Материалдардын көз карашы боюнча литий-иондук батарейкалардын классификациясы

(Материалдардын көз карашы боюнча литий-иондук батарейкалардын классификациясы)

Коргошун жана никель негизиндеги батарейкаларга окшоп, литий иондору өткөргүч катары оң электродду (катодду), терс электродду (анодду) жана электролитти колдонушат. Оң зым металл оксиди, ал эми терс электрод тешиктүү графиттен турат. Разряд учурунда литий иондору электролит жана сепаратор аркылуу терс электроддон оң ​​электродго өтөт; заряддоо учурунда литий иондору оң электроддон терс электродго карама-каршы багытта агып өтөт.

 

Батарея заряддалганда жана разрядданганда, Li+ оң жана терс электроддор ортосунда сейилдеп турат, разряд учурунда анод кычкылданат, электрондорду жоготот, катод бөлүкчөлөрдү алуу үчүн азаят; заряддоодо заряд карама-каршы багытта жылат.

 

Электроддун материалына жараша литий-иондук батарейкалардын көптөгөн түрлөрү бар. Бирок сиз ар кандай материалдарды тандап жатканда, батареянын иштеши абдан өзгөрөт.

 

Оң электрод материалдарынын бардыгында Li+ бар. Кадимки литий кобальт оксиди (литий кобальт оксиди), литий марганец оксиди (ошондой эле шпинель же литий манганаты деп аталат), литий темир фосфаты, никель кобальт марганец үчтүк материалы (NMC) [3] жана литий никель кобальт оксиди (Алюминий). Бул материалдардын бардыгы теоретикалык жогорку энергия чегине ээ (литий-иондун теориялык кубаттуулугу 2000 кВт саатка жакын, бул коммерциялык литий-иондук батареянын салыштырма энергиясынан он эседен ашык).

 

Sony компаниясынын оригиналдуу литий-иондук батареясы зыяндуу электрод материалы катары коксту (көмүр продуктусун) колдонот. 1997-жылдан бери литий-иондук батарейканы өндүрүүчүлөрдүн көбү, анын ичинде Sony, анод материалдарын графитке айландырышты, натыйжада жалпак разряд ийри сызыгы пайда болду. Графит - карандаштарда колдонулган көмүртектин бир түрү. Ал заряддоо учурунда литий иондорун жакшы сактай алат жана узак циклге жана эң сонун туруктуулукка ээ. Көмүртектүү материалдардын ичинен графит эң кеңири таралган, андан кийин катуу көмүртек жана жумшак көмүртек. Көмүртек нанотүтүктөрү сыяктуу башка көмүртектер коммерциялык максатта колдонула элек. Төмөндөгү сүрөттө терс электрод катары графит менен заманбап литий-иондук аккумулятордун чыңалуу разрядынын ийри сызыктары жана эски кокс терс электрод менен литий-иондук батареянын салыштырылган.

 

Кадимки иштөөчү разряд диапазонунда аккумулятор мурунку кокстон жакшыраак болгон жалпак чыңалуу ийри болушу керек.

 

Аноддук материалдар да өнүгүп жатат жана изилдөөчүлөр тынымсыз жаңы материалдар, анын ичинде кремний негизиндеги эритмелер менен эксперимент жүргүзүп жатышат. Бул эритмеде алты көмүртек атому бир литий-ион менен, ал эми бир кремний атому төрт литий ионун байланыштыра алат. Бул терс кремний электрод теориялык жактан графит материалынан он эсе көп энергияны сактай алат дегенди билдирет. Учурда кремний материалдары жүк потенциалын жана цикл мөөнөтүн кыскартуунун эсебинен салыштырма кубаттуулукта 20%-30% га көбөйдү. Бирок, маселе заряддоо процессинде литий иондору кремний негизиндеги материалга киргизилгенден кийин көлөмү боюнча оңой кеңейип кетишинде (баштапкы өлчөмдөн төрт эсеге чейин өсөт).

 

Наноструктураланган литий титанат тузу жакшы цикл өмүрүнө жана жүктөө жөндөмдүүлүгүнө, төмөн температурада эң сонун көрсөткүчкө жана зыяндуу электрод материалы катары функционалдык коопсуздук көрсөткүчүнө ээ. Ошентсе да анын өзгөчө функциясы төмөн, баасы жогору.

(Материалдардын көз карашы боюнча литий-иондук батарейкалардын классификациясы)