Skład baterii litowo-jonowej

Skład i recykling akumulatora litowo-jonowego

Thebateria litowo-jonowaskłada się z elektrolitu, separatora, katody i anody oraz obudowy.

Elektrolitw akumulatorze litowo-jonowym może występować żel lub polimer, albo mieszanina żelu i polimeru.

Elektrolit w akumulatorach litowo-jonowych pełni rolę ośrodka transportu jonów w akumulatorze.Zwykle składa się z soli litu i rozpuszczalników organicznych.Elektrolit odgrywa kluczową rolę w transporcie jonów pomiędzy elektrodą dodatnią i ujemną akumulatora litowo-jonowego, zapewniając, że akumulator może osiągnąć wysokie napięcie i wysoką gęstość energii.Elektrolit składa się zazwyczaj z rozpuszczalników organicznych o wysokiej czystości, soli elektrolitów litowych i niezbędnych dodatków, starannie połączonych w określonych proporcjach i w określonych warunkach.

Materiał katodyrodzaje akumulatorów litowo-jonowych:

• LiCoO2
• Li2MnO3
• LiFePO4
• NCM
• NCA

 Materiały katodowe stanowią ponad 30% kosztów całego akumulatora.

Anodazawartości akumulatora litowo-jonowego

Wówczas anoda akumulatora litowo-jonowego stanowi około 5-10 procent kosztów całego akumulatora.Materiały anodowe na bazie węgla są powszechnie stosowanym materiałem anodowym w akumulatorach litowo-jonowych.W porównaniu z tradycyjną metalową anodą litową ma większe bezpieczeństwo i stabilność.Materiały anodowe na bazie węgla pochodzą głównie z naturalnego i sztucznego grafitu, włókna węglowego i innych materiałów.Wśród nich głównym materiałem jest grafit, który ma dużą powierzchnię właściwą i przewodność elektryczną, a materiały węglowe mają również dobrą stabilność chemiczną i zdolność do recyklingu.Jednakże pojemność materiałów elektrod ujemnych na bazie węgla jest stosunkowo niska, co nie może spełnić wymagań niektórych zastosowań w zakresie większej wydajności.Dlatego obecnie prowadzone są badania nad nowymi materiałami węglowymi i materiałami kompozytowymi, mając nadzieję na dalszą poprawę wydajności i żywotności cyklicznej materiałów elektrod ujemnych na bazie węgla.

Nadal ma materiał elektrody ujemnej krzemowo-węglowej.Materiał krzemowy (Si): W porównaniu z tradycyjnymi węglowymi elektrodami ujemnymi, krzemowe elektrody ujemne mają wyższą pojemność właściwą i gęstość energii.Jednakże, ze względu na dużą szybkość rozszerzania materiału krzemowego, łatwo jest spowodować zwiększenie objętości elektrody, skracając w ten sposób żywotność akumulatora.

Separatorbaterii litowo-jonowej jest ważnym elementem zapewniającym wydajność i bezpieczeństwo baterii.Główną funkcją separatora jest oddzielenie elektrody dodatniej i ujemnej, a jednocześnie może on również tworzyć kanał dla ruchu jonów i utrzymywać niezbędny elektrolit.Wydajność i powiązane parametry separatora akumulatorów litowo-jonowych przedstawiono w następujący sposób:

1. Stabilność chemiczna: Membrana powinna charakteryzować się doskonałą stabilnością chemiczną, dobrą odpornością na korozję i starzenie się w warunkach rozpuszczalników organicznych oraz może utrzymywać stabilną pracę w trudnych warunkach, takich jak wysoka temperatura i wysoka wilgotność.

2. Wytrzymałość mechaniczna: Separator powinien mieć wystarczającą wytrzymałość mechaniczną i elastyczność, aby zapewnić wystarczającą wytrzymałość na rozciąganie i odporność na zużycie, aby zapobiec uszkodzeniom podczas montażu lub użytkowania.

3. Przewodność jonowa: W układzie elektrolitu organicznego przewodność jonowa jest niższa niż w układzie elektrolitu wodnego, dlatego separator powinien charakteryzować się niską rezystancją i wysoką przewodnością jonową.Jednocześnie, aby zmniejszyć rezystancję, grubość separatora powinna być jak najmniejsza, aby powierzchnia elektrody była jak największa.

4. Stabilność termiczna: Gdy podczas pracy akumulatorowej wystąpią nieprawidłowości lub awarie, takie jak przeładowanie, nadmierne rozładowanie i zwarcie, separator musi charakteryzować się dobrą stabilnością termiczną.W określonej temperaturze membrana powinna zmięknąć lub stopić się, blokując w ten sposób wewnętrzny obwód akumulatora i zapobiegając wypadkom związanym z bezpieczeństwem akumulatora.

5. Wystarczające zwilżanie i kontrolowana struktura porów: Struktura porów i powłoka powierzchniowa separatora powinny zapewniać wystarczającą kontrolę zwilżania, aby zapewnić separator, poprawiając w ten sposób moc i żywotność akumulatora.Ogólnie rzecz biorąc, mikroporowate membrany z płatków polietylenowych (PP) i płatków polietylenowych (PE) są obecnie powszechnymi materiałami membranowymi, a cena jest stosunkowo tania.Istnieją jednak inne materiały oddzielające akumulatory litowo-jonowe, takie jak poliester, które mają dobrą wydajność, ale cena jest stosunkowo wysoka.