Zloženielítiová batéria

Materiálové zloženie lítiových batérií zahŕňa hlavne materiály kladných elektród, materiály záporných elektród, separátory, elektrolyty a kryty.

1. Medzi materiálmi kladných elektród sú najčastejšie používané materiály kobaltát lítny, mangán lítny, fosforečnan lítny a ternárne materiály (polyméry niklu, kobaltu a mangánu). Materiál kladnej elektródy tvorí veľkú časť (hmotnostný pomer materiálov kladných a záporných elektród je 3:1 až 4:1), pretože výkon materiálu kladnej elektródy priamo ovplyvňuje výkon lítium-iónovej batérie a jej cena tiež priamo určuje cenu batérie.
2. Medzi materiálmi záporných elektród sú v súčasnosti hlavnými materiálmi záporných elektród prírodný grafit a umelý grafit. Medzi skúmané anódové materiály patria nitridy, kyselina polyasparágová, oxidy na báze cínu, zliatiny cínu, nanoanódové materiály a ďalšie intermetalické zlúčeniny. Ako jeden zo štyroch hlavných materiálov lítiových batérií zohrávajú materiály záporných elektród dôležitú úlohu pri zlepšovaní kapacity batérie a jej cyklického výkonu a sú jadrom strednej časti priemyslu lítiových batérií.
3. Trhovo orientované membránové materiály sú prevažne polyolefínové membrány, ktoré sú vyrobené prevažne z polyetylénu a polypropylénu. V štruktúre separátora lítiových batérií je separátor jednou z kľúčových vnútorných súčastí. Výkon separátora určuje štruktúru rozhrania a vnútorný odpor batérie, čo priamo ovplyvňuje kapacitu, cyklus a bezpečnostný výkon batérie. Separátor s vynikajúcim výkonom zohráva dôležitú úlohu pri zlepšovaní celkového výkonu batérie.
4. Elektrolyt sa vo všeobecnosti vyrába z vysoko čistých organických rozpúšťadiel, lítiových solí elektrolytu, potrebných prísad a ďalších surovín v určitom pomere za určitých podmienok. Elektrolyt zohráva úlohu vedenia iónov medzi kladnou a zápornou elektródou lítium-iónovej batérie, čo je zárukou vysokého napätia a vysokej špecifickej energie lítium-iónovej batérie.
5. Kryt batérie: rozdelený na oceľový kryt, hliníkový kryt, poniklovaný železný kryt (pre valcové batérie), hliníkovo-plastovú fóliu (mäkké balenie) atď., ako aj kryt batérie, ktorý je zároveň kladným a záporným pólom batérie.
6. Princíp práce s batériou
7. Keď sa batéria nabíja, na kladnej elektróde batérie sa generujú lítiové ióny a vytvorené lítiové ióny sa cez elektrolyt pohybujú k zápornej elektróde. Uhlíková štruktúra zápornej elektródy má veľa pórov a lítiové ióny, ktoré sa dostanú k zápornej elektróde, sú zabudované v mikropóroch uhlíkovej vrstvy. Čím viac lítiových iónov je zabudovaných, tým vyššia je nabíjacia kapacita. Keď sa batéria vybíja, lítiové ióny zabudované v uhlíkovej vrstve zápornej elektródy sa vracajú ku kladnej elektróde. Čím viac lítiových iónov sa vracia ku kladnej elektróde, tým vyššia je vybíjacia kapacita. Vo všeobecnosti sa vybíjacia kapacita vzťahuje na celkovú vybíjaciu kapacitu. Počas procesu nabíjania a vybíjania lítiovej batérie sa lítiové ióny pohybujú od kladnej elektródy k zápornej elektróde. Ak porovnáme obraz lítiovej batérie s hojdacím kreslom, dva konce hojdacieho kresla sú kladnou a zápornou elektródou batérie a lítiové ióny sú ako atléti, ktorí bežia tam a späť medzi dvoma koncami hojdacieho kresla. Preto sa lítiové batérie nazývajú aj batérie do hojdacieho kresla.