ترکیبباتری لیتیومی

ترکیب مواد باتری‌های لیتیومی عمدتاً شامل مواد الکترود مثبت، مواد الکترود منفی، جداکننده‌ها، الکترولیت‌ها و محفظه‌ها می‌شود.

1. در میان مواد الکترود مثبت، رایج‌ترین مواد مورد استفاده عبارتند از کبالت لیتیوم، منگنات لیتیوم، فسفات آهن لیتیوم و مواد سه‌تایی (پلیمرهای نیکل، کبالت و منگنز). ماده الکترود مثبت بخش بزرگی را تشکیل می‌دهد (نسبت جرمی مواد الکترود مثبت و منفی 3:1 تا 4:1 است)، زیرا عملکرد ماده الکترود مثبت مستقیماً بر عملکرد باتری لیتیوم-یون تأثیر می‌گذارد و هزینه آن نیز مستقیماً هزینه باتری را تعیین می‌کند.
2. در میان مواد الکترود منفی، گرافیت طبیعی و گرافیت مصنوعی در حال حاضر مواد اصلی الکترود منفی هستند. مواد آندی که در حال بررسی هستند شامل نیتریدها، اسید پلی‌آسپارتیک، اکسیدهای مبتنی بر قلع، آلیاژهای قلع، مواد نانو آندی و سایر ترکیبات بین فلزی هستند. مواد الکترود منفی به عنوان یکی از چهار ماده اصلی باتری‌های لیتیومی، نقش مهمی در بهبود ظرفیت باتری و عملکرد چرخه‌ای آن ایفا می‌کنند و در هسته میانی صنعت باتری لیتیومی قرار دارند.
3. مواد دیافراگمی بازارمحور عمدتاً دیافراگم‌های پلی‌اولفینی هستند که عمدتاً از پلی‌اتیلن و پلی‌پروپیلن ساخته می‌شوند. در ساختار جداکننده باتری لیتیومی، جداکننده یکی از اجزای داخلی کلیدی است. عملکرد جداکننده، ساختار رابط و مقاومت داخلی باتری را تعیین می‌کند که به طور مستقیم بر ظرفیت، چرخه و عملکرد ایمنی باتری تأثیر می‌گذارد. یک جداکننده با عملکرد عالی نقش مهمی در بهبود عملکرد کلی باتری دارد.
4. الکترولیت به طور کلی از حلال‌های آلی با خلوص بالا، نمک‌های لیتیوم الکترولیت، افزودنی‌های لازم و سایر مواد اولیه به نسبت مشخص و تحت شرایط خاص ساخته می‌شود. الکترولیت نقش هدایت یون‌ها را بین الکترودهای مثبت و منفی باتری لیتیوم ایفا می‌کند که تضمین کننده ولتاژ بالا و انرژی ویژه بالای باتری لیتیوم یون است.
5. پوشش باتری: به پوشش فولادی، پوشش آلومینیومی، پوشش آهنی با روکش نیکل (برای باتری‌های استوانه‌ای)، فیلم آلومینیومی-پلاستیکی (بسته‌بندی نرم) و غیره و همچنین درپوش باتری که ترمینال‌های مثبت و منفی باتری نیز هستند، تقسیم می‌شود.
6. اصل کار باتری
7. وقتی باتری شارژ می‌شود، یون‌های لیتیوم روی الکترود مثبت باتری تولید می‌شوند و یون‌های لیتیوم تولید شده از طریق الکترولیت به الکترود منفی حرکت می‌کنند. ساختار کربنی الکترود منفی منافذ زیادی دارد و یون‌های لیتیوم که به الکترود منفی می‌رسند در ریزمنافذ لایه کربنی جاسازی شده‌اند. هرچه یون‌های لیتیوم بیشتری جاسازی شده باشند، ظرفیت شارژ بیشتر خواهد بود. وقتی باتری دشارژ می‌شود، یون‌های لیتیوم جاسازی شده در لایه کربنی الکترود منفی بیرون می‌آیند و به الکترود مثبت برمی‌گردند. هرچه یون‌های لیتیوم بیشتری به الکترود مثبت برگردند، ظرفیت تخلیه بیشتر می‌شود. به طور کلی، ظرفیت تخلیه به ظرفیت تخلیه اشاره دارد. در طول فرآیند شارژ و دشارژ باتری لیتیوم، یون‌های لیتیوم در حالت حرکت از الکترود مثبت به الکترود منفی هستند. اگر تصویر باتری لیتیوم را به یک صندلی گهواره‌ای تشبیه کنیم، دو سر صندلی گهواره‌ای الکترودهای مثبت و منفی باتری هستند و یون‌های لیتیوم مانند ورزشکارانی هستند که بین دو سر صندلی گهواره‌ای به جلو و عقب می‌دوند. بنابراین باتری‌های لیتیومی، باتری‌های صندلی گهواره‌ای نیز نامیده می‌شوند.