องค์ประกอบของแบตเตอรี่ลิเธียม

ส่วนประกอบของแบตเตอรี่ลิเธียมส่วนใหญ่ประกอบด้วยวัสดุขั้วบวก วัสดุขั้วลบ แผ่นกั้น สารละลายอิเล็กโทรไลต์ และตัวเรือน

1. ในบรรดาวัสดุขั้วบวก วัสดุที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุด ได้แก่ ลิเธียมโคบอลเตต ลิเธียมแมงกาเนต ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต และวัสดุไตรภาค (พอลิเมอร์ของนิกเกล โคบอลต์ และแมงกานีส) วัสดุขั้วบวกมีสัดส่วนมาก (อัตราส่วนมวลของวัสดุขั้วบวกและขั้วลบอยู่ที่ 3:1 ถึง 4:1) เนื่องจากประสิทธิภาพของวัสดุขั้วบวกส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน และต้นทุนของวัสดุขั้วบวกก็เป็นตัวกำหนดต้นทุนของแบตเตอรี่โดยตรงเช่นกัน
2. ในบรรดาวัสดุขั้วลบ ปัจจุบันกราไฟต์ธรรมชาติและกราไฟต์สังเคราะห์เป็นวัสดุขั้วลบหลักที่ใช้กัน ส่วนวัสดุขั้วบวกที่กำลังอยู่ระหว่างการวิจัย ได้แก่ ไนไตรด์ กรดโพลีแอสปาร์ติก ออกไซด์ที่มีดีบุกเป็นองค์ประกอบ โลหะผสมดีบุก วัสดุนาโนขั้วบวก และสารประกอบโลหะระหว่างกันอื่นๆ ในฐานะที่เป็นหนึ่งในสี่วัสดุหลักของแบตเตอรี่ลิเธียม วัสดุขั้วลบมีบทบาทสำคัญในการเพิ่มความจุและประสิทธิภาพการทำงานของแบตเตอรี่ และเป็นหัวใจสำคัญของอุตสาหกรรมแบตเตอรี่ลิเธียมในระดับกลาง
3. วัสดุไดอะแฟรมที่เน้นตลาดเป็นหลักคือไดอะแฟรมโพลีโอเลฟิน ซึ่งส่วนใหญ่ทำจากโพลีเอทิลีนและโพลีโพรพีลีน ในโครงสร้างของตัวแยกแบตเตอรี่ลิเธียม ตัวแยกเป็นหนึ่งในส่วนประกอบภายในที่สำคัญ ประสิทธิภาพของตัวแยกเป็นตัวกำหนดโครงสร้างของส่วนต่อประสานและความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อความจุ รอบการใช้งาน และประสิทธิภาพด้านความปลอดภัยของแบตเตอรี่ ตัวแยกที่มีประสิทธิภาพดีเยี่ยมมีบทบาทสำคัญในการปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวมของแบตเตอรี่
4. โดยทั่วไป อิเล็กโทรไลต์ประกอบด้วยตัวทำละลายอินทรีย์ที่มีความบริสุทธิ์สูง เกลือลิเธียมอิเล็กโทรไลต์ สารเติมแต่งที่จำเป็น และวัตถุดิบอื่นๆ ในสัดส่วนที่กำหนดภายใต้สภาวะที่แน่นอน อิเล็กโทรไลต์ทำหน้าที่นำไอออนระหว่างขั้วบวกและขั้วลบของแบตเตอรี่ลิเธียม ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญที่ทำให้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีแรงดันไฟฟ้าสูงและพลังงานจำเพาะสูง
5. ตัวเรือนแบตเตอรี่: แบ่งออกเป็นตัวเรือนเหล็ก ตัวเรือนอะลูมิเนียม ตัวเรือนเหล็กชุบนิกเกิล (สำหรับแบตเตอรี่ทรงกระบอก) ฟิล์มอะลูมิเนียม-พลาสติก (บรรจุภัณฑ์แบบอ่อน) เป็นต้น รวมถึงฝาปิดแบตเตอรี่ ซึ่งทำหน้าที่เป็นขั้วบวกและขั้วลบของแบตเตอรี่ด้วย
6. หลักการทำงานของแบตเตอรี่
7. เมื่อชาร์จแบตเตอรี่ ไอออนลิเธียมจะถูกสร้างขึ้นที่ขั้วบวกของแบตเตอรี่ และไอออนลิเธียมที่เกิดขึ้นจะเคลื่อนที่ไปยังขั้วลบผ่านอิเล็กโทรไลต์ โครงสร้างคาร์บอนของขั้วลบมีรูพรุนจำนวนมาก และไอออนลิเธียมที่ไปถึงขั้วลบจะฝังตัวอยู่ในรูพรุนขนาดเล็กของชั้นคาร์บอน ยิ่งมีไอออนลิเธียมฝังตัวมากเท่าใด ความจุในการชาร์จก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น เมื่อแบตเตอรี่คายประจุ ไอออนลิเธียมที่ฝังตัวอยู่ในชั้นคาร์บอนของขั้วลบจะออกมาและกลับไปยังขั้วบวก ยิ่งมีไอออนลิเธียมกลับไปยังขั้วบวกมากเท่าใด ความจุในการคายประจุก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น โดยทั่วไปแล้ว ความจุในการคายประจุหมายถึงความจุในการคายประจุ ในระหว่างกระบวนการชาร์จและคายประจุของแบตเตอรี่ลิเธียม ไอออนลิเธียมจะอยู่ในสภาวะเคลื่อนที่จากขั้วบวกไปยังขั้วลบ หากเปรียบเทียบภาพของแบตเตอรี่ลิเธียมกับเก้าอี้โยก ปลายทั้งสองข้างของเก้าอี้โยกคือขั้วบวกและขั้วลบของแบตเตอรี่ และไอออนลิเธียมเปรียบเสมือนนักกีฬาที่วิ่งไปมาระหว่างปลายทั้งสองข้างของเก้าอี้โยก ดังนั้นแบตเตอรี่ลิเธียมจึงถูกเรียกว่าแบตเตอรี่เก้าอี้โยกด้วย