Sestavalitijeva baterija

Materialna sestava litijevih baterij vključuje predvsem materiale pozitivnih elektrod, materiale negativnih elektrod, separatorje, elektrolite in ohišja.

1. Med materiali pozitivnih elektrod se najpogosteje uporabljajo litijev kobaltat, litijev manganat, litijev železov fosfat in ternarni materiali (polimeri niklja, kobalta in mangana). Material pozitivne elektrode predstavlja velik delež (masno razmerje materialov pozitivne in negativne elektrode je 3:1~4:1), saj delovanje materiala pozitivne elektrode neposredno vpliva na delovanje litij-ionske baterije, njegovi stroški pa neposredno določajo tudi stroške baterije.
2. Med materiali za negativne elektrode sta naravni in umetni grafit trenutno glavna materiala za negativne elektrode. Med anodnimi materiali, ki se raziskujejo, so nitridi, poliaspartinska kislina, oksidi na osnovi kositra, kositrove zlitine, nano-anodni materiali in druge intermetalne spojine. Kot eden od štirih glavnih materialov litijevih baterij imajo materiali za negativne elektrode pomembno vlogo pri izboljšanju kapacitete baterije in delovanja ciklov ter so v središču srednjega dela industrije litijevih baterij.
3. Tržno usmerjeni materiali za membrane so predvsem poliolefinske membrane, ki so v glavnem izdelane iz polietilena in polipropilena. V strukturi separatorja litijeve baterije je separator ena ključnih notranjih komponent. Zmogljivost separatorja določa strukturo vmesnika in notranji upor baterije, kar neposredno vpliva na kapaciteto, cikel in varnost baterije. Separator z odlično zmogljivostjo igra pomembno vlogo pri izboljšanju celotne zmogljivosti baterije.
4. Elektrolit je običajno izdelan iz visoko čistih organskih topil, litijevih soli elektrolita, potrebnih dodatkov in drugih surovin v določenem razmerju pod določenimi pogoji. Elektrolit igra vlogo prevajanja ionov med pozitivno in negativno elektrodo litijeve baterije, kar zagotavlja visoko napetost in visoko specifično energijo litijeve ionske baterije.
5. Ohišje baterije: razdeljeno na jekleno ohišje, aluminijasto ohišje, ponikljano železno ohišje (za valjaste baterije), aluminijasto-plastično folijo (mehka embalaža) itd., pa tudi na pokrovček baterije, ki je tudi pozitivni in negativni pol baterije.
6. Načelo delovanja baterije
7. Ko se baterija polni, se na pozitivni elektrodi baterije tvorijo litijevi ioni, ki se skozi elektrolit premaknejo proti negativni elektrodi. Ogljikova struktura negativne elektrode ima veliko por, litijevi ioni, ki dosežejo negativno elektrodo, pa so vgrajeni v mikropore ogljikove plasti. Več kot je vgrajenih litijevih ionov, večja je polnilna kapaciteta. Ko se baterija izprazni, litijevi ioni, vgrajeni v ogljikovo plast negativne elektrode, pridejo ven in se vrnejo proti pozitivni elektrodi. Več litijevih ionov, ki se vrnejo proti pozitivni elektrodi, večja je praznilna kapaciteta. Na splošno se praznilna kapaciteta nanaša na praznilno kapaciteto. Med polnjenjem in praznjenjem litijeve baterije se litijevi ioni premikajo od pozitivne do negativne elektrode. Če sliko litijeve baterije primerjamo z gugalnikom, sta oba konca gugalnika pozitivna in negativna elektroda baterije, litijevi ioni pa so kot atleti, ki tečejo naprej in nazaj med obema koncema gugalnika. Zato se litijeve baterije imenujejo tudi baterije gugalnika.