Klassifikazzjoni tal-batteriji tal-jone tal-litju mill-perspettiva tal-materjali

(Klassifikazzjoni tal-batteriji tal-jone tal-litju mill-perspettiva tal-materjali)

Simili għal batteriji bbażati fuq iċ-ċomb u bbażati fuq in-nikil, joni tal-litju jużaw elettrodu pożittiv (katodu), elettrodu negattiv (anodu), u elettrolit bħala konduttur. Il-wajer pożittiv huwa ossidu tal-metall, u l-elettrodu negattiv huwa magħmul minn grafita poruża. Matul l-iskarigu, joni tal-litju jimxu mill-elettrodu negattiv għall-elettrodu pożittiv permezz tal-elettrolit u s-separatur; waqt l-iċċarġjar, il-jonji tal-litju jiċċirkolaw mill-elettrodu pożittiv għall-elettrodu negattiv f'direzzjonijiet opposti.

 

Meta l-batterija tiġi ċċarġjata u skarikata, Li+ shuttle bejn l-elettrodi pożittivi u negattivi, waqt l-iskarigu, l-anodu jossidizza, jitlef l-elettroni, u l-katodu jitnaqqas biex jikseb partiċelli; meta tiċċarġja, il-ħlas jimxi fid-direzzjoni opposta.

 

Hemm ħafna tipi ta 'batteriji tal-jone tal-litju, skont il-materjal tal-elettrodu. Imma meta tagħżel materjali differenti, il-prestazzjoni tal-batterija tvarja ħafna.

 

Il-materjali tal-elettrodi pożittivi kollha fihom Li+. Ossidu komuni tal-kobalt tal-litju (ossidu tal-kobalt tal-litju), ossidu tal-manganiż tal-litju (magħruf ukoll bħala spinel jew manganat tal-litju), fosfat tal-ħadid tal-litju, materjal ternarju tal-manganiż tal-kobalt tan-nikil (NMC) [3] u ossidu tal-aluminju tal-kobalt tan-nikil tal-litju (NCA). Dawn il-materjali kollha għandhom limitu ta 'fuq ta' enerġija teoretiku (il-jone tal-litju għandu kapaċità teoretika ta 'madwar 2000 kWh, li hija aktar minn għaxar darbiet l-enerġija speċifika ta' batterija kummerċjali tal-jone tal-litju).

 

Il-batterija tal-jone tal-litju oriġinali ta 'Sony tuża kokk (prodott tal-faħam) bħala materjal ta' elettrodu ta 'ħsara. Mill-1997, il-biċċa l-kbira tal-manifatturi tal-batteriji tal-jone tal-litju, inkluż Sony, ikkonvertiw materjali tal-anodi għal grafita, li rriżulta f'kurva ta 'skarika ċatta. Il-grafita hija forma ta 'karbonju li tintuża fil-lapsijiet. Jista 'jaħżen il-jonji tal-litju tajjeb waqt l-iċċarġjar u għandu ċiklu twil u stabbiltà eċċellenti. Mill-materjali tal-karbonju, il-grafita hija l-aktar komuni, segwita minn karbonju iebes u karbonju artab. Karboni oħra, bħal nanotubi tal-karbonju, għadhom ma sabux l-użu kummerċjali tagħhom. Il-figura ta 'hawn taħt tqabbel il-kurvi ta' skarigu tal-vultaġġ ta 'batterija moderna tal-jone tal-litju bil-grafita bħala l-elettrodu negattiv u batterija tal-jone tal-litju b'elettrodu negattiv tal-kokk antik.

 

Fil-medda ta 'skarika operattiva normali, il-batterija għandu jkollha kurva ta' vultaġġ ċatt, li hija aħjar mill-kokk ta 'qabel.

 

Il-materjali tal-anodi qed jevolvu wkoll, u r-riċerkaturi qed jesperimentaw kontinwament b'materjali ġodda, inklużi ligi bbażati fuq is-silikon. F'din il-liga, sitt atomi tal-karbonju huma marbuta ma 'jone tal-litju wieħed, u atomu wieħed tas-silikon jista' jgħaqqad erba' joni tal-litju. Dan ifisser li l-elettrodu tas-silikon negattiv jista 'teoretikament jaħżen għaxar darbiet l-enerġija tal-materjal tal-grafita. Fil-preżent, materjali tas-silikon żdiedu b'20% -30% f'kapaċità speċifika bl-ispiża tat-tnaqqis tal-potenzjal tat-tagħbija u l-ħajja taċ-ċiklu. Madankollu, il-problema hija li matul il-proċess tal-iċċarġjar, il-jonji tal-litju huma faċilment estiżi fil-volum wara li jkunu inkorporati fil-materjal ibbażat fuq is-silikon (jikber għal aktar minn erba 'darbiet id-daqs inizjali).

 

Il-melħ tat-titanat tal-litju nanostrutturat għandu ħajja tajba taċ-ċiklu u kapaċità ta 'tagħbija, prestazzjoni eċċellenti f'temperatura baxxa, u prestazzjoni ta' sikurezza funzjonali bħala materjal ta 'elettrodu ta' ħsara. Xorta waħda, il-funzjoni speċifika tagħha hija baxxa, u l-ispiża hija għolja.

(Klassifikazzjoni tal-batteriji tal-jone tal-litju mill-perspettiva tal-materjali)