Pracovní princip a struktura litiových iontových baterií

Lithium-ionová baterie je nabitelná baterie, která používá lithiumové ionty k pohybu mezi kladným a záporným elektrodami při nabíjení a vypouštění. Patří mezi nejmodernější bateriové technologie dneška, s vysokou energiovou hustotou, vysokou hustotou výkonu, nízkou samoentou a bez efektu paměti. S dalšími výhodami je široce používána v různém elektronickém zařízení, elektropomocných nástrojích, elektrických autech a dalších oblastech.

Princip fungování litiového iontového akumulátoru: Při nabíjení baterie aplikuje vnější zdroj elektrické energie kladné napětí na baterii, čímž dochází k tomu, že lithniové ionty unikají z kladné elektrody, procházejí elektrolytickým roztokem a zakotvují se v materiálu záporné elektrody. Zároveň procházejí elektrony z kladné elektrody přes vnější obvod a dosahují záporné elektrody, aby tato získala náboj a tak byl realizován proces nabíjení baterie. Při vybíjení baterie aplikuje vnější obvod záporné napětí na baterii, čímž dochází k tomu, že lithniové ionty unikají z materiálu záporné elektrody, procházejí elektrolytickým roztokem a zakotvují se v materiálu kladné elektrody. Současně procházejí elektrony z záporné elektrody přes vnější obvod a dosahují kladné elektrody, čímž způsobí její ztrátu náboje a tak je realizován proces vybíjení baterie.

Struktura litiového iontového akumulátoru: Litiový iontový akumulátor se skládá z kladné elektrody, záporné elektrody, separátoru, elektrolytu, obalů a dalších součástí. Materiál kladné elektrody je obvykle oxidem kovu obsahujícího lithnium, jako je litiová kobaltit, litiová manganit nebo ternární materiály atd. Materiál záporné elektrody obvykle obsahuje uhlíkové materiály, jako je grafit, tvrdý uhlík, měkký uhlík atd. Separátor je vyroben z mikroporovitých materiálů. Polymerová fólie může zabránit proudění elektronů mezi dvěma elektrodami, ale umožňuje průchod Li+ iontům. Elektrolyt je organické řešení obsahující lithniumové sůl. Může poskytnout přenosové prostředí pro Li+ ionty. Obal se používá na balení baterií. Kovy či plastové materiály mohou chránit bezpečnost a stabilitu baterií.