مبدأ العمل والهيكلية للبطاريات الليثيوم أيون

البطارية الليثيوم أيون هي بطارية قابلة لإعادة الشحن تستخدم أيونات الليثيوم للتنقل بين الأقطاب الموجبة والسالبة أثناء الشحن والتفريغ. إنها واحدة من أكثر تقنيات البطاريات تطورًا اليوم، حيث تتميز بكثافة طاقة عالية، وكثافة قوة عالية، وانخفاض فقدان الشحنة الذاتي، وعدم وجود تأثير الذاكرة، بالإضافة إلى مزايا أخرى، وتُستخدم على نطاق واسع في مختلف الأجهزة الإلكترونية، والأدوات الكهربائية، والمركبات الكهربائية وغيرها من المجالات.

مبدأ عمل بطارية الليثيوم أيون: عند شحن البطارية، تطبق مصدر الطاقة الخارجي جهدًا موجبًا على البطارية، مما يؤدي إلى هروب أيونات الليثيوم من المادة الكاثودية، وعبورها عبر محلول الإلكلكتروليتي والانغراس في مادة الأنود. في الوقت نفسه، تمر الإلكترونات من الكاثود عبر الدائرة الخارجية لتصل إلى الأنود، مما يسمح للأنود بالحصول على شحنة لتحقيق عملية شحن البطارية. عند تفريغ البطارية، تطبق الدائرة الخارجية جهدًا سالبًا على البطارية، مما يؤدي إلى هروب أيونات الليثيوم من مادة الأنود وعبورها محلول الإلكلكتروليتي والانغراس في المادة الكاثودية. في الوقت نفسه، تنتقل الإلكترونات من الأنود عبر الدائرة الخارجية لتصل إلى الكاثود، مما يؤدي إلى فقدانه للشحنة وبالتالي تحقيق عملية تفريغ البطارية.

بنية بطارية الليثيوم أيون: تتكون بطارية الليثيوم أيون من قطب موجب، قطب سالب، فاصل، موصل كهربائي، غلاف وأجزاء أخرى. مادة القطب الموجب تكون عادة أكسيد معدن يحتوي على الليثيوم مثل أكسيد كوبالت الليثيوم، أكسيد المنغنيز الليثيوم، المواد الثلاثية وما إلى ذلك. مادة القطب السالب تحتوي عادةً على مواد كربونية مثل الجرافيت، الكربون الصلب، الكربون الناعم وما إلى ذلك. الفاصل مصنوع من مواد ذات مسام دقيقة. يمكن لغشاء البوليمر أن يمنع تدفق الإلكترونات بين القطبين ولكنه يسمح بمرور أيونات Li+. الموصل هو محلول عضوي يحتوي على أملاح الليثيوم. يمكنه توفير وسط نقل لأيونات Li+. الغلاف يستخدم لتغليف البطاريات. يمكن للمواد المعدنية أو البلاستيكية حماية سلامة واستقرار البطاريات.