Materiallar nuqtai nazaridan lityum-ion batareyalarning tasnifi

(Materiallar nuqtai nazaridan lityum-ion batareyalarning tasnifi)

Qo'rg'oshin va nikel asosidagi batareyalarga o'xshab, lityum ionlari o'tkazgich sifatida musbat elektrod (katod), salbiy elektrod (anod) va elektrolitdan foydalanadi. Ijobiy sim metall oksidi, manfiy elektrod esa gözenekli grafitdan iborat. Bo'shatish vaqtida lityum ionlari elektrolit va separator orqali salbiy elektroddan musbat elektrodga o'tadi; zaryadlash vaqtida lityum ionlari musbat elektroddan salbiy elektrodga qarama-qarshi yo'nalishda oqadi.

 

Batareya zaryadlangan va zaryadsizlanganda, Li+ musbat va manfiy elektrodlar o'rtasida harakatlanadi, zaryadsizlanish vaqtida anod oksidlanadi, elektronlarni yo'qotadi va zarrachalarni olish uchun katod kamayadi; zaryad olayotganda zaryad teskari yo'nalishda harakat qiladi.

 

Elektrod materialiga qarab lityum-ion batareyalarning ko'p turlari mavjud. Ammo turli materiallarni tanlaganingizda, batareyaning ishlashi juda katta farq qiladi.

 

Ijobiy elektrod materiallarining barchasida Li+ mavjud. Umumiy lityum kobalt oksidi (litiy kobalt oksidi), litiy marganets oksidi (shuningdek, shpinel yoki lityum manganat sifatida ham tanilgan), lityum temir fosfat, nikel kobalt marganets uchlik materiali (NMC) [3] va lityum nikel kobalt oksidi (NACA). Ushbu materiallarning barchasi nazariy yuqori energiya chegarasiga ega (lityum-ionning nazariy quvvati taxminan 2000 kVt soatni tashkil qiladi, bu tijorat lityum-ion batareyasining o'ziga xos energiyasidan o'n barobar ko'proqdir).

 

Sony-ning original lityum-ion batareyasi zararli elektrod materiali sifatida koksdan (ko'mir mahsuloti) foydalanadi. 1997 yildan beri ko'pgina lityum-ion batareyalar ishlab chiqaruvchilari, shu jumladan Sony, anod materiallarini grafitga aylantirdilar, natijada tekis tushirish egri chizig'i paydo bo'ldi. Grafit qalamlarda ishlatiladigan uglerod shaklidir. Zaryadlash vaqtida litiy ionlarini yaxshi saqlashi mumkin va uzoq tsikl va mukammal barqarorlikka ega. Uglerodli materiallardan grafit eng keng tarqalgan, keyin qattiq uglerod va yumshoq uglerod. Boshqa uglerodlar, masalan, uglerod nanotubalari hali o'zlarining tijorat maqsadlarida foydalanishlarini topmagan. Quyidagi rasmda salbiy elektrod sifatida grafitli zamonaviy lityum-ion batareyaning kuchlanish tushirish egri chiziqlari va eski koks salbiy elektrodli lityum-ion batareyasi solishtiriladi.

 

Oddiy ishlaydigan tushirish oralig'ida akkumulyator tekis kuchlanish egri chizig'iga ega bo'lishi kerak, bu avvalgi koksdan yaxshiroqdir.

 

Anod materiallari ham rivojlanmoqda va tadqiqotchilar doimiy ravishda yangi materiallar, shu jumladan kremniy asosidagi qotishmalar bilan tajriba o'tkazmoqda. Ushbu qotishmada oltita uglerod atomi bitta litiy-ionga bog'langan va bitta kremniy atomi to'rtta litiy ionini bog'lashi mumkin. Bu shuni anglatadiki, manfiy kremniy elektrod nazariy jihatdan grafit materialidan o'n barobar ko'p energiyani saqlashi mumkin. Hozirgi vaqtda silikon materiallar yuk potentsialini va aylanish muddatini qisqartirish hisobiga o'ziga xos quvvatda 20% -30% ga oshdi. Biroq, muammo shundaki, zaryadlash jarayonida lityum ionlari kremniy asosidagi materialga kiritilgandan so'ng hajmi osonlik bilan kengaytiriladi (boshlang'ich o'lchamdan to'rt baravar ko'proqqa o'sadi).

 

Nanostrukturali lityum titanat tuzi yaxshi aylanish muddati va yuk ko'tarish qobiliyatiga ega, past haroratda mukammal ishlash va zararli elektrod materiali sifatida funktsional xavfsizlik ko'rsatkichlariga ega. Shunga qaramay, uning o'ziga xos funktsiyasi past va narxi yuqori.

(Materiallar nuqtai nazaridan lityum-ion batareyalarning tasnifi)