Li-ion היא סוללה בעלת תחזוקה נמוכה, יתרון שרוב הכימיקלים האחרים אינם יכולים לטעון.לסוללה אין זיכרון ואין צורך בפעילות גופנית (פריקה מלאה מכוונת) כדי לשמור עליה במצב טוב.פריקה עצמית היא פחות ממחצית מזו של מערכות מבוססות ניקל וזה עוזר ליישומי מד הדלק.מתח התא הנומינלי של 3.60V יכול להפעיל ישירות טלפונים ניידים, טאבלטים ומצלמות דיגיטליות, ומציע הקלות והפחתת עלויות בהשוואה לעיצובים מרובי תאים.החסרונות הם הצורך במעגלי הגנה למניעת שימוש לרעה, כמו גם מחיר גבוה.
סוגי סוללות ליתיום-יון
איור 1 ממחיש את התהליך.
Li-ion היא סוללה בעלת תחזוקה נמוכה, יתרון שרוב הכימיקלים האחרים אינם יכולים לטעון.לסוללה אין זיכרון ואין צורך בפעילות גופנית (פריקה מלאה מכוונת) כדי לשמור עליה במצב טוב.פריקה עצמית היא פחות ממחצית מזו של מערכות מבוססות ניקל וזה עוזר ליישומי מד הדלק.מתח התא הנומינלי של 3.60V יכול להפעיל ישירות טלפונים ניידים, טאבלטים ומצלמות דיגיטליות, ומציע הקלות והפחתת עלויות בהשוואה לעיצובים מרובי תאים.החסרונות הם הצורך במעגלי הגנה למניעת שימוש לרעה, כמו גם מחיר גבוה.
סוללת הליתיום-יון המקורית של סוני השתמשה בקוק כאנודה (מוצר פחם).מאז 1997, רוב יצרני ה-Li ion, כולל סוני, עברו לגרפיט כדי להשיג עקומת פריקה שטוחה יותר.גרפיט הוא סוג של פחמן בעל יציבות מחזורית לטווח ארוך ומשמש בעפרונות עופרת.זהו חומר הפחמן הנפוץ ביותר, ואחריו פחמנים קשים ורכים.פחמנים של ננו-צינורות עדיין לא מצאו שימוש מסחרי ב-Li-ion מכיוון שהם נוטים להסתבך ולהשפיע על הביצועים.חומר עתידי המבטיח לשפר את הביצועים של Li-ion הוא גרפן.
איור 2 ממחיש את עקומת פריקת המתח של Li-ion מודרני עם אנודת גרפיט וגרסת הקוק המוקדמת.
נוסו מספר תוספים, כולל סגסוגות המבוססות על סיליקון, כדי לשפר את הביצועים של אנודת הגרפיט.נדרשים שישה אטומי פחמן (גרפיט) כדי להיקשר ליון ליתיום בודד;אטום סיליקון בודד יכול להיקשר לארבעה יוני ליתיום.משמעות הדבר היא שאנודת הסיליקון יכולה באופן תיאורטית לאגור יותר מפי 10 מהאנרגיה של גרפיט, אך התרחבות האנודה במהלך הטעינה היא בעיה.לכן אנודות סיליקון טהורות אינן מעשיות ורק 3-5 אחוזים של סיליקון מתווספים בדרך כלל לאנודה של סיליקון מבוסס כדי להשיג חיי מחזור טובים.
שימוש בליתיום-טיטנאט במבנה ננו כתוסף לאנודה מראה חיי מחזור מבטיחים, יכולות עומס טובות, ביצועים מצוינים בטמפרטורות נמוכות ובטיחות מעולה, אך האנרגיה הספציפית נמוכה והעלות גבוהה.
ניסוי עם חומר קתודה ואנודה מאפשר ליצרנים לחזק את האיכויות הפנימיות, אך שיפור אחד עלול לסכן את השני.מה שנקרא "תא האנרגיה" מייעל את האנרגיה (הקיבולת) הספציפית להשגת זמני ריצה ארוכים אך בהספק ספציפי נמוך יותר;"תא הכוח" מציע כוח ספציפי יוצא דופן אך בקיבולת נמוכה יותר."תא היברידי" הוא פשרה ומציע מעט משניהם.
היצרנים יכולים להשיג אנרגיה ספציפית גבוהה ועלות נמוכה יחסית בקלות על ידי הוספת ניקל במקום הקובלט היקר יותר, אך זה הופך את התא לפחות יציב.בעוד שחברת סטארט-אפ עשויה להתמקד באנרגיה ספציפית גבוהה ובמחיר נמוך כדי לקבל הסכמה מהירה בשוק, לא ניתן להתפשר על בטיחות ועמידות.יצרנים בעלי מוניטין שמים יושרה גבוהה על בטיחות ואריכות ימים.
רוב סוללות ה-Li-ion חולקות עיצוב דומה המורכב מאלקטרודה חיובית של תחמוצת מתכת (קתודה) המצופה על קולט זרם אלומיניום, אלקטרודה שלילית (אנודה) העשויה מפחמן/גרפיט המצופה על קולט זרם נחושת, מפריד ואלקטרוליט. עשוי ממלח ליתיום בממס אורגני.מידע נוסף, בבקשה ללכת עם teda battery.com.
טבלה 3 מסכמת את היתרונות והמגבלות של Li-ion.
זמן פרסום: 26 ביוני 2022