Dosbarthiad Batris Lithiwm-ion O Safbwynt Deunyddiau

(Dosbarthiad Batris Lithiwm-ion O Safbwynt Deunyddiau)

Yn debyg i fatris plwm a nicel, mae ïonau lithiwm yn defnyddio electrod positif (catod), electrod negyddol (anod), ac electrolyt fel dargludydd. Mae'r wifren bositif yn ocsid metel, ac mae'r electrod negyddol yn cynnwys graffit mandyllog. Yn ystod rhyddhau, mae ïonau lithiwm yn symud o'r electrod negyddol i'r electrod positif trwy'r electrolyte a'r gwahanydd; yn ystod codi tâl, mae ïonau lithiwm yn llifo o'r electrod positif i'r electrod negyddol i gyfeiriadau gwahanol.

 

Pan fydd y batri yn cael ei wefru a'i ollwng, mae Li + yn gwennol rhwng yr electrodau positif a negyddol, yn ystod y gollyngiad, mae'r anod yn ocsideiddio, yn colli electronau, ac mae'r catod yn cael ei leihau i gael gronynnau; wrth godi tâl, mae'r tâl yn symud i'r cyfeiriad arall.

 

Mae yna lawer o fathau o batris lithiwm-ion, yn dibynnu ar y deunydd electrod. Ond pan fyddwch chi'n dewis gwahanol ddeunyddiau, bydd perfformiad y batri yn amrywio'n fawr.

 

Mae'r deunyddiau electrod positif i gyd yn cynnwys Li+. Lithiwm cobalt ocsid cyffredin (lithiwm cobalt ocsid), lithiwm manganîs ocsid (a elwir hefyd yn spinel neu manganad lithiwm), ffosffad haearn lithiwm, nicel cobalt manganîs deunydd teiran (NMC) [3] a lithiwm nicel cobalt Alwminiwm ocsid (NCA). Mae gan bob un o'r deunyddiau hyn derfyn ynni uchaf damcaniaethol (mae gan lithiwm-ion gapasiti damcaniaethol o tua 2000 kWh, sy'n fwy na deg gwaith yr egni penodol o batri lithiwm-ion masnachol).

 

Mae batri lithiwm-ion gwreiddiol Sony yn defnyddio golosg (cynnyrch glo) fel deunydd electrod niweidiol. Ers 1997, mae'r rhan fwyaf o weithgynhyrchwyr batri lithiwm-ion, gan gynnwys Sony, wedi trosi deunyddiau anod i graffit, gan arwain at gromlin rhyddhau gwastad. Mae graffit yn fath o garbon a ddefnyddir mewn pensiliau. Gall storio ïonau lithiwm yn dda wrth godi tâl ac mae ganddo gylch hir a sefydlogrwydd rhagorol. O'r deunyddiau carbon, graffit yw'r mwyaf cyffredin, ac yna carbon caled a charbon meddal. Nid yw carbonau eraill, fel nanotiwbiau carbon, wedi canfod eu defnydd masnachol eto. Mae'r ffigur isod yn cymharu cromliniau rhyddhau foltedd batri lithiwm-ion modern gyda graffit fel yr electrod negyddol a batri lithiwm-ion gyda hen electrod negatif golosg.

 

Yn yr ystod rhyddhau gweithredu arferol, dylai fod gan y batri gromlin foltedd gwastad, sy'n well na'r golosg blaenorol.

 

Mae deunyddiau anod hefyd yn esblygu, ac mae ymchwilwyr yn arbrofi'n barhaus gyda deunyddiau newydd, gan gynnwys aloion sy'n seiliedig ar silicon. Yn yr aloi hwn, mae chwe atom carbon wedi'u bondio i un lithiwm-ion, a gall un atom silicon fondio pedwar ïon lithiwm. Mae hyn yn golygu y gall yr electrod silicon negyddol storio deg gwaith egni'r deunydd graffit yn ddamcaniaethol. Ar hyn o bryd, mae deunyddiau silicon wedi cynyddu 20% -30% mewn capasiti penodol ar gost lleihau potensial llwyth a bywyd beicio. Fodd bynnag, y broblem yw, yn ystod y broses codi tâl, bod ïonau lithiwm yn cael eu hehangu'n hawdd mewn cyfaint ar ôl cael eu hymgorffori yn y deunydd sy'n seiliedig ar silicon (yn tyfu i fwy na phedair gwaith y maint cychwynnol).

 

Mae gan yr halen titanate lithiwm nanostrwythuredig fywyd beicio da a chynhwysedd llwyth, perfformiad tymheredd isel rhagorol, a pherfformiad diogelwch swyddogaethol fel deunydd electrod niweidiol. Eto i gyd, mae ei swyddogaeth benodol yn isel, ac mae'r gost yn uchel.

(Dosbarthiad Batris Lithiwm-ion O Safbwynt Deunyddiau)