סוללות Li-ion נמצאות כמעט בכל מקום.הם משמשים ביישומים מטלפונים ניידים ומחשבים ניידים ועד כלי רכב היברידיים וחשמליים.סוללות ליתיום-יון גם פופולריות יותר ויותר ביישומים בקנה מידה גדול כמו ספקי כוח אל-פסק (UPS) ומערכות אחסון אנרגיה נייחות לסוללות (BESSs).
סוללה היא מכשיר המורכב מתא אלקטרוכימי אחד או יותר עם חיבורים חיצוניים להפעלת מכשירים חשמליים.כאשר סוללה מספקת חשמל, המסוף החיובי שלה הוא הקתודה, והמסוף השלילי שלה הוא האנודה.המסוף המסומן שלילי הוא מקור האלקטרונים שיזרמו דרך מעגל חשמלי חיצוני אל המסוף החיובי.
כאשר סוללה מחוברת לעומס חשמלי חיצוני, תגובת חיזור (חיזור-חמצון) ממירה מגיבים בעלי אנרגיה גבוהה למוצרים בעלי אנרגיה נמוכה יותר, והפרש האנרגיה החופשית מועבר למעגל החיצוני כאנרגיה חשמלית.מבחינה היסטורית המונח "סוללה" התייחס ספציפית למכשיר המורכב ממספר תאים;עם זאת, השימוש התפתח לכלול התקנים המורכבים מתא בודד.
כיצד פועלת סוללת ליתיום-יון?
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 העשויים מ. מלח ליתיום בממס אורגני.
בזמן שהסוללה מתרוקנת ומספקת זרם חשמלי, האלקטרוליט נושא יוני ליתיום טעונים חיובית מהאנודה לקתודה ולהיפך דרך המפריד.תנועת יוני הליתיום יוצרת אלקטרונים חופשיים באנודה מה שיוצר מטען בקולט הזרם החיובי.לאחר מכן, הזרם החשמלי זורם מקולט הזרם דרך מכשיר המופעל (טלפון סלולרי, מחשב וכו') אל קולט הזרם השלילי.המפריד חוסם את זרימת האלקטרונים בתוך הסוללה.
במהלך הטעינה, מקור מתח חשמלי חיצוני (מעגל הטעינה) מפעיל מתח יתר (מתח גבוה יותר ממה שהסוללה מייצרת, מאותה קוטביות), ומאלץ זרם טעינה לזרום בתוך הסוללה מהאלקטרודה החיובית לשלילית, כלומר בכיוון ההפוך של זרם פריקה בתנאים רגילים.יוני הליתיום נודדים לאחר מכן מהאלקטרודה החיובית אל השלילית, שם הם מוטבעים בחומר האלקטרודה הנקבובי בתהליך המכונה אינטר-קלציה.
זמן פרסום: 26 ביוני 2022