كيف تعمل بطاريات الليثيوم أيون

أخذ بطارية ليثيوم أيون الثانوية لنظام LiCoO كمثال لتوضيح مبدأ عملها. بشكل عام، تتكون بطاريات الليثيوم أيون الثانوية من قطب موجب، وإلكتروليت، وفاصل، وقطب سالب. أثناء الشحن، يتم إطلاق أيونات الليثيوم الموجودة في القطب الموجب من هيكل طبقات LiCoO. يزداد تكافؤ عنصر Co من +III إلى +IV. تخضع مادة القطب الموجب لتفاعل الأكسدة. وفي الوقت نفسه، تهاجر أيونات الليثيوم إلى القطب السالب للبطارية من خلال المنحل بالكهرباء. يتم إنشاء LiCx من خلال الدمج مع الكربون في البنية الطبقية لمادة الكربون. عند توصيل البطارية بحمل، فإن التفاعلات التي تحدث على القطبين هي ردود فعل عكسية للتفاعلات التي تحدث أثناء الشحن. يقع الفاصل بين أقطاب التفاعل الإيجابية والسلبية. يمكن للفاصل أن ينقل الأيونات ولكنه لا يسمح للإلكترونات بالمرور من خلالها. في الوقت نفسه، عندما تحدث درجة معينة من الدوائر القصيرة الدقيقة بين الأقطاب الكهربائية الإيجابية والسلبية للبطارية، يلعب الفاصل أيضًا دورًا مانعًا ووقائيًا.

تم تصنيف بطاريات الليثيوم أيون بـ 3.6 فولت. يكون الجهد الكهربي عندما تكون البطارية مشحونة بالكامل (يسمى جهد الإنهاء) هو 4.2 فولت بشكل عام؛ جهد انتهاء بطارية الليثيوم أيون هو 2.5 فولت. إذا استمر استخدام بطارية الليثيوم أيون بعد انخفاض الجهد الكهربي إلى 2.5 فولت أثناء الاستخدام، فإن ذلك يسمى الإفراط في التفريغ، مما سيؤدي إلى تلف البطارية.
بطاريات الليثيوم أيون باهظة الثمن نسبيًا. إذا لم يتم استيفاء متطلبات الشحن والاستخدام، فمن السهل أن تنفجر وتقلل من عمرها الافتراضي. نظرًا لأن بطاريات الليثيوم أيون حساسة جدًا لدرجة الحرارة والجهد الزائد والتيار الزائد والتفريغ الزائد، فإن جميع البطاريات تحتوي على ثيرمستورات مدمجة (مراقبة درجة حرارة الشحن) ودوائر حماية ضد الجهد الزائد والتيار الزائد والتفريغ الزائد.