Baterii litiu-ion sunt peste tot în jurul nostru, ținând gadgeturile și mașinile noastre în funcțiune. Sunt ca niște mici motoare care alimentează lumea noastră. Dar ce este în interiorul lor și le face să funcționeze? Să aruncăm o privire.
Ce este o baterie litiu-ion?
Bateriile litiu-ion sunt ca niște fabrici minuscule de energie. Ei folosesc ioni de litiu pentru a genera electricitate.
Imaginează-ți acești ioni ca mesageri care transportă energie între două părți ale bateriei. În interior, un separator asigură că ionii de litiu se pot deplasa între părți în timp ce blochează electronii.
La încărcare, ionii călătoresc de la partea pozitivă la cea negativă, stocând energie. În timpul descărcării, ionii revin pe partea pozitivă, furnizând putere. Această mișcare înainte și înapoi a ionilor de litiu creează tensiune, care împinge electronii prin dispozitivul conectat, alimentându-l.
Baterie litiu-ion vs. Celulă cu ioni de litiu
Să vorbim despre diferența dintre o baterie litiu-ion și o celulă litiu-ion.
O baterie litiu-ion este ca o echipă de alergători, în care fiecare celulă litiu-ion este unul dintre acei alergători. Echipa are nevoie ca toți alergătorii să lucreze împreună pentru a fi puternici.
Fiecare dintre aceste celule are propria sa tensiune. De exemplu, tensiunea unei celule de fosfat de fier litiu variază de la 3,2 la 3,8 volți. Pentru a alimenta dispozitive mai mari, putem combina mai multe celule pentru a crea o baterie cu tensiune mai mare, cum ar fi 12, 24 sau 48 de volți. Alinierea celulelor în serie adaugă tensiunile lor.
Celulele pot fi, de asemenea, conectate în paralel. Aceasta combină capacitatea lor, astfel încât două celule paralele durează aproximativ de două ori mai mult decât una.
Ce se află în interiorul unei baterii litiu-ion?
O baterie cu litiu conține mai multe celule litiu-ion conectate în serie și paralel, împreună cu fire de conectare și un sistem de management al bateriei (BMS).
BMS monitorizează starea de sănătate și temperatura bateriei. De asemenea, poate echilibra energia în toate celulele în timpul fiecărei încărcări complete pentru a maximiza durata de viață și performanța bateriei.
Ce se află în interiorul unei celule de litiu-ion?
Interiorul unei singure celule litiu-ion este destul de simplu. Acesta cuprinde patru componente cheie: anodul, catodul, un electrolit și un separator. Aceste componente lucrează împreună fără probleme pentru a stoca și elibera energie după cum este necesar.
Anod și catod
În miezul unei celule de litiu-ion se află cei doi electrozi – anodul şi catodul. Acestea joacă un rol crucial în capacitatea de stocare și eliberare a energiei bateriei.
Electrodul negativ, cunoscut sub numele de anod, este de obicei realizat din grafit. În timpul procesului de încărcare, ionii de litiu migrează din catod, prin separator, și sunt stocați în anod. Când bateria este în uz și se descarcă, ionii de litiu curg înapoi de la anod la catod.
Pe de altă parte, electrodul pozitiv sau catodul este adesea compus din oxizi de metal pe bază de litiu. Materialele catodice comune includ oxidul de litiu cobalt (LCO), fosfatul de litiu fier (LFP) și oxidul de litiu mangan (LMO). Fiecare dintre aceste substanțe chimice oferă propriile sale avantaje unice în ceea ce privește densitatea energiei, siguranța și ciclul de viață.
De exemplu, celulele bazate pe LCO tind să aibă densități de energie mai mari, ceea ce le face o alegere populară pentru smartphone-uri și laptopuri. Celulele LFP, pe de altă parte, sunt cunoscute pentru siguranța lor superioară și durata de viață lungă, făcându-le o opțiune preferată pentru vehiculele electrice. Celulele LMO ating un echilibru între densitatea energetică și eficiența costurilor.
Electrolit
Electrolitul facilitează fluxul de ioni de litiu între anod și catod în timpul încărcării și descărcării.
The cel mai frecvent electrolit utilizată într-o celulă cu ioni de litiu este o sare de litiu, de obicei hexafluorofosfat de litiu (LiPF6), dizolvată într-un solvent organic. Această sare de litiu oferă mediul necesar pentru ca ionii de litiu să se deplaseze liber între cei doi electrozi.
În timpul încărcării, ionii de litiu sunt extrași din catod și migrează prin electrolit pentru a fi stocați în anod. Când bateria este în uz și se descarcă, procesul este invers, ionii de litiu curg înapoi de la anod la catod, generând curentul electric necesar.
Separator
Separatorul se află între anod și catod. Acest material subțire permite trecerea ionilor de litiu, dar oprește conducția electrică, forțând electronii să treacă prin dispozitiv.
Separatorul joacă, de asemenea, un rol de siguranță – dacă se supraîncălzi, porii se închid, oprirea transportului de ioni de litiu și oprirea celulei bateriei pentru a preveni deteriorarea sau incendiul.
Concluzie
O baterie litiu-ion pare simplă din exterior, dar pe măsură ce aprofundați, veți descoperi multe componente diferite.
Articole înrudite:
