A ሊቲየም{0}}አዮን ባትሪሊቲየም ionዎችን እንደ አወንታዊ እና አሉታዊ ኤሌክትሮዶች በተለዋዋጭ ማስገባት እና መለየት የሚችሉ ሁለት ቁሳቁሶችን የሚጠቀም እንደገና ሊሞላ የሚችል ባትሪ ነው። ባትሪ በሚሞላበት ጊዜ በአዎንታዊ ኤሌክትሮድ ውስጥ ያሉት ሊቲየም አተሞች ወደ ሊቲየም ions እና ነፃ ኤሌክትሮኖች ion ይደርሳሉ።
እነዚህ የሊቲየም ionዎች ወደ አሉታዊ ኤሌክትሮዶች ይፈልሳሉ እና እዚያ ካሉት ኤሌክትሮኖች ጋር በማጣመር የሊቲየም አተሞችን ይፈጥራሉ። በአንጻሩ፣ በሚለቀቅበት ጊዜ፣ በአሉታዊ ኤሌክትሮድ ላይ ያሉ ሊቲየም አተሞች ወደ ሊቲየም ions እና ነፃ ኤሌክትሮኖች እንደገና ይቀላቀላሉ፣ እና ከዚያም በአዎንታዊው ኤሌክትሮድ እንደገና ይዋሃዳሉ እና እንደገና ሊቲየም አተሞች ይፈጥራሉ። ስለዚህ፣ በጠቅላላው የኃይል መሙያ{2}የፍሳሽ ዑደት፣ ሊቲየም ሁል ጊዜ በአዮኒክ መልክ እና በብረት ሊቲየም ቅርፅ አይኖርም፣ለዚህም የዚህ አይነት ባትሪ ሊቲየም{3}አዮን ባትሪ ተብሎ የሚጠራው። በተለያዩ ንድፎች ላይ በመመስረት፣ በገበያ ላይ በጣም የተለመዱት የሊቲየም{5}አዮን ባትሪዎች የኪስ ሴሎች፣ ሲሊንደሪካል ህዋሶች እና የአዝራር ህዋሶች ናቸው። የሊቲየም አወንታዊ ኤሌክትሮዶች ቁሳቁስ{7} አዮን ባትሪዎች ብዙውን ጊዜ እንደ LiCoO2፣ LiFePO4፣ LiNiO እና LiMnzO2 ያሉ ሊቲየም{8}የበለፀጉ ውህድ ናቸው። የሊቲየም{12}አዮን ባትሪዎች አሉታዊ ኤሌክትሮዶች በአብዛኛው በግራፋይት ላይ የተመሰረተ ነው። ኤሌክትሮላይትን በተመለከተ በኦርጋኒክ መሟሟት ውስጥ የሚሟሟ የተወሰኑ የሊቲየም ጨዎችን (እንደ LiPF6፣ LiASF6 እና LiCIO4 ያሉ) መፍትሄዎች በአጠቃላይ ጥቅም ላይ ይውላሉ። እነዚህ ኦርጋኒክ መሟሟቶች ኤቲሊን ካርቦኔት (ኢሲ) ወይም ዲኢቲል ካርቦኔት (ዲኢሲ) ወዘተ ሊሆኑ ይችላሉ። ባትሪው ኃይል በሚሞላበት ጊዜ{19}የመፍሰሻ ዑደት፣ ሊቲየም አየኖች በአዎንታዊ እና አሉታዊ ኤሌክትሮዶች መካከል ወደ ፊት እና ወደ ፊት ይፈልሳሉ። ይህ ሂደት በምሳሌያዊ አነጋገር እንደ "የሚንቀጠቀጥ ወንበር ባትሪ" ነው, ከታች ባለው ስእል እንደሚታየው.
የሊቲየም{0}አዮን ባትሪዎችን ከሊቲየም ኮባልት ኦክሳይድ (LiCoO2) እንደ አወንታዊ ኤሌክትሮድ እና ግራፋይት እንደ አሉታዊ ኤሌክትሮድ ምሳሌ በመውሰድ የኤሌክትሮኬሚካላዊ አገላለጹ፡ ({2}}) CI LiPF(EC+ DEC) / LiCoO2(+) ነው።
አዎንታዊ ኤሌክትሮዶች ምላሽ;
አሉታዊ ኤሌክትሮ ምላሽ: 5.2
አጠቃላይ ምላሽ: 5.3
በመሠረቱ፣ የሊቲየም{0}አዮን ባትሪ በሊቲየም አዮን ትኩረት ልዩነት ላይ ተመስርቶ የሚሰራ መሳሪያ ሆኖ ሊታይ ይችላል። በሚሞሉበት ጊዜ ሊቲየም አየኖች ከአዎንታዊ ኤሌክትሮድ ንጥረ ነገር ይለቀቃሉ፣ በኤሌክትሮላይቱ ውስጥ ያልፋሉ እና ወደ አሉታዊ ኤሌክትሮድ ንጥረ ነገር ውስጥ ይከተታሉ፣ ይህም አሉታዊ ኤሌክትሮድ ሊቲየም{3}የበለፀገ ሲሆን ፖዘቲቭ ኤሌክትሮጁ በአንጻራዊ ሊቲየም{4}}ደሃ ይሆናል። በተመሳሳይ ጊዜ የአጠቃላይ ስርዓቱን የኃይል መሙያ ሚዛን ለመጠበቅ ተጓዳኝ ኤሌክትሮኖች ለካርቦን{6}የተመሰረተ አሉታዊ ኤሌክትሮ በውጫዊ ዑደት በኩል ይሰጣሉ። በአንጻሩ፣ በሚለቀቅበት ጊዜ ሊቲየም አየኖች ከአሉታዊ ኤሌክትሮድ ወደ ፖዘቲቭ ኤሌክትሮድ ይሸጋገራሉ፣ ይህም አወንታዊው ኤሌክትሮል ሊቲየም ({8}) ሀብታም ይሆናል። በተለምዶ፣ በመደበኛ ክፍያ{10}የፍሳሽ ዑደቶች የሊቲየም ionዎች በተደራረቡ የካርበን ቁሶች እና ኦክሳይድ መካከል በተደጋጋሚ ይከተታሉ እና ያስወጣሉ። ይህ ሂደት በዋነኛነት በ interlayer ክፍተት ውስጥ ለውጦችን ያሳያል እና የቁሳቁሶችን መሰረታዊ ክሪስታል መዋቅር አያደናቅፍም። ስለዚህ፣ ከምላሽ ተገላቢጦሽ አንፃር፣ በሊቲየም{13}አዮን ባትሪ ውስጥ ያለው ኬሚካላዊ ለውጦች በጣም ጥሩ የሚቀለበስ ሂደት ተደርገው ይወሰዳሉ። የሊቲየም{15} አዮን ባትሪ አራት መሰረታዊ ክፍሎችን ያቀፈ ነው፡ ኤሌክትሮዶች፣ ኤሌክትሮላይት፣ መለያየት እና መያዣ። ኤሌክትሮዶች የሊቲየም{17} አዮን ባትሪ ዋና አካል ናቸው፣ ንቁ ቁሶችን፣ አስተላላፊ ወኪሎችን፣ ማያያዣዎችን እና የአሁን ሰብሳቢዎችን ያቀፉ። ንቁ ቁሶች (ወይም ኤሌክትሮድ ቁሶች) በሊቲየም{19} ion ባትሪዎች ውስጥ የኤሌክትሪክ ኃይልን በሚሞሉ እና በሚሞሉበት ጊዜ በኤሌክትሮኬሚካላዊ ምላሾች የሚለቁ ኤሌክትሮዶች ናቸው። የሊቲየም{21}አዮን ባትሪዎችን ኤሌክትሮኬሚካላዊ አፈጻጸም እና መሰረታዊ ባህሪያትን ይወስናሉ። ንቁ ቁሳቁሶች አዎንታዊ ኤሌክትሮዶችን እና አሉታዊ ኤሌክትሮዶችን ያካትታሉ. ፖዘቲቭ ኤሌክትሮድ ቁሶች በዋናነት በዱቄት የተዋሃዱ የብረት ውህዶች በአንጻራዊነት ከፍተኛ አቅም ያላቸው (ከሊቲየም ብረት ኤሌክትሮዶች አንጻር) እንደ LiCoO₂፣ LiMnO₄፣ LiNi₁-x{{25}Co:MnyO₂፣ LiCo:Ni{26}O₂፣ እና LiFe
አሉታዊ ኤሌክትሮዶች የካርቦን ቁሳቁሶች, ቅይጥ ቁሳቁሶች እና የብረት ኦክሳይድ ቁሳቁሶችን ያካትታሉ. በአሁኑ ጊዜ በተንቀሳቃሽ መሳሪያዎች ውስጥ በስፋት ጥቅም ላይ የሚውሉት የሊቲየም{1}አዮን ባትሪዎች ዋና አወንታዊ እና አሉታዊ ኤሌክትሮዶች እንደቅደም ተከተላቸው LiCoO₂ እና ግራፋይት ናቸው። በተጨማሪም፣ የሊቲየምን{3}አዮን ባትሪዎች ተግባራዊ ፍላጎት በተሻለ ለማሟላት የአዎንታዊ እና አሉታዊ የኤሌክትሮድ ቁሶችን ቅልጥፍና ለማሻሻል በኤሌክትሮድ ማምረቻ ጊዜ (እንደ አሲታይሊን ጥቁር ያሉ) ተቆጣጣሪ ወኪሎች በብዛት ይታከላሉ። የጥራጥሬው አወንታዊ እና አሉታዊ ኤሌክትሮዶች ቁሶች እና አስተላላፊ ወኪሎች አሁን ካለው ሰብሳቢ ጋር በጥብቅ እንዲጣበቁ ለማድረግ ፣ ማያያዣ በተለምዶ ይታከላል። የተለመዱ ማያያዣዎች በዘይት{6} ላይ የተመሰረተ እና ውሃ{7} ላይ ተመደቡ። ዘይት{9}}በዋነኛነት ፖሊቪኒሊዳይን ፍሎራይድ (PVDF) እና ፖሊቲትራፍሎሮኢታይሊን (PTFE) የሚያካትቱ ሲሆን ውሃ{10}በዋነኛነት ካርቦክሲሜቲል ሴሉሎስ/ስታይሬን{11}butadiene rubber (CMC/SBR) ናቸው። የአሁኑ ሰብሳቢው ዋና ተግባር ኤሌክትሮኖችን ከአክቲቭ ማቴሪያል ማካሄድ እና አሁኑን በእኩል ማሰራጨት, እንዲሁም ንቁውን ቁሳቁስ መደገፍ ነው. አሁን ያሉት ሰብሳቢዎች በአጠቃላይ ከፍተኛ የሜካኒካል ጥንካሬ, ጥሩ የኬሚካል መረጋጋት እና ከፍተኛ የመንቀሳቀስ ችሎታ እንዲኖራቸው ያስፈልጋል. ለአዎንታዊ ኤሌክትሮድ የአሁኑ ሰብሳቢ የአሉሚኒየም ፎይል ነው, እና ለአሉታዊ ኤሌክትሮዶች የአሁኑ ሰብሳቢ የመዳብ ፎይል ነው.
የኤሌክትሮላይት ሚና በአዎንታዊ እና አሉታዊ ኤሌክትሮዶች መካከል ሊቲየም ionዎችን ማካሄድ ነው. የኤሌክትሮላይት ምርጫ ባብዛኛው የባትሪውን የስራ መርህ የሚወስን ሲሆን የተወሰነውን ሃይል፣ የደህንነት አፈጻጸም፣ የዑደት አፈጻጸም፣ የፍጥነት አፈጻጸም፣ ዝቅተኛ{1}የሙቀት አፈጻጸም እና የማከማቻ አፈጻጸም ላይ ተጽእኖ ያሳድራል። በአሁኑ ጊዜ፣ ለገበያ የሚቀርቡት ሊቲየም{3}አዮን ባትሪዎች በዋነኛነት -ያልሆኑ የውሃ ኤሌክትሮላይት ሲስተሞችን ይጠቀማሉ፣ እነሱም ኦርጋኒክ መሟሟቂያዎችን እና ኮንዳክቲቭ ሊቲየም ጨዎችን ያካትታሉ። የኦርጋኒክ መሟሟት የኤሌክትሮላይት ዋና አካል ሲሆን ከአፈፃፀሙ ጋር በቅርበት የተያያዘ ነው; እሱ በተለምዶ እንደ ኤቲሊን ካርቦኔት ፣ ፕሮፔሊን ካርቦኔት ፣ ዲሜትል ካርቦኔት እና ሜቲል ኤቲል ካርቦኔት ያሉ የኦርጋኒክ መሟሟት ድብልቅ ነው። ኮንዳክቲቭ ሊቲየም ጨው በአዎንታዊ እና አሉታዊ ኤሌክትሮዶች መካከል የሚጓጓዙትን የሊቲየም አየኖች ያቀርባል እና ከኦርጋኒክ ወይም ኦርጋኒክ አኒየኖች እና ሊቲየም ionዎች የተዋቀረ ነው. በአሁኑ ጊዜ በዋነኛነት በገበያ ላይ የሚገኘው የሊቲየም ጨው LiPF6 ነው። በአዲሱ ወቅት የሊቲየም አዮን ባትሪዎችን ኤሌክትሮኬሚካላዊ አፈጻጸም ለማሻሻል እና የተወሰኑ ልዩ ተግባራትን ለማሳካት እንደ ነበልባል መከላከያዎች ያሉ ተግባራዊ ተጨማሪዎች ብዙውን ጊዜ ወደ ኤሌክትሮላይት ይጨምራሉ።
በሊቲየም{0}አዮን ባትሪ ዲዛይን ሴፔራተሩ በአዎንታዊ እና አሉታዊ ኤሌክትሮዶች መካከል የሚገኝ ሲሆን ዋና ስራው በሁለቱ ኤሌክትሮዶች መካከል ቀጥተኛ ግንኙነት እንዳይፈጠር መከላከል ሲሆን ይህም አጭር ዙር እንዳይኖር ማድረግ ነው። በተመሳሳይ ጊዜ የዚህ ንጥረ ነገር ልዩ የሆነ ማይክሮፎረስ መዋቅር የሊቲየም ionዎችን በነፃነት እንዲያልፉ ያስችላቸዋል ። መለያው በባትሪው የማከማቸት አቅም ፣ ዑደት ሕይወት እና አጠቃላይ ደህንነት ውስጥ ወሳኝ ሚና ይጫወታል ። ስለዚህ፣ ከፍተኛ ጥራት ያለው መለያየትን በመጠቀም{3}የባትሪው አጠቃላይ የኤሌክትሮኬሚካላዊ አፈጻጸምን በእጅጉ ያሻሽላል። በአሁኑ ጊዜ በገበያ ላይ በብዛት ጥቅም ላይ የሚውሉት ከፍተኛ{5}የጥንካሬ ፊልሞች ከፖሊዮሌፊኖች፣ ከ polypropylene እና ፖሊ polyethylene የተሰሩ የተቦረቦረ ምርቶችን፣ እንዲሁም በፕሮፒሊን እና ኤቲሊን ፖሊመርላይዜሽን ወይም ፖሊ polyethylene homopolymer ብቻ በመጠቀም የተሰሩ ምርቶችን ጨምሮ። በሊቲየም ውስጥ{7}}የውሃ ያልሆኑ ፈሳሾችን መጠቀም{8}}አዮን ባትሪዎች ወደ ዝቅተኛ የሊቲየም{9}}አዮን ኮንዳክሽን ያመራል፣ ስለዚህ ትልቅ ኤሌክትሮድ አካባቢ ይፈልጋል። በተጨማሪም፣ ባትሪ በሚገጣጠምበት ጊዜ ጠመዝማዛ{11}የቁስል መዋቅርን መጠቀም የባትሪ አፈጻጸም የሚወሰነው በኤሌክትሮዶች ራሳቸው ላይ ብቻ ሳይሆን በባትሪ ማምረቻ ላይ በሚጠቀሙት ማያያዣዎች ላይም ጭምር ነው። እነዚህ ማያያዣዎች ኤሌክትሮዶች በሚሰሩበት ጊዜ የንቁ ቁሶችን ተመሳሳይነት እና ደህንነት ማረጋገጥ አለባቸው፣ ንቁ ቁሶችን አሁን ካለው ሰብሳቢው ጋር በብቃት ማገናኘት አለባቸው፣ በግራፋይት አኖድ ላይ መከላከያ SEI (ጠንካራ{13}ክሌክትሮላይት ኢንተርፋዝ) ፊልም እንዲፈጠር ማመቻቸት፣ በሚደርቅበት ጊዜ በቂ የሙቀት መረጋጋትን መጠበቅ እና በኤሌክትሮላይት በደንብ እርጥብ መሆን አለባቸው።
የውጪ መያዣው የሊቲየም{0}አዮን ባትሪ መያዣ ነው። በብዛት ጥቅም ላይ የሚውሉት ማሸጊያዎች የአረብ ብረት ማስቀመጫዎች፣ የአሉሚኒየም መያዣዎች እና የአሉሚኒየም{2}የፕላስቲክ ድብልቅ መያዣዎች ያካትታሉ። በተለምዶ መያዣው በከፍተኛ እና ዝቅተኛ የሙቀት መጠን ለውጦችን እና ከኤሌክትሮላይት መበላሸትን ለመቋቋም ያስፈልጋል.