Bateryaya lîtium-îonê batareyek duyemîn e (batarya ku ji nû ve tê şarjkirin) ku bi giranî xwe dispêre tevgera îyonên lîtiumê di navbera elektroda erênî û elektroda neyînî de. Di pêvajoya barkirin û daxistinê de, Li+ di navbera her du elektrodê de tê bicîkirin û ji-derxistin: dema barkirinê, Li+ ji elektroda pozîtîf de-dixebite, bi elektrolîtê ve di elektroda neyînî de tê bicîkirin û elektroda neyînî di rewşek lîtium-dewlemend de ye; berevajiyê wê di dema derkirinê de rast e.
PART 1 Destpêka bataryayên
Pîlên lîtiumê li ser bataryayên lîtium û pîlên lîtium-îyonê têne dabeş kirin. Têlefonên desta û laptopan bataryayên lîtium-îon bikar tînin, ku bi gelemperî wekî bataryayên lîtiumê têne zanîn. Pîl bi gelemperî materyalên ku hêmanên lîtiumê dihewîne wekî elektrod bikar tînin û nûnerê bataryayên nûjen-bi performansa bilind in. Lêbelê, bataryayên lîtiumê yên rastîn kêm kêm di hilberên elektronîkî yên rojane de têne bikar anîn ji ber xetera wan a zêde.
Pîlên lîtium-îonê yekem car di sala 1990-an de ji hêla Sony Corporation of Japonya ve hatine pêşve xistin. Ew îyonên lîtiumê dixe nav karbonê (petroleum koks û grafît) da ku elektrodek neyînî çêbike (bataryayên lîtiumê yên kevneşopî lîtium an alikariya lîtiumê wekî elektrodek neyînî bikar tînin). LixCoO2 bi gelemperî wekî materyalê elektrodê erênî tê bikar anîn, û LixNiO2 û LixMnO4 jî têne bikar anîn. LiPF6+karbonat dîetilen (EC) + karbonat dimetîl (DMC) wekî elektrolît tê bikar anîn.
Koka petrolê û grafît ne-jehirkirî ne û di çavkanîyan de wekî materyalên elektrodê neyînî pir in. Iyonên lîtiumê di karbonê de têne bicîh kirin, ku çalakiya bilind a lîtiumê derbas dike û pirsgirêkên ewlehiyê yên bataryayên lîtiumê yên kevneşopî çareser dike. Elektroda erênî LixCoO2 dikare di performansa barkirin û dakêşanê û jiyanê de astek bilind bi dest bixe, ku lêçûn kêm dike. Bi kurtasî, performansa berfireh a bataryayên lîtium-yon çêtir dibe. Tê çaverêkirin ku di sedsala 21-an de bataryayên lîtium-îyonî bazarek mezin dagir bikin.
Formula reaksiyonê ya barkirin û daxistina bataryayên duyemîn lîtium-ion ev e: Wêne
PART 2 Cudahiya Pîl
Pîlên lîtium-yon bi hêsanî bi du pîlên jêrîn re têne tevlihev kirin
Pîlên lîtium: lîtiumê metalîk wekî elektrodê neyînî bikar bînin.
Pîlên lîtium-îyon: elektrolîtên organîk ên şilê yên ne-avî bikar bînin.
Pîlên polîmerî yên lîtium-îyon: ji bo gelkirina helavên organîk ên şil, polîmeran bikar bînin, an jî rasterast hemî-elektrolîtên hişk bikar bînin. Pîlên lîtium-ion bi gelemperî materyalên karbonê yên grafît wekî elektrodên neyînî bikar tînin.
PART3 Cureyên sereke
Li gorî madeyên elektrolît ên cihêreng ên ku di pîlên lîtium-îonê de têne bikar anîn, bataryayên lîtîyûm-îonê li bataryayên lîtium-îyonê yên şil têne dabeş kirin (Lithiuma Liquified-Battery Ion, ku wekî LIB tê binav kirin), lîtyuma kondenskirî-pîlên îyonê-pîlên îyonê{{5}lîtium{ Pîlê lîtium-Yon, ku wekî PLB tê binav kirin).
3.1 Pîlên lîtium-îyonê yên şil
Pîlên lîtium-îyonê yên ji nû ve şarjkirin di hilberên dîjîtal ên nûjen ên wekî têlefonên desta û laptopan de bataryayên herî zêde têne bikar anîn in. Ji ber vê yekê, li ser pîlê hêmanên parastinê an dorhêlên parastinê hene ku pêşî li zirarê bidin bataryayên biha. Pêdiviyên şarjkirina bataryayên lîtium-ion pir zêde ne. Ji bo ku rastbûna voltaja bidawîbûnê di nav ±1% de be, çêkerên sereke yên cîhazên nîvconductor cûrbecûr IC-yên şarjê yên lîtium-yonê pêşve xistine da ku şarjkirina ewledar, pêbawer û bilez peyda bikin.
Têlefonên desta yên seretayî bi bataryayên lîtium-îyonê ve têne stendine. Bikaranîna rast a bataryayên lîtium-îonê ji bo dirêjkirina jiyana pîlê pir girîng e. Li gorî hewcedariyên hilberên elektronîkî yên cihêreng dikare bibe çargoşeya daîre, cylindrîkî, çargoşeyî û bişkojk- û pakêtên bataryayê hene ku ji çend bataryayên bi rêz û paralel ve girêdayî ne. Voltaja binavkirî ya bataryayên lîtium-îyonê bi gelemperî 3,7 V ji ber guhertinên materyalê ye, lê ya elektrodên erênî yên fosfatê hesinê lîtium 3,2V e. Voltaja barkirina dawîn dema ku bi tevahî tê barkirin bi gelemperî 4.2V e, û ya fosfata hesinê lîtium 3.65V e. Voltaja dakêşana paşîn a bataryayên lîtium- îyonê 2,75V heya 3,0V e (fabrîka pîlê voltaja xebitandinê an voltaja dakêşana dawîn dide, û pîvan hinekî cûda ne, bi gelemperî 3,0V, û ya fosfata hesin 2,5V e). Berdewamkirina dakêşana li jêr 2,5V (2,0V ji bo fosfata hesinê lîtium) jê re tê gotin ser-derxistin, ku dê zirarê bide pîlê.
Bataryayên lîtium-îyonê yên bi materyalên cureya oksîda kobalt a lîtiumê wekî elektrodên erênî ne ji bo vekêşana zêde ya-herikê ne guncaw in. Daxistina zêde ya niha dê dema dakêşanê kêm bike (dê germahiya bilindtir li hundur çêbibe û enerjî winda bibe), û dibe ku xeternak be; lê bataryayên lîtiumê yên bi materyalên elektrodê erênî yên fosfata hesinê lîtiumê dikarin bi herikîna bilind a 20C an jî jê mezintir werin barkirin û dakêşandin (C kapasîteya pîlê ye, wek C=800mAh, rêjeya barkirinê 1C tê vê wateyê ku herika barkirinê 800 mA ye), ku bi taybetî ji bo wesayîtên elektrîkê guncan e. Ji ber vê yekê, çêkera batterê herî zêde niha vekêşanê dide, ku divê di dema karanîna de ji ya herî zêde ya dakêşanê kêmtir be. Pîlên lîtium-îyonê hin pêdiviyên germahiyê hene. Fabrîk rêza germahiya barkirinê, rêza germahiya dakêşanê û rêza germahiya hilanînê dide. Barkirina voltaja zêde dê bibe sedema zirara daîmî li bataryayên lîtium-ion. Herikîna barkirinê ya bataryayên lîtium-îyonî divê li gorî pêşnîyarên çêkerê bataryayê be, û ji bo ku ji herikîna zêde (zêde germbûn) dûr bisekine, pêvekek sînordar a niha hewce ye. Rêjeya barkirinê ya ku bi gelemperî tê bikar anîn 0.25C ~ 1C e. Dema ku bi herikînek mezin ve tê şarjkirin, germahiya pîlê bi gelemperî tê destnîşankirin ku pêşî li germbûna zêde zirarê bide pîlê an jî bibe sedema teqînê.
Barkirina bataryaya lîtium-îonê li du qonaxan tê dabeş kirin: Pêşî şarjkirina herikîna domdar, û dûv re guheztina barkirina voltaja domdar dema ku nêzî voltaja bidawîbûnê dibe. Mînakî, pîlê bi kapasîteya 800 mAh xwedan voltaja barkirinê ya bidawîbûnê 4.2V e. Pîl bi 800 mA domdar tê barkirin (rêjeya barkirinê 1C ye). Di destpêkê de, voltaja pîlê bi şikilek mezin zêde dibe. Dema ku voltaja pîlê nêzîkê 4.2V be, ew di 4.2V barkirina voltaja domdar de tê guheztin, niha hêdî hêdî kêm dibe, û voltaja pir naguhere. Dema ku heyama barkirinê dakeve 1/10-50C (nirxa mîhengê ya her kargehekê cûda ye û bandorê li ser karanîna nake), ew nêzîkê tije tê hesibandin û barkirin dikare were qedandin (hin şarjker demjimêrê piştî 1/10C dest pê dikin û barkirinê piştî demek diyarkirî diqedînin).
3.2 Bateriya lîtium-îyonê ya kondenskirî
Di 19ê Avrêl, 2023-an de, CATL bataryayek kondenskirî ya bi enerjiya enerjiyê heya 500Wh / kg derxist, ku dê di sala 2023-an de xwediyê kapasîteya hilberîna girseyî be.
BEŞA 4 Prensîba xebatê
Pîlên lîtium-îyon materyalên karbonê wekî elektrodên negatîf û lîtium-ji pêkhateyên ku dihewîne wekî elektrodên erênî bikar tînin. Lityuma metalîk tune, tenê îyonên lîtiumê hene. Ev pîlê lîtium-ion e. Pîlên lîtium-îonê têgîna giştî ji bo bataryayên bi îyonên lîtiumê yên bihevrekirî wekî materyalên elektrodê erênî tê gotin. Pêvajoya şarjkirin û daxistina bataryayên lîtium-îyonê, pêvajoyek îyonên lîtiumê bi cih kirin û veqetandin- e. Di pêvajoya bicîkirin û veqetandina-îyonên lîtiumê de, bi cih kirin û ji-vexistina elektronên hevwate yên îyonên lîtiumê jî bi hev re tê (adet e ku ji bo temsîlkirina elektrodê pozîtîf guheztin an de-bicihkirinê bikar bînin, û ji elektrodê 4}ê re têxin{1 an jî elektroda negatîf têxin{12}}). Di pêvajoya barkirin û daxistinê de, îyonên lîtiumê di navbera elektrodên pozîtîf û neyînî de, ku bi zelalî jê re "bataryaya kursiya zivirî" tê binavkirin, tê xêzkirin/de-binavkirin û têxistin/de-derxistin.
Dema ku pîlê tê barkirin, îyonên lîtiumê li ser elektroda erênî ya pîlê têne hilberandin, û îyonên lîtiumê yên ku têne hilberandin bi elektrolîtê diçin elektroda neyînî. Karbon wekî elektrodê neyînî xwedî avahiyek qat û pir mîkropor e. Îyonên lîtiumê yên ku digihêjin elektroda neyînî di mîkroporên tebeqeya karbonê de cih digirin. Çiqas îyonên lîtiumê pirtir bin, kapasîteya barkirinê jî ew qas bilind dibe. Bi heman awayî, dema ku pîlê tê dahûrandin (ango pêvajoya bikaranîna pîlê) îyonên lîtiumê yên ku di tebeqeya karbonê ya elektroda negatîf de cih digirin têne berdan û vedigerin elektroda erênî. Çiqas îyonên lîtiumê yên ku vedigerin elektroda erênî, kapasîteya dakêşanê jî bilindtir dibe.
Sûret
Bi gelemperî, niha barkirina bataryayên lîtiumê di navbera 0.2C û 1C de tête danîn. Her ku mezin be, şarjkirin zûtir, û germahiya pîlê jî ew qas mezin dibe. Wekî din, heke niha pir mezin be, dê kapasîteyê tije nebe, ji ber ku reaksiyona elektrokîmyayî di hundurê pîlê de dem digire. Mîna rijandina bîrayê, ger hûn zû birijînin, ew ê kef çêbike û tijî nebe.
PART5 Pêkhateyên
Rêzeya pakkirinê ya pola / şêlê aluminium / silindir / nerm
Elektroda erênî: Matereya çalak bi gelemperî oksîdê manganese lîtium an oksîdê kobalt lîtium e, materyalê oksîdê manganese kobalt nîkel, û bisîkletên elektrîkê bi gelemperî oksîdê manganese kobalt nîkel (bi gelemperî wekî sêdar tê zanîn) an sêdar + piçûkek piçûk oksîdê manganese lîtium bikar tînin. Oksîdê manganese lîtium û fosfatê hesinê lîtiumê ji ber mezinahiya mezin, performansa nebaş an lêçûnek zêde hêdî hêdî winda dibin. Berhevkarê kaniya guhêrbar pelika aluminiumê ya elektrolîtîk bi qalindahiya 10-20 mîkronan bikar tîne.
Diafragm: Fîlmek polîmerî ya taybet a ku bi avahiyek mîkroporoz hatî çêkirin ku dihêle îyonên lîtiumê bi serbestî derbas bibin, lê elektron nikarin derbas bibin.
Elektroda negatîf: Madeya çalak grafît e, an jî karbona bi avahiyeke mîna grafît-, û berhevkarê herikîna guhêrbar pelika sifir a elektrolîtîk a bi qalindahiya 7-15 mîkron bikar tîne.
Elektrolît: Ji bo polîmeran bi lîtium hexafluorofosfat helvekerek karbonat tê helandin, û ji bo polîmeran jî elektrolîteke gel.
Kêliya pîlê: li qalikê pola (tûreya çargoşe kêm tê bikar anîn), qalikê aluminyûm, nîkel-şeqê hesinê pêçandî (ji bo bataryayên silindrîk tê bikar anîn), aluminium-fîlma plastîk (pakêta nerm), hwd., û kapa pîlê, ku di heman demê de termînala erênî û neyînî ya pîlê ye, tê dabeş kirin.
