-
0
سبد خرید
محصول تعداد 0 (ریال)جمع کل
اجزای باتری لیتیوم یون
اجزای باتری لیتیوم یون
اجزای باتری لیتیوم یون
اجزای باتری لیتیوم یون هر باتری از سه جزء اصلی تشکیل شده است که عبارت‌اند از: آند، کاتد و الکترولیت. باتری‌های لیتیوم یون نیز از این قائده مستثنی نیستند و این سه جزءاصلی را دارند. در ادامه با این اجزا بیشتر آشنا میشویم و اطلاعات تکمیلی در مقاله های بعدی توضیح داده خواهد شد.
آند: آند الکترودی است که در هنگام دشارژ باتری، لیتیوم های موجود در آن به سمت دیگر باتری حرکت میکنند و در هنگام شارژ، به کمک نیروی خارجی، یونهای لیتیوم را به آند باز میگردانیم. الکترود منفی یا همان آند، در باتری‌های لیتیوم یون موجود در بازار معمولا از جنس گرافیت است که به دلیل پایداری بالا، انتخاب مناسبی خواهد بود. اما دارای مشکلاتی نظیر ظرفیت پایین است که محققان را بر آن داشته تا با تحقیق بر روی دیگر مواد، این مشکل را بر طرف سازند. در شکل زیر آند گرافیتی را مشاهده میکنیم که نشان میدهد این آند از نانوصفحات گرافن تشکیل شده است. در مقاله‌های بعدی بیشتر در مورد این نوع از آندها صحبت میشود.
فلز لیتیوم یکی دیگر از آندهای باتری لیتیوم یون است که پایین‌ترین ولتاژ را دارد و در واقع هر ماده‌ای که در مقابل لیتیوم قرار گیرد، نقش الکترود مثبت را بازی میکند. ظرفیت بالا از جمله مزایای این آند است اما به دلیل مسائل جانبی از جمله تشکیل دندریت و آتش سوزی، استفاده از این آند در صنعت به تاخیر افتاده است.
از مواد دیگر که می‌توان از آن به عنوان آند در باتری لیتیوم یون استفاده نمود، سیلیکن است که ظرفیت بسیار بالایی را در اختیار قرار میدهد اما از به دلیل تغییر حجم شدید در هنگام شارژ و دشارژ، این آند دچار شکستگی شده و بعد از مدت زمان کوتاهی ظرفیت باتری افت شدیدی میکند. شکل زیر این شکستگی را بعد از چند سیکل شارژ و دشارژ نشان میدهد.
کاتد:
الکترود مقابل آند، کاتد نام دارد که انواع گوناگونی را شامل میشود. در هنگام دشارژ، لیتیوم به دلیل سطح انرژی کمتر، به سمت کاتد حرکت کرده و طی مکانیزم های مختلف ذخیره سازی، درون کاتد ذخیره میشود. موادی که به عنوان کاتد در باتری لیتیوم یون استفاده میشود، ولتاژ بالایی دارند تا در هنگام دشارژ، لیتیوم در آن ذخیره شود. کاتد هایی که در باتری لیتیوم یون استفاده میشود انواع گوناگونی دارند که کاتد هایNMC- LMO- LCO-LPF، از معروف ترین کاتدهای باتری لیتیوم یون هستند. در مورد هر کدام از این کاتدها، در مقاله های بعدی بیشتر توضیح داده میشود.
شکل زیر یک نمای کلی از مواد گوناگون است که ولتاژ و ظرفیت هر یک را با دیگر مواد بررسی میکند و ملاحظه میکنیم که در این شکل، مواد به کار رفته به عنوان کاتد، ولتاژ بالاتری نسبت به مواد آندی دارند.
در این شکل، محور افقی نشان دهنده‌ی ظرفیت و محور عمودی نشان دهنده‌ی ولتاژ ماده است. این نمودار یک نمودار خوب برای مقایسه ی مواد با یک دیگر است. با نگاه به جایگاه مواد کاتدی، ملاحظه میشود که این مواد معمولا ظرفیت پایینی نسبت به مواد آندی دارند.
الکترولیت:
الکترولیت یک مایع برای انتقال یونهای لیتیوم از یک سمت به سمت دیگر است که این مایع، باید رسانای بسیار خوب برای یونها و یک رسانای بد برای الکترون ها باشد. در واقع الکترولیت، با عبور ندادن الکترونها، آنها را مجبور میکند که از مدار خارجی به سمت دیگر باتری حرکت کنند تا انتقال انرژی صورت گیرد. برای هدایت یونی بالا نیاز داریم که الکترولیت حاوی نمک های لیتیوم باشد تا یونهای لیتیوم به راحتی درون باتری جا به جا شوند. لازم به ذکر است که این نمکها باید درون یک حلال غیر آبی حل شوند زیرا لیتیوم به شدت با آب واکنش داده و باتری را از کار می اندازد
نتیجه گیری:
در این مقاله به کلیات باتری لیتیوم یون پرداختیم و دیدیم که باتری لیتیوم یون چگونه کار میکند و از چه اجزایی تشکیل میشود. در نهایت با آوردن نمودار مربوط به ظرفیت و ولتاژ مواد گوناگون، به مقایسه اجمالی مربوط به دو الکترود مثبت و منفی پرداختیم. در مقاله‌های بعد با جزئیات هرکدام بیشتر آشنا خواهیم شد.
محصولات مرتبط