Sastav litijum-jonske baterije

Sastav i reciklaža litijum-jonske baterije

Thelitijum-jonska baterijasastoji se od elektrolita, separatora, katode i anode i kućišta.

Elektrolitu litijum-jonskoj bateriji može biti gel ili polimer, ili mešavina gela i polimera.

Elektrolit u Li-ion baterijama djeluje kao medij za transport jona u bateriji.Obično se sastoji od litijumovih soli i organskih rastvarača.Elektrolit igra ključnu ulogu u transportu jona između pozitivne i negativne elektrode litijum-jonske baterije, osiguravajući da baterija može postići visok napon i visoku gustoću energije.Elektrolit se uglavnom sastoji od organskih rastvarača visoke čistoće, soli litijum elektrolita i neophodnih aditiva pažljivo kombinovanih u određenim proporcijama pod određenim uslovima.

Materijal katodevrste litijum-jonskih baterija:

• LiCoO2
• Li2MnO3
• LiFePO4
• NCM
• NCA

 Katodni materijali se sastoje od preko 30% troškova cijele baterije.

Anodalitijum-jonske baterije sadrži

Tada se anoda litijum-jonske baterije sastoji od oko 5-10 posto troškova cijele baterije.Anodni materijali na bazi ugljika su najčešće korišteni anodni materijali za litijum-jonske baterije.U poređenju sa tradicionalnom metalnom litijumskom anodom, ima veću sigurnost i stabilnost.Anodni materijali na bazi ugljika uglavnom dolaze od prirodnog i umjetnog grafita, karbonskih vlakana i drugih materijala.Među njima, grafit je glavni materijal, koji ima visoku specifičnu površinu i električnu provodljivost, a ugljični materijali također imaju dobru kemijsku stabilnost i mogućnost recikliranja.Međutim, kapacitet negativnih elektrodnih materijala na bazi ugljika je relativno nizak, što ne može zadovoljiti zahtjeve nekih aplikacija za veći kapacitet.Stoga se trenutno provode neka istraživanja o novim ugljičnim materijalima i kompozitnim materijalima, u nadi da će se dodatno poboljšati kapacitet i vijek trajanja negativnih elektrodnih materijala na bazi ugljika.

Još uvijek ima materijal silicijum-ugljične negativne elektrode.Silicijum (Si) materijal: U poređenju sa tradicionalnim ugljičnim negativnim elektrodama, silicijum negativne elektrode imaju veći specifični kapacitet i gustoću energije.Međutim, zbog velike stope ekspanzije silikonskog materijala, lako je izazvati proširenje volumena elektrode, čime se skraćuje vijek trajanja baterije.

Separatorlitijum-jonske baterije važan je dio osiguravanja performansi i sigurnosti baterije.Glavna funkcija separatora je razdvajanje pozitivne i negativne elektrode, a istovremeno može formirati i kanal za kretanje jona i održavati potreban elektrolit.Performanse i povezani parametri separatora litijum-jonskih baterija predstavljeni su kako slijedi:

1. Hemijska stabilnost: Dijafragma treba da ima odličnu hemijsku stabilnost, dobru otpornost na koroziju i otpornost na starenje u uslovima organskog rastvarača, i može održavati stabilne performanse u teškim uslovima kao što su visoka temperatura i visoka vlažnost.

2. Mehanička čvrstoća: separator treba da ima dovoljnu mehaničku čvrstoću i elastičnost kako bi se osigurala dovoljna zatezna čvrstoća i otpornost na habanje kako bi se spriječila oštećenja tokom montaže ili upotrebe.

3. Jonska provodljivost: Pod organskim elektrolitskim sistemom, jonska provodljivost je niža od vodenog elektrolitnog sistema, tako da separator treba da ima karakteristike niskog otpora i visoke jonske provodljivosti.Istovremeno, kako bi se smanjio otpor, debljina separatora treba biti što tanja kako bi površina elektrode bila što veća.

4. Termička stabilnost: Kada se tokom rada baterije pojave abnormalnosti ili kvarovi kao što su prekomjerno punjenje, prekomjerno pražnjenje i kratki spoj, separator mora imati dobru termičku stabilnost.Na određenoj temperaturi, dijafragma bi se trebala omekšati ili otopiti, čime bi se blokirao unutrašnji krug baterije i spriječile sigurnosne nezgode baterije.

5. Dovoljno vlaženje i kontrolna struktura pora: Struktura pora i površinski premaz separatora treba da imaju dovoljnu mogućnost kontrole vlaženja da bi se osigurao separator, čime se poboljšava snaga i životni vijek baterije.Općenito govoreći, mikroporozne dijafragme od polietilenske pahuljice (PP) i polietilenske pahuljice (PE) su trenutno uobičajeni materijali za dijafragme, a cijena je relativno jeftina.Ali postoje i drugi materijali za separator litijum-jonskih baterija, kao što je poliester, koji imaju dobre performanse, ali je cena relativno visoka.