Принцип работы и характеристики литий-ионного аккумулятора

Литий-ионная батарея относится к вторичной батарее, состоящей из двух соединений, которые могут обратимо внедрять и извлекать ионы лития в качестве положительного и отрицательного электродов.

Когда аккумулятор заряжается, атомы лития в катоде ионизируются до ионов лития и электронов, а ионы лития перемещаются к аноду, чтобы синтезировать атомы лития с электронами.Во время разряда атомы лития ионизируются с внутренней анодной поверхности кристалла графита на ионы лития и электроны, а атомы лития синтезируются на катоде.

Литий-ионный аккумулятор является альтернативой металлическому литиевому аккумулятору.Основными компонентами батареи являются положительный электрод, отрицательный электрод, электролит, диафрагма и оболочка.Среди них наиболее важные положительный электрод, отрицательный электрод, электролит и диафрагма также известны как четыре основных материала литиевой батареи.

Положительный электрод – используется угольный электрод, способный поглощать ионы лития.Во время разряда литий превращается в ионы лития, отделяется от анода батареи и достигает катода ионно-литиевой батареи.

Отрицательный электрод - в материалы должны быть встроены соединения лития с потенциалом, максимально близким к потенциалу лития, такие как различные углеродные материалы, в том числе природный графит, синтетический графит, углеродное волокно, мезофазный малый шарик углерода и оксиды металлов.

Электролит --- смешанная система растворителей, состоящая из этиленкарбоната, пропиленкарбоната и диэтилкарбоната низкой вязкости LiPF6.

Диафрагма --- используются полиолефиновые микропористые мембраны, такие как полиэтилен, полипропилен или их композитные мембраны, особенно трехслойная мембрана из полипропилена/полиэтилена/полипропилена, которая не только имеет низкую температуру плавления, но также обладает высокой устойчивостью к проколу и играет роль теплового страхование.

Корпус --- изготовлен из стали или алюминия, а крышка в сборе имеет функцию взрывозащиты и отключения питания.

Принцип работы литий-ионного аккумулятора основан на принципе его заряда и разряда: при зарядке аккумулятора ионы лития генерируются на положительном электроде аккумулятора, а образовавшиеся ионы лития перемещаются к отрицательному электроду через электролит.Углерод как отрицательный электрод имеет слоистую структуру, в которой много микропор.Ионы лития, достигающие отрицательного электрода, внедряются в микропоры углеродного слоя.Чем больше встроенных ионов лития, тем выше зарядная способность.

Точно так же, когда батарея разряжается (то есть в процессе использования батареи), ион лития, внедренный в отрицательный углеродный слой, выходит и перемещается обратно к положительному электроду.Чем больше ионов лития возвращается к положительному электроду, тем выше разрядная емкость.То, что мы обычно называем емкостью батареи, относится к разрядной емкости.

Нетрудно заметить, что в процессе зарядки и разрядки литий-ионного аккумулятора ионы лития находятся в подвижном состоянии от положительного → отрицательного → положительного.Если мы сравним ионно-литиевую батарею с креслом-качалкой, два конца кресла-качалки — это два полюса батареи, а ион лития — это как отличный спортсмен, бегающий взад и вперед на обоих концах кресла-качалки.Поэтому специалисты дали литий-ионному аккумулятору милое название «батарейка-качалка».