La composizione dibatteria al litio

La composizione dei materiali delle batterie al litio comprende principalmente materiali per l'elettrodo positivo, materiali per l'elettrodo negativo, separatori, elettroliti e involucri.

1. Tra i materiali per l'elettrodo positivo, i più comunemente utilizzati sono il cobaltato di litio, il manganato di litio, il fosfato di ferro e litio e i materiali ternari (polimeri di nichel, cobalto e manganese). Il materiale dell'elettrodo positivo rappresenta una quota considerevole (il rapporto di massa tra i materiali dell'elettrodo positivo e negativo è compreso tra 3:1 e 4:1), poiché le sue prestazioni influenzano direttamente le prestazioni della batteria agli ioni di litio e il suo costo ne determina direttamente il prezzo complessivo.
2. Tra i materiali per elettrodi negativi, la grafite naturale e la grafite artificiale sono attualmente i principali. I materiali per anodi in fase di studio includono nitruri, acido poliaspartico, ossidi a base di stagno, leghe di stagno, nanomateriali per anodi e altri composti intermetallici. Essendo uno dei quattro materiali principali delle batterie al litio, i materiali per elettrodi negativi svolgono un ruolo importante nel migliorare la capacità e le prestazioni cicliche delle batterie e sono al centro della fascia media del settore delle batterie al litio.
3. I materiali per diaframmi più diffusi sul mercato sono principalmente diaframmi in poliolefina, costituiti soprattutto da polietilene e polipropilene. Nella struttura del separatore per batterie al litio, il separatore rappresenta uno dei componenti interni chiave. Le sue prestazioni determinano la struttura dell'interfaccia e la resistenza interna della batteria, influenzando direttamente la capacità, il ciclo di vita e la sicurezza della stessa. Un separatore con prestazioni eccellenti gioca un ruolo fondamentale nel migliorare le prestazioni complessive della batteria.
4. L'elettrolita è generalmente costituito da solventi organici ad elevata purezza, sali di litio elettrolitici, additivi necessari e altre materie prime in determinate proporzioni e in specifiche condizioni. L'elettrolita svolge la funzione di conduttore di ioni tra gli elettrodi positivo e negativo della batteria al litio, garantendo così l'alta tensione e l'elevata densità di energia della batteria agli ioni di litio.
5. Involucro della batteria: suddiviso in involucro in acciaio, involucro in alluminio, involucro in ferro nichelato (per batterie cilindriche), pellicola in alluminio-plastica (imballaggio morbido), ecc., così come il tappo della batteria, che rappresenta anche i terminali positivo e negativo della batteria.
6. Il principio di funzionamento della batteria
7. Quando la batteria viene caricata, gli ioni di litio vengono generati sull'elettrodo positivo e si spostano verso l'elettrodo negativo attraverso l'elettrolita. La struttura di carbonio dell'elettrodo negativo presenta numerosi pori e gli ioni di litio che raggiungono l'elettrodo negativo si infiltrano nei micropori dello strato di carbonio. Maggiore è il numero di ioni di litio intrappolati, maggiore sarà la capacità di carica. Quando la batteria si scarica, gli ioni di litio intrappolati nello strato di carbonio dell'elettrodo negativo fuoriescono e ritornano all'elettrodo positivo. Maggiore è il numero di ioni di litio che ritornano all'elettrodo positivo, maggiore sarà la capacità di scarica. In generale, la capacità di scarica si riferisce alla capacità di scarica. Durante il processo di carica e scarica di una batteria al litio, gli ioni di litio sono in continuo movimento dall'elettrodo positivo a quello negativo. Se si paragona l'immagine di una batteria al litio a una sedia a dondolo, le due estremità della sedia a dondolo rappresentano gli elettrodi positivo e negativo della batteria, e gli ioni di litio sono come atleti che corrono avanti e indietro tra le due estremità della sedia a dondolo. Per questo motivo, le batterie al litio sono anche chiamate batterie a sedia a dondolo.