Kennen Sie das Funktionsprinzip von Lithium-Ionen-Batterien?

Kompositionsmaterial

Lithium-Ionen-Batterien bestehen hauptsächlich aus vier Grundteilen: Elektrode, Elektrolyt, Separator und Behälter.

(1) Die Elektrode ist durch ihre Polarität weiter in ein positives Elektrodenmaterial und ein negatives Elektrodenmaterial unterteilt. Das häufigste Anodenmaterial ist Graphit; Es gibt viele Arten von Kathodenmaterialien, und Shaowei Cai hat eine umfassende Zusammenfassung der Arten und Eigenschaften von Kathodenmaterialien erstellt.

(2) Elektrolyte können in zwei Kategorien unterteilt werden: eine ist eine wässrige Lösung einer Säure, einer Base oder eines Salzes; Die andere ist eine organische Elektrolytlösung. Der Elektrolyt ist der Träger für die Übertragung von Lithiumionen zwischen der positiven und der negativen Elektrode und bestimmt somit die Kapazität, den Zykluswirkungsgrad, die Geschwindigkeit, die Entladung bei hohen und niedrigen Temperaturen, die Lagerung bei hohen Temperaturen, die Langlebigkeit und die Sicherheit der Batterie [23, 24]. . Der organische Elektrolyt hat im Allgemeinen die folgende Zusammensetzung: ein Lösungsmittel, ein Elektrolytlithiumsalz und ein Additiv. Üblicherweise verwendete organische Lösungsmittel sind Ethylencarbonat, Propylencarbonat, Dimethylcarbonat, Diethylcarbonat und Ethylmethylcarbonat. Verschiedene Lösungsmittel haben großen Einfluss auf die Leistung der Batterie. Beispielsweise kann ein Lösungsmittel mit einer großen Dielektrizitätskonstante die Anziehungskraft zwischen Lithiumionen verringern und Lithiumionen vollständig liberalisieren; Der Flammpunkt des Lösungsmittels bestimmt die maximale Betriebstemperatur von Lithiumionen [25, 26]. Lithiumionensalze sind Substanzen, die Lithiumionen liefern, und sie haben hauptsächlich zwei Reihen von anorganischen Salzen und organischen Salzen. Additive sind Substanzen, die die Leistung von Lithiumionen erheblich verbessern. Beispielsweise kann das filmbildende Additiv die Zerstörung der Elektrode durch das Lösungsmittel verhindern und die Kapazität und Zykluslebensdauer der Lithiuminsertion und -delithiation der Elektrode verbessern. Zusätzlich dazu gibt es Anti-Überladungsadditive, Leitfähigkeitsadditive, flammhemmende Additive und dergleichen.

(3) Die Trennschicht ist ein Film aus organischer Substanz, und der Film weist reichlich vorhandene Zick-Zack-Mikroporen auf. Solche Mikroporen können den Durchgang eines Elektrolyten mit großer Partikelgröße verhindern, aber Lithiumionen mit einer kleinen Partikelgröße können frei passieren und bilden eine Erregungsschleife innerhalb der Batterie. Daher teilt die Isolationsschicht die positiven und negativen Elektroden in zwei Teile, wodurch ein Kurzschluss innerhalb der Batterie verhindert und eine Isolation bereitgestellt werden kann [27-29].

(4) Der Behälter ist ein Metallgehäuse der Batterie, das hauptsächlich dazu dient, die Form der Batterie beizubehalten und die interne Batterie zu schützen. Das äußere Gehäuse der Batterie ist mit den positiven und negativen Polen der Batterie verbunden.

Das Arbeitsprinzip von

Der Lade- und Entladevorgang für Lithium-Ionen-Batterien ist Li + und auf Anoden eingebettete Materialien sind eingebettet und nehmen mit dem Prozess der Absorption und Freisetzung von Energie ab. Bei Lithium-Ionen-Batterien wird Li + von den Anodenmaterialien über den Elektrolyten zur Kathode Anodenmaterialien nach Absorption von Elektronik eingebettet, die in die Bildung von hochenergetischen eingebetteten Verbindungen eingebettet sind. Lithium-Ionen-Batterieentladung:

Li + eingebettet und freisetzt Elektronen aus den Anodenmaterialien, Li + über den Elektrolyten zur Anode, wobei die Absorption von eingebetteten Elektronen nach dem Einbetten des Anodenmaterials relativ stabile Verbindungen bildet.

Die positiven und negativen Materialien von Lithiumionenbatterien sind gemischte Leiter von Ionen und Elektronen, die in Verbindungen eingebettet sind, und Elektronen können sich nur in den positiven und negativen Materialien bewegen. Der Lade- und Entladevorgang erfordert, dass Lithiumionen und Elektronen zusammenarbeiten. Dies erfordert, dass das Lithiumionenelektrodenmaterial eine gute Leitfähigkeit und Ionendiffusionskapazität aufweist, um sicherzustellen, dass Elektronen während der Entladung schnell durch die Elektrodenlasche zum externen Stromkreis geleitet werden und sich Lithiumionen in der negativen Elektrode befinden. Nachdem das Material deinterkaliert ist, diffundiert es schnell in den Elektrolyten; Die Lithiumionen im Elektrolyten werden vom Träger zum positiven Elektrodenmaterial transportiert und mit Elektronen zu einer Interkalationsverbindung kombiniert.

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