Hoe lithium-ionbatterijen werken
Nov 28, 2023
We nemen de secundaire lithium-ionbatterij van het LiCoO-systeem als voorbeeld om het werkingsprincipe ervan te illustreren. Over het algemeen bestaan secundaire lithium-ionbatterijen uit een positieve elektrode, een elektrolyt, een separator en een negatieve elektrode. Tijdens het opladen komen de lithiumionen in de positieve elektrode vrij uit de LiCoO-gelaagde structuur. De valentie van het Co-element neemt toe van +III naar +IV. Het positieve elektrodemateriaal ondergaat een oxidatiereactie. Tegelijkertijd migreren de lithiumionen via de elektrolyt naar de negatieve elektrode van de batterij. LiCx wordt gegenereerd door te combineren met koolstof in de gelaagde structuur van het koolstofmateriaal. Wanneer de batterij op een belasting is aangesloten, zijn de reacties die op de twee elektroden optreden de omgekeerde reacties van de reacties die optreden tijdens het opladen. De separator bevindt zich tussen de positieve en negatieve reactie-elektroden. De separator kan ionen overbrengen, maar laat geen elektronen door. Tegelijkertijd speelt de separator, wanneer er een zekere mate van microkortsluiting optreedt tussen de positieve en negatieve elektroden van de batterij, ook een blokkerende en beschermende rol.
Lithium-ionbatterijen hebben een vermogen van 3,6 V. De spanning wanneer de batterij volledig is opgeladen (de terminatiespanning genoemd) is over het algemeen 4,2 V; de eindspanning van de lithium-ionbatterij is 2,5 V. Als de lithium-ionbatterij blijft worden gebruikt nadat de spanning tijdens gebruik is gedaald tot 2,5 V, wordt dit overontlading genoemd, wat schade aan de batterij zal veroorzaken.
Lithium-ionbatterijen zijn relatief duur. Als niet aan de oplaad- en gebruiksvereisten wordt voldaan, kan deze gemakkelijk exploderen en de levensduur ervan verkorten. Omdat lithium-ionbatterijen zeer gevoelig zijn voor temperatuur, overspanning, overstroom en overontlading, hebben alle batterijen geïntegreerde thermistors (die de laadtemperatuur bewaken) en beveiligingscircuits tegen overspanning, overstroom en overontlading.