetizirajo na katodi. Zato se bo v tej bateriji litij vedno pojavljal v obliki litij-ionskega in ne bo v obliki kovinskega litija, zato se ta baterija imenuje litij-ionska baterija.
2. Struktura litij-ionske baterije
Litij-ionske baterije so alternativa kovinskim litijevim baterijam, ki so se pojavile v zadnjih nekaj letih. Glavne komponente baterije so pozitivne in negativne elektrode, elektrolit, separator in ohišje.
Glavni materiali: pozitivna elektroda, negativna elektroda, elektrolit, separator
Struktura: okrogla, kvadratna, laminirana, navijalna
Oblika: polimer (mehka embalaža), tekoči litijev ion (jeklena lupina)
Pozitivna elektroda: Uporablja se ogljikova elektroda, ki lahko shranjuje litijeve ione. Med praznjenjem litij postane litij-ionski, tako da anoda baterije doseže katodo litij-ionske baterije.
Anoda: Material je izbran tako, da je čim bližje potencialu litija, ki ga je mogoče vstaviti v litijeve spojine, kot so različni ogljikovi materiali, vključno z naravnim grafitom, sintetičnim grafitom, ogljikovimi vlakni, mezofaznim ogljikom itd. in kovinskimi oksidi.
Elektrolit: mešani sistem topil, ki uporablja etilen karbonat LiPF6, propilen karbonat in dietil karbonat z nizko viskoznostjo ter druge alkil karbonate.
Diafragma: Uporaba poliolefinskih mikroporoznih membran, kot so PE, PP ali njihove kompozitne membrane, zlasti PP/PE/PP troslojna membrana, nima le nizkega tališča, ampak ima tudi visoko odpornost proti predrtju, ki igra vlogo pri toploti zavarovanje.
Lupina: Narejena je iz jekla ali aluminija, sklop pokrova pa ima funkcijo protieksplozijske zaščite in izklopa.
3. Načelo delovanja litij-ionske baterije
Načelo delovanja litij-ionske baterije se nanaša na njeno načelo polnjenja in praznjenja. Ko je baterija napolnjena, na pozitivni elektrodi baterije nastanejo litijevi ioni, ustvarjeni litijevi ioni pa se skozi elektrolit premaknejo na negativno elektrodo. Ogljik kot negativna elektroda ima večplastno strukturo. Ima veliko mikropor. Litijevi ioni, ki dosežejo negativno elektrodo, so vgrajeni v mikropore ogljikovega sloja. Več kot je vstavljenih litijevih ionov, večja je zmogljivost polnjenja.
Podobno, ko se baterija izprazni (to je, ko uporabljamo baterijo), se litijevi ioni, vgrajeni v ogljikovo plast negativne elektrode, sprostijo in se premaknejo nazaj na pozitivno elektrodo. Več litijevih ionov se vrne na pozitivno elektrodo, večja je zmogljivost praznjenja. Kar običajno imenujemo zmogljivost baterije, se nanaša na kapaciteto praznjenja.
Med postopkom polnjenja in praznjenja litij-ionskih baterij so litijevi ioni v stanju gibanja iz pozitivnega → negativnega → pozitivnega. Če primerjamo litij-ionsko baterijo z gugalnim stolom, sta oba konca gugalnega stola dva pola baterije, litij-ionski pa je kot odličen športnik, ki teče sem ter tja na obeh koncih gugalnega stola. Zato so strokovnjaki litij-ionski bateriji dali lepo ime, baterija za gugalni stol.
