Sestava litij-ionske baterije

Sestava in recikliranje litij-ionske baterije

Thelitij-ionska baterijaje sestavljen iz elektrolita, separatorja, katode in anode ter ohišja.

Elektrolitv litij-ionski bateriji je lahko gel ali polimer ali mešanica gela in polimera.

Elektrolit v Li-ion baterijah deluje kot medij za transport ionov v bateriji.Običajno je sestavljen iz litijevih soli in organskih topil.Elektrolit igra ključno vlogo pri transportu ionov med pozitivnimi in negativnimi elektrodami litij-ionske baterije, kar zagotavlja, da lahko baterija doseže visoko napetost in visoko energijsko gostoto.Elektrolit je na splošno sestavljen iz organskih topil visoke čistosti, soli litijevih elektrolitov in potrebnih aditivov, skrbno kombiniranih v posebnih razmerjih pod posebnimi pogoji.

Katodni materialVrste litij-ionskih baterij:

• LiCoO2
• Li2MnO3
• LiFePO4
• NCM
• NCA

 Katodni materiali predstavljajo več kot 30 % stroškov celotne baterije.

Anodalitij-ionska baterija vsebuje

Potem je anoda litij-ionske baterije sestavljena iz približno 5-10 odstotkov stroškov celotne baterije.Anodni materiali na osnovi ogljika so pogosto uporabljen anodni material za litij-ionske baterije.V primerjavi s tradicionalno kovinsko litijevo anodo ima večjo varnost in stabilnost.Anodni materiali na osnovi ogljika so večinoma iz naravnega in umetnega grafita, ogljikovih vlaken in drugih materialov.Med njimi je grafit glavni material, ki ima visoko specifično površino in električno prevodnost, ogljikovi materiali pa imajo tudi dobro kemično stabilnost in možnost recikliranja.Vendar pa je zmogljivost materialov negativnih elektrod na osnovi ogljika relativno nizka, kar ne more izpolniti zahtev nekaterih aplikacij za večjo zmogljivost.Zato trenutno poteka nekaj raziskav o novih ogljikovih materialih in kompozitnih materialih, v upanju, da bodo še izboljšali zmogljivost in življenjsko dobo materialov negativnih elektrod na osnovi ogljika.

Še vedno ima material negativne elektrode iz silicijevega ogljika.Silicij (Si) material: V primerjavi s tradicionalnimi ogljikovimi negativnimi elektrodami imajo silicijeve negativne elektrode večjo specifično zmogljivost in energijsko gostoto.Vendar pa je zaradi velike stopnje raztezanja silicijevega materiala enostavno povzročiti raztezanje prostornine elektrode in s tem skrajšati življenjsko dobo baterije.

Ločilolitij-ionske baterije je pomemben del zagotavljanja učinkovitosti in varnosti baterije.Glavna funkcija separatorja je ločiti pozitivno in negativno elektrodo, hkrati pa lahko tvori tudi kanal za gibanje ionov in vzdržuje potreben elektrolit.Učinkovitost in povezani parametri separatorja litij-ionske baterije so predstavljeni na naslednji način:

1. Kemijska stabilnost: diafragma mora imeti odlično kemično stabilnost, dobro odpornost proti koroziji in staranju v pogojih organskih topil in lahko ohranja stabilno delovanje v težkih pogojih, kot sta visoka temperatura in visoka vlažnost.

2. Mehanska trdnost: Separator mora imeti zadostno mehansko trdnost in elastičnost, da zagotovi zadostno natezno trdnost in odpornost proti obrabi, da prepreči poškodbe med sestavljanjem ali uporabo.

3. Ionska prevodnost: V sistemu organskega elektrolita je ionska prevodnost nižja kot v sistemu vodnega elektrolita, zato mora imeti separator značilnosti nizkega upora in visoke ionske prevodnosti.Hkrati mora biti za zmanjšanje upora debelina separatorja čim manjša, da bo površina elektrode čim večja.

4. Toplotna stabilnost: Ko med delovanjem akumulatorja pride do nepravilnosti ali okvar, kot so prenapolnjenost, prekomerna izpraznjenost in kratek stik, mora imeti separator dobro toplotno stabilnost.Pri določeni temperaturi bi se morala membrana zmehčati ali stopiti, s čimer bi blokirali notranji tokokrog baterije in preprečili varnostne nesreče baterije.

5. Zadostno vlaženje in struktura por, ki jo je mogoče nadzorovati: Struktura por in površinska prevleka separatorja morata imeti zadostno sposobnost nadzora vlaženja, da se zagotovi separator, s čimer se izboljša moč in življenjska doba baterije.Na splošno so mikroporozne diafragme iz polietilenskih kosmičev (PP) in polietilenskih kosmičev (PE) trenutno običajni materiali za diafragme, cena pa je relativno nizka.Obstajajo pa tudi drugi materiali za ločevanje litij-ionskih baterij, kot je poliester, ki imajo dobro zmogljivost, vendar je cena razmeroma visoka.