Литий-ионный аккумулятор

Это некоторые из обычных коммерческих материалов для положительных и отрицательных электродов в полуэлементах с литиевыми анодами. В катодах используются оксиды или фосфаты, содержащие переходные металлы первого ряда. Существует меньше вариантов анодов: графит или интеркаляционный состав, титанат лития, шпинель, эти материалы очень легкие, что приводит к высокой удельной емкости и плотности энергии.

Катодные материалы

Катодный материал включает оксиды металлов лития, оксиды ванадия и перезаряжаемые оксиды лития. Оксиды кобальта и никеля обычно используются для литий-ионных аккумуляторов. Они показывают высокую стабильность в диапазоне высоких напряжений, но кобальт имеет ограниченную доступность в природе и токсичен. Смеси кобальта, никеля и марганца используются для достижения наилучших результатов и минимизации недостатков.

Материал анодов

Материалы анода - это литий, графит, легирующие литий материалы, интерметаллиды или кремний. Углеродистые аноды обычно используются из-за их доступности. Аноды из сплавов и интерметаллические соединения обладают высокой емкостью и показывают некоторые резкие изменения объема. Кремний обладает исключительно высокой емкостью, а его циклические характеристики неудовлетворительны.

Электролиты

Они включают жидкие, полимерные и твердые электролиты. Жидкий электролит в основном органический.

Полимеры-электролиты представляют собой ионопроводящие полимеры, которые обычно смешивают в композитах с керамикой, что приводит к более высокой проводимости и сопротивлению.

Твердые электролиты, такие как литий-ионные проводящие кристаллы и керамические стекла; они показывают худшие низкотемпературные характеристики. Литиевый электролит требует особых условий осаждения и температурной обработки.

Сепараторы

Сепараторные материалы включают П. Арора и З. Чжан. Обычно они отделяют два электрода друг от друга. Сепаратор имеет функцию безопасности, называемую тепловым отключением при более высоких температурах; он плавит или закрывает свои поры, чтобы отключить транспорт ионов лития, не теряя своей механической стабильности.

Структура литий-ионного аккумулятора

Литий-ионные батареи состоят из четырех основных компонентов: катода, анода, электролита и сепаратора.

Катод

Катод в основном используется для определения емкости и напряжения литий-ионной батареи.

Литий-ионный генерирует электричество в результате химической реакции лития.

Литий в основном вставляется в аккумулятор. Однако литий обычно нестабилен в элементной форме. Оксид лития действует как активный материал, вмешиваясь в электродную реакцию исходного массива. Этот активный материал состоит из ионов лития, и добавлена проводящая добавка для увеличения проводимости элемента. При этом связующее обычно действует как клей. Катод играет жизненно важную роль в определении характеристик батареи. Активный материал узнает емкость и напряжение батареи. Чем большее количество лития вы используете, тем значительнее емкость и разность потенциалов между катодом и анодом.

Анод

Активный материал также используется для покрытия анода. Существующее содержимое анода в основном предназначено для протекания электрического тока через внешнюю цепь. Это обеспечивает обратимое поглощение ионов лития, высвобождаемых из катода. При зарядке ионы лития накапливаются в аноде. В этот момент, когда проводящий провод подсоединяется к катоду и аноду, ионы лития естественным образом текут обратно к катоду через электролит, а электроны, отделенные от ионов лития, текут по проводу, генерируя электричество.

Для анода используется графит со стабильной структурой, а подложка анода покрыта активным материалом, проводящей добавкой и связующим.

Электролит

Электролит допускает только свободное движение ионов. И это жизненно важно для увеличения использования электричества в батарее. Он служит средой, которая обеспечивает прохождение только ионов лития между катодом и анодом. Электролит в основном сделан из материалов с высокой ионной проводимостью, что позволяет ионам лития очень быстро возвращаться обратно. Электролит состоит из солей, растворителей и добавок. Соли используются для обеспечения движения ионов лития, растворы являются органическими, которые используются для растворения солей и добавок. Также скорость ионов зависит от типа электролита.

Разделитель

Сепаратор обычно действует как барьер между катодом и анодом. Он предотвращает прямое движение электронов и пропускает только ионы. Которая должна удовлетворять всем физическим и электрохимическим условиям. У нас есть синтетика, такая как полиэтилен и полипропилен.

Как сделать литий-ионные аккумуляторы

Вот шаг за шагом, как сделать литий-ионные батареи.

Подготовка электродов

На этом этапе смешиваются материалы, которые будут нанесены на катод и анод.

Рулоны сырого алюминия загружаются в машину для нанесения покрытий.

На металлические клеммы большими квадратными полосами наносится тонкий слой углеродных и литиевых материалов.

Затем материал пропускается через печь для отверждения суспензии на терминале. И это выполняется в две линии непрерывно, одна для анода, а другая для катода. Конечная полоса меди с угольной суспензией, отвержденная в виде квадратов, выйдет из печи. Квадраты будут вырезаны, а затем сложены, чтобы перейти к следующему шагу. Затем машина разбивает электрод, делая листы намного тоньше.

Затем большие листы нарезаются до нужной ширины.

Создание электрода

Электроды вставляются в станки, присоединяются клеммы и отрезаются до необходимой длины.

Когда тип анода готов, его собирают вместе со стопкой катодов того же размера. А между слоями вставляется полупроницаемая мембрана, которая многократно складывается. На этом этапе оператор должен сложить и выровнять два электрода.

Формирование электролита

Затем машины вырезают, формируют и создают слегка гибкий, но защитный кожух для внутренних электродов и полимерного электролита.

Затем электроды вставляются между продуктивным корпусом и свариваются с трех сторон. Четыре стороны оставлены открытыми для впрыскивания электролита.

В хорошо контролируемой среде электролит закачивается в ячейку, а влажность и температура регулируются.

Наконец, выполняется термическая сварка батареи, чтобы удерживать электролит и герметизировать батарею.

Зарядка

После запечатывания его теперь можно назвать аккумулятором. Первая зарядка завершена. Наличие небольшого крыла, оставленного на батарее, предназначено для сбора любого электролита или газа, которые могли быть вытолкнуты во время этого первого цикла.

После того, как их первая зарядка завершена, ячейки сильно сжимаются, чтобы избавиться от оставшегося воздуха из ячеек.

Тестирование батареи

Наконец, аккумулятор готов к проверке с помощью тестера разрушения аккумулятора, который берет элемент и сжимает его стороны в боковом направлении.