Узнайте в этой статье, из каких компонентов состоит литиевая батарея и каковы функции каждого компонента. Здесь мы постараемся быть краткими, чтобы как можно больше прояснить ситуацию. Вот из чего состоит обычно используемый сегодня аккумулятор электромобиля.
Начнем с уточнения, что редкоземельных элементов здесь нет… Начнем с центрального компонента батареи этого типа, так как последняя носит название: литиевая батарея.
Это действительно краеугольный камень механизма этого типа батареи, а именно то, что атом лития может легко предложить вам один из своих электронов, электронов, которые, таким образом, составляют электричество, которое циркулирует в кабеле (поэтому сок состоит в том, чтобы циркулировать электроны, только возможные на токопроводящем материале, конечно).
В случае разряженного аккумулятора атомы лития располагаются на стороне +, а именно на катоде. В этом месте атомы лития нейтральны и «цельны», т.е. имеют все свои электроны.
Помните, что атом лития имеет ядро из 3 протонов + и 3 электронов -, что приводит к нейтральности +3 -3 = 0. Во время перезарядки/разрядки игра состоит в перемещении этих атомов лития от одного электрода к другому (от анод к катоду или наоборот в случае перезарядки).
Знайте, что их путешествие будет происходить только в определенном состоянии, а именно с 2 электронами вместо 3. В этом состоянии, когда электрон отсутствует, атом становится положительным: +3 -2 = +1.
Положительный или отрицательный атом (ни в коем случае не нейтральный) называется ионом (анионы, если он отрицательный, и катион, если он положительный), отсюда и название ионно-литиевая батарея, а не просто литий, и атомам лития не суждено оставаться в замкнутом пространстве. в определенной зоне они блуждают от одного полюса к другому в зависимости от заряда/разряда. Таким образом, полюса/электроды не будут иметь одинаковое строение в зависимости от того, разряжена батарея или полна.Это плюс (+) батареи. Последний состоит из нескольких элементов, прежде всего из оксида железа, который составляет основную часть массы. И в зависимости от типа батареи у нас будет оксид кобальта (CoO2) или фосфат железа (LiFePO4), и это лишь некоторые из них.
Состав также будет разным в зависимости от того, заряжен аккумулятор или нет, с добавлением лития или без. В случае версии с фосфатом железа будет FePO4, если аккумулятор заряжен, и LiFePO4, если он разряжен (литий в дополнение: Li).Обратите внимание, что катод изготовлен из активного материала, поскольку «он будет притягивать атомы лития». когда он лишен их (FePO4). Затем атомы лития позволяют этому материалу стабилизироваться (и наоборот, литий становится стабильным в этом оксиде железа. Снаружи он легко реагирует и окисляется, например, при контакте с воздухом или водой). Короче говоря, соединение лития и материалов катода делает все это устойчивым с химической точки зрения (и то, и другое желательны больше всего! Потому что их соединение делает их стабильными). из алюминия), который позволяет направлять электроны, чтобы направить их к клемме батареи (+ разъем) и собрать все электроны, которые находятся в остальной части электрода (LiFePO4). Действительно, сепаратор (и слои SEI) предотвращает переход электронов от одного электрода к другому по пути электролита. Таким образом, коллектор позволяет подавать или добавлять ток/сок в соответствующий электрод.
Анод понять легче, чем катод. Здесь все очень просто, поскольку у нас просто есть расположение углеродных слоев, уложенных друг на друга, то, что мы называем графитом. Его роль — служить «полкой» для хранения атомов лития, поступающих с катода ((во время перезарядки).
Что касается катода, то в зависимости от того, разряжена батарея или нет, компонент не одинаков. В пустом аккумуляторе есть только карбон/графит, а именно С (карбон). Когда батарея полностью заряжена, анод состоит из углерода и лития: литий-графита (Li C).
Коллектор здесь обычно сделан из меди и, следовательно, отличается от коллектора анода, чтобы получить более выгодный полюс + и — полюс.
Слой SEI, который его окружает, генерируется во время первой перезарядки (в соответствии с точным протоколом, который применяет производитель, это не тривиальная перезарядка), и это позволяет батарее работать контролируемым образом. Это смесь ионов лития и электролита (соли лития), которая затвердевает и образует барьер для электронов, которые не могут пройти (если бы это было так, ток не мог бы собираться на клеммах, сок попадал бы в батарею / электролит). без того, чтобы мы могли его использовать, а внутреннее вещество окислялось бы даже без использования батареи). Первая перезарядка, выполненная на заводе, затем потребляет от 5 до 10% лития для формирования этого слоя SEI (SEI = твердая электролитная межфазная фаза).
Этот слой также может со временем утолщаться, уменьшая емкость аккумулятора.
Последние должны обеспечивать циркуляцию ионов лития (литий, из которого был удален электрон (-): следовательно, заряжен положительно) и, следовательно, делать возможным окисление (потеря электронов) и восстановление (приобретение электронов). Электролит может быть твердым, жидким или гелеобразным.
В случае с нашей литиевой батареей это литиевая соль, смешанная с растворителем.
Таким образом, электролит позволяет установить контакт между анодом и катодом, чтобы они обходились без ионизированных атомов лития, а значит, есть возможность сделать аккумулятор обратимым (в противном случае это обычная батарея). Оснащенные небольшими порами, предназначенными для прохождения ионов лития, их цель также состоит в том, чтобы блокировать любые электроны, которые хотели бы пройти, чтобы они были вынуждены сделать это клеммами батареи (внешними физическими разъемами). Он также играет роль предотвращения любого короткого замыкания между двумя полюсами или даже упорядочения пути прохождения ионов, чтобы распределить их напротив на другом электроде (чтобы избежать концентрации в одних местах и пробелов в других)
