اصل کار باتری لیتیوم یون
امروزه باتری های لیتیوم یون بسیار رایج هستند. به عنوان مثال، تلفنهای همراه، نوتبوکها، تبلتها و سایر دستگاههایی که استفاده میکنیم به عنوان منبع انرژی به آنها متکی هستند، اما تعداد کمی از مردم قدرت کار باتریهای لیتیوم یون را درک میکنند. اجازه دهید' با هم یاد بگیرند:
1. مقدمه ای بر باتری لیتیوم یونی
& quot;باتری لیتیوم یون" به یک باتری ثانویه متشکل از دو ترکیب اشاره دارد که می تواند به طور برگشت پذیر یون های لیتیوم را به عنوان الکترودهای مثبت و منفی وارد و استخراج کند. هنگامی که باتری شارژ می شود، اتم های لیتیوم در کاتد به یون های لیتیوم و الکترون یونیزه می شوند و یون های لیتیوم به سمت آند حرکت می کنند تا اتم های لیتیوم را با الکترون ها سنتز کنند. در طول تخلیه، اتم های لیتیوم از سطح آند در کریستال گرافیت به یون های لیتیوم و الکترون ها یونیزه می شوند و اتم های لیتیوم در کاتد سنتز می شوند. بنابراین، در این باتری، لیتیوم همیشه به صورت یون لیتیوم ظاهر می شود و به صورت لیتیوم فلزی ظاهر نمی شود، بنابراین این باتری را باتری لیتیوم یونی می نامند.
2. ساختار باتری لیتیوم یون
باتریهای لیتیوم یونی جایگزینی برای باتریهای لیتیومی فلزی هستند که در چند سال گذشته ظاهر شدند. اجزای اصلی باتری الکترودهای مثبت و منفی، الکترولیت، جداکننده و پوشش است.
مواد اصلی: الکترود مثبت، الکترود منفی، الکترولیت، جداکننده
ساختار: گرد، مربع، چند لایه، سیم پیچ
فرم: پلیمر (بسته بندی نرم)، یون لیتیوم مایع (پوسته فولادی)
الکترود مثبت: از الکترود کربنی استفاده می شود که می تواند یون های لیتیوم را ذخیره کند. در هنگام تخلیه، لیتیوم تبدیل به یون لیتیوم می شود و آند باتری را ترک می کند تا به کاتد باتری لیتیوم یونی برسد.
آند: این ماده به گونه ای انتخاب می شود که تا حد امکان به پتانسیل لیتیوم نزدیک باشد که می تواند در ترکیبات لیتیوم وارد شود، مانند مواد کربنی مختلف از جمله گرافیت طبیعی، گرافیت مصنوعی، فیبر کربن، کربن مزوفاز و غیره و اکسیدهای فلزی.
الکترولیت: یک سیستم حلال مخلوط که از اتیلن کربنات LiPF6، کربنات پروپیلن و دی اتیل کربنات با ویسکوزیته پایین و سایر کربنات های آلکیل استفاده می کند.
دیافراگم: استفاده از غشاهای ریز متخلخل پلی اولفین مانند PE، PP یا غشاهای مرکب آنها، به ویژه غشای سه لایه PP/PE/PP نه تنها نقطه ذوب پایینی دارد، بلکه مقاومت سوراخی بالایی نیز دارد که در گرما نقش دارد. بیمه
پوسته: از فولاد یا آلومینیوم ساخته شده است و مجموعه پوشش دارای عملکرد ضد انفجار و خاموش شدن است.
3. اصل کار باتری لیتیوم یون
اصل کار یک باتری لیتیوم یونی به اصل شارژ و دشارژ آن اشاره دارد. هنگامی که باتری شارژ می شود، یون های لیتیوم روی الکترود مثبت باتری تولید می شوند و یون های لیتیوم تولید شده از طریق الکترولیت به سمت الکترود منفی حرکت می کنند. کربن به عنوان الکترود منفی ساختار لایه ای دارد. ریز منافذ زیادی دارد. یون های لیتیوم که به الکترود منفی می رسند در ریز منافذ لایه کربن جاسازی می شوند. هر چه یون های لیتیوم بیشتر وارد شوند، ظرفیت شارژ بیشتر است.
به همین ترتیب، هنگامی که باتری تخلیه می شود (یعنی زمانی که از باتری استفاده می کنیم)، یون های لیتیوم تعبیه شده در لایه کربنی الکترود منفی آزاد شده و به سمت الکترود مثبت حرکت می کنند. هر چه یون های لیتیوم بیشتری به الکترود مثبت بازگردانده شوند، ظرفیت تخلیه بیشتر است. آنچه ما معمولاً ظرفیت باتری می نامیم به ظرفیت تخلیه اشاره دارد.
در طول فرآیند شارژ و دشارژ باتری های لیتیوم یونی، یون های لیتیوم در حالت حرکت از مثبت → منفی → مثبت هستند. اگر باتری لیتیوم یونی را با صندلی راک مقایسه کنیم، دو سر صندلی راک دو قطب باتری هستند و یون لیتیوم مانند یک ورزشکار عالی است که روی دو سر صندلی راک به جلو و عقب می دود. بنابراین، کارشناسان به باتری لیتیوم یونی نامی دوست داشتنی دادند، باتری صندلی راک.
