Класіфікацыя літый-іённых батарэй з пункту гледжання матэрыялаў

(Класіфікацыя літый-іённых батарэй з пункту гледжання матэрыялаў)

Падобна свінцовым і нікелевым батарэям, іёны літыя выкарыстоўваюць станоўчы электрод (катод), адмоўны электрод (анод) і электраліт у якасці правадніка. Станоўчы провад уяўляе сабой аксід металу, а адмоўны электрод складаецца з порыстага графіту. Падчас разраду іёны літыя перамяшчаюцца ад адмоўнага электрода да станоўчага праз электраліт і сепаратар; падчас зарадкі іёны літыя цякуць ад станоўчага электрода да адмоўнага ў процілеглых кірунках.

 

Калі акумулятар зараджаецца і разраджаецца, Li+ перамяшчаецца паміж станоўчым і адмоўным электродамі, падчас разраду анод акісляецца, губляе электроны, а катод аднаўляецца для атрымання часціц; пры зарадцы зарад рухаецца ў адваротным кірунку.

 

Існуе мноства тыпаў літый-іённых акумулятараў у залежнасці ад матэрыялу электрода. Але калі вы выбіраеце розныя матэрыялы, прадукцыйнасць батарэі будзе моцна адрознівацца.

 

Усе матэрыялы станоўчага электрода ўтрымліваюць Li+. Распаўсюджаны аксід літый-кобальту (аксід літый-кобальту), аксід літый-марганца (таксама вядомы як шпінель або манганат літыя), фасфат літый-жалеза, нікель-кобальт-марганец трайны матэрыял (NMC) [3] і літый-нікель-кобальт-аксід алюмінія (NCA). Усе гэтыя матэрыялы маюць тэарэтычную верхнюю мяжу энергіі (літый-іённая батарэя мае тэарэтычную ёмістасць каля 2000 кВт·г, што больш чым у дзесяць разоў перавышае ўдзельную энергію камерцыйнай літый-іённай батарэі).

 

У арыгінальнай літый-іённай батарэі Sony выкарыстоўваецца кокс (вугальны прадукт) у якасці шкоднага электроднага матэрыялу. З 1997 года большасць вытворцаў літый-іённых батарэй, у тым ліку Sony, пераўтварылі анодныя матэрыялы ў графіт, што прывяло да плоскай крывой разраду. Графіт - гэта форма вугляроду, якая выкарыстоўваецца ў алоўках. Ён можа добра захоўваць іёны літыя падчас зарадкі, мае працяглы цыкл і выдатную стабільнасць. З вугляродных матэрыялаў найбольш распаўсюджаны графіт, за ім ідуць цвёрды і мяккі вуглярод. Іншыя вугляроды, такія як вугляродныя нанатрубкі, пакуль не знайшлі свайго камерцыйнага выкарыстання. На малюнку ніжэй параўноўваюцца крывыя разраду напружання сучаснай літый-іённай батарэі з графітам у якасці адмоўнага электрода і літый-іённай батарэі са старым коксавым адмоўным электродам.

 

У нармальным працоўным дыяпазоне разраду акумулятар павінен мець плоскую крывую напружання, што лепш, чым ранейшы кокс.

 

Анодныя матэрыялы таксама развіваюцца, і даследчыкі пастаянна эксперыментуюць з новымі матэрыяламі, у тым ліку сплавамі на аснове крэмнія. У гэтым сплаве шэсць атамаў вугляроду звязаны з адным іёнам літыя, а адзін атам крэмнія можа звязваць чатыры іёны літыя. Гэта азначае, што адмоўны крамянёвы электрод тэарэтычна можа захоўваць у дзесяць разоў больш энергіі, чым графітавы матэрыял. У цяперашні час удзельная ёмістасць крамянёвых матэрыялаў павялічылася на 20-30% за кошт зніжэння патэнцыялу нагрузкі і тэрміну службы. Аднак праблема заключаецца ў тым, што ў працэсе зарадкі іёны літыя лёгка павялічваюцца ў аб'ёме пасля ўбудавання ў матэрыял на аснове крэмнія (павялічваючыся больш чым у чатыры разы ад першапачатковага памеру).

 

Нанаструктураваная соль тытаната літыя мае добры тэрмін службы і грузападымальнасць, выдатныя характарыстыкі пры нізкіх тэмпературах і функцыянальную бяспеку ў якасці шкоднага электроднага матэрыялу. Тым не менш, яго спецыфічная функцыя нізкая, а кошт высокі.

(Класіфікацыя літый-іённых батарэй з пункту гледжання матэрыялаў)