Οι μπαταρίες Li-ion υπάρχουν σχεδόν παντού.Χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές από κινητά τηλέφωνα και φορητούς υπολογιστές έως υβριδικά και ηλεκτρικά οχήματα.Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου είναι επίσης όλο και πιο δημοφιλείς σε εφαρμογές μεγάλης κλίμακας όπως τα αδιάλειπτα τροφοδοτικά (UPS) και τα σταθερά συστήματα αποθήκευσης ενέργειας μπαταριών (BESSs).
Η μπαταρία είναι μια συσκευή που αποτελείται από ένα ή περισσότερα ηλεκτροχημικά στοιχεία με εξωτερικές συνδέσεις για την τροφοδοσία ηλεκτρικών συσκευών.Όταν μια μπαταρία παρέχει ηλεκτρική ενέργεια, ο θετικός ακροδέκτης της είναι η κάθοδος και ο αρνητικός ακροδέκτης της είναι η άνοδος.Το τερματικό με την ένδειξη αρνητικό είναι η πηγή ηλεκτρονίων που θα ρέουν μέσω ενός εξωτερικού ηλεκτρικού κυκλώματος στο θετικό τερματικό.
Όταν μια μπαταρία συνδέεται σε ένα εξωτερικό ηλεκτρικό φορτίο, μια αντίδραση οξειδοαναγωγής (αναγωγής-οξείδωσης) μετατρέπει τα αντιδρώντα υψηλής ενέργειας σε προϊόντα χαμηλότερης ενέργειας και η διαφορά ελεύθερης ενέργειας παραδίδεται στο εξωτερικό κύκλωμα ως ηλεκτρική ενέργεια.Ιστορικά, ο όρος "μπαταρία" αναφερόταν συγκεκριμένα σε μια συσκευή που αποτελείται από πολλαπλές κυψέλες.Ωστόσο, η χρήση έχει εξελιχθεί ώστε να περιλαμβάνει συσκευές που αποτελούνται από ένα μόνο κελί.
Πώς λειτουργεί μια μπαταρία ιόντων λιθίου;
Οι περισσότερες μπαταρίες ιόντων λιθίου έχουν παρόμοιο σχεδιασμό που αποτελείται από ένα θετικό ηλεκτρόδιο οξειδίου μετάλλου (κάθοδος) επικαλυμμένο σε έναν συλλέκτη ρεύματος αλουμινίου, ένα αρνητικό ηλεκτρόδιο (άνοδος) από άνθρακα/γραφίτη επικαλυμμένο σε έναν συλλέκτη ρεύματος χαλκού, έναν διαχωριστή και έναν ηλεκτρολύτη από άλας λιθίου σε οργανικό διαλύτη.
Ενώ η μπαταρία εκφορτίζεται και παρέχει ηλεκτρικό ρεύμα, ο ηλεκτρολύτης μεταφέρει θετικά φορτισμένα ιόντα λιθίου από την άνοδο στην κάθοδο και αντίστροφα μέσω του διαχωριστή.Η κίνηση των ιόντων λιθίου δημιουργεί ελεύθερα ηλεκτρόνια στην άνοδο που δημιουργεί φορτίο στον θετικό συλλέκτη ρεύματος.Στη συνέχεια, το ηλεκτρικό ρεύμα ρέει από τον συλλέκτη ρεύματος μέσω μιας συσκευής που τροφοδοτείται (κινητό τηλέφωνο, υπολογιστής κ.λπ.) στον συλλέκτη αρνητικού ρεύματος.Ο διαχωριστής εμποδίζει τη ροή των ηλεκτρονίων μέσα στην μπαταρία.
Κατά τη φόρτιση, μια εξωτερική πηγή ηλεκτρικής ενέργειας (το κύκλωμα φόρτισης) εφαρμόζει μια υπέρταση (υψηλότερη τάση από αυτή που παράγει η μπαταρία, ίδιας πολικότητας), αναγκάζοντας ένα ρεύμα φόρτισης να ρέει μέσα στην μπαταρία από το θετικό στο αρνητικό ηλεκτρόδιο. δηλαδή στην αντίστροφη κατεύθυνση ενός ρεύματος εκφόρτισης υπό κανονικές συνθήκες.Στη συνέχεια, τα ιόντα λιθίου μεταναστεύουν από το θετικό στο αρνητικό ηλεκτρόδιο, όπου ενσωματώνονται στο πορώδες υλικό του ηλεκτροδίου σε μια διαδικασία γνωστή ως ενδιάμεση θερμότητα.
Ώρα δημοσίευσης: Ιουν-26-2022