Литий-ионные аккумуляторы есть практически везде. Они используются в приложениях от мобильных телефонов и ноутбуков до гибридных и электромобилей. Литий-ионные батареи также становятся все более популярными в крупномасштабных приложениях, таких как источники бесперебойного питания (ИБП) и стационарные аккумуляторные системы хранения энергии (BESS).
Аккумулятор — это устройство, состоящее из одного или нескольких электрохимических элементов с внешними соединениями для питания электрических устройств. Когда батарея подает электроэнергию, ее положительная клемма является катодом, а отрицательная клемма — анодом. Клемма с отрицательной маркировкой является источником электронов, которые будут течь через внешнюю электрическую цепь к положительной клемме.
Когда батарея подключена к внешней электрической нагрузке, окислительно-восстановительная реакция (восстановление-окисление) преобразует реагенты с высокой энергией в продукты с более низкой энергией, а разница свободной энергии передается во внешнюю цепь в виде электрической энергии. Исторически термин «батарея» конкретно относился к устройству, состоящему из нескольких ячеек; однако в настоящее время в него вошли устройства, состоящие из одной ячейки.
Как работает литий-ионный аккумулятор?
Большинство литий-ионных аккумуляторов имеют схожую конструкцию, состоящую из металлооксидного положительного электрода (катода), нанесенного на алюминиевый токосъемник, отрицательного электрода (анода), изготовленного из углерода/графита, нанесенного на медный токосъёмник, сепаратора и электролита, изготовленного из литиевая соль в органическом растворителе.
Пока батарея разряжается и вырабатывает электрический ток, электролит переносит положительно заряженные ионы лития от анода к катоду и наоборот через сепаратор. Движение ионов лития создает свободные электроны на аноде, которые создают заряд на положительном коллекторе тока. Затем электрический ток течет от коллектора тока через питаемое устройство (сотовый телефон, компьютер и т. д.) к коллектору отрицательного тока. Сепаратор блокирует поток электронов внутри батареи.
Во время зарядки внешний источник электрической энергии (схема зарядки) подает повышенное напряжение (более высокое напряжение, чем вырабатывает аккумулятор, той же полярности), заставляя зарядный ток течь внутри аккумулятора от положительного электрода к отрицательному. т.е. в направлении, обратном току разряда при нормальных условиях. Затем ионы лития мигрируют от положительного электрода к отрицательному, где они внедряются в пористый материал электрода в процессе, известном как интеркаляция.
Время публикации: 26 июня 2022 г.