Ako fungujú lítium-iónové batérie
Nov 28, 2023
Na ilustráciu princípu fungovania lítium-iónovej sekundárnej batérie systému LiCoO ako príkladu. Vo všeobecnosti sa lítium-iónové sekundárne batérie skladajú z kladnej elektródy, elektrolytu, separátora a zápornej elektródy. Počas nabíjania sa lítiové ióny v kladnej elektróde uvoľňujú z vrstvenej štruktúry LiCoO. Valencia prvku Co sa zvyšuje z +III na +IV. Materiál kladnej elektródy podlieha oxidačnej reakcii. Lítiové ióny zároveň cez elektrolyt migrujú na zápornú elektródu batérie. LiCx vzniká spojením s uhlíkom vo vrstvenej štruktúre uhlíkového materiálu. Keď je batéria pripojená k záťaži, reakcie, ktoré sa vyskytujú na dvoch elektródach, sú opačné reakcie reakcií, ktoré sa vyskytujú počas nabíjania. Separátor je umiestnený medzi kladnou a zápornou reakčnou elektródou. Separátor môže prenášať ióny, ale neumožňuje prechod elektrónov. Súčasne, keď dôjde k určitému stupňu mikroskratu medzi kladnými a zápornými elektródami batérie, separátor hrá aj blokovaciu a ochrannú úlohu.
Lítium-iónové batérie sú dimenzované na 3,6 V. Napätie pri úplnom nabití batérie (nazývané koncové napätie) je vo všeobecnosti 4,2 V; koncové napätie lítium-iónovej batérie je 2,5V. Ak sa lítium-iónová batéria naďalej používa aj po poklese napätia na 2,5 V počas používania, nazýva sa to nadmerné vybitie, ktoré spôsobí poškodenie batérie.
Lítium-iónové batérie sú pomerne drahé. Ak nie sú splnené jeho požiadavky na nabíjanie a používanie, môže ľahko explodovať a skrátiť jeho životnosť. Pretože lítium-iónové batérie sú veľmi citlivé na teplotu, prepätie, nadprúd a nadmerné vybitie, všetky batérie majú integrované termistory (monitorovanie teploty nabíjania) a ochranné obvody proti prepätiu, nadprúdu a nadmernému vybitiu.