Was ist die Struktur eines Lithium-Ionen-Akkus und sein Funktionsprinzip?

Wie ist der Aufbau eines Lithium-Ionen-Akkus und wie funktioniert er?

Lithiumbatterien werden in Lithiumbatterien und Lithiumionenbatterien eingeteilt. Sowohl Mobiltelefone als auch Laptops verwenden Lithium-Ionen-Batterien, die üblicherweise als Lithiumbatterien bezeichnet werden. Echte Lithiumbatterien werden in der alltäglichen Elektronik wegen ihres hohen Risikos selten verwendet.

Eine Lithium-Ionen-Batterie ist eine wiederaufladbare Batterie, bei der Lithium-Ionen zwischen der positiven und der negativen Elektrode hin- und herbewegt werden. Während des Ladens und Entladens wird Li + zwischen den beiden Elektroden interkaliert und deinterkaliert: Beim Laden der Batterie wird Li + von der positiven Elektrode deinterkaliert, und der Elektrolyt ist in der negativen Elektrode eingebettet, und die negative Elektrode befindet sich in einem lithiumreichen Zustand. Eine Batterie, die ein lithiumhaltiges Material als Elektrode verwendet, ist im Allgemeinen repräsentativ für moderne Hochleistungsbatterien.

So funktionieren Lithium-Ionen-Batterien

Lithium-Ionen-Batterien verwenden ein Kohlenstoffmaterial als negative Elektrode und eine lithiumhaltige Verbindung als positive Elektrode. Es gibt kein Metall Lithium, nur Lithiumionen. Dies ist ein Lithium-Ionen-Akku. Eine Lithiumionenbatterie ist ein allgemeiner Begriff für eine Batterie, in der eine Lithiumionen-Interkalationsverbindung als positives Elektrodenmaterial verwendet wird. Der Lade- und Entladevorgang eines Lithium-Ionen-Akkus ist ein Vorgang der Interkalation und Deinterkalation von Lithium-Ionen. Bei der Interkalation und Deinterkalation von Lithiumionen erfolgt eine gleichzeitige Insertion und Deinterkalation von äquivalenten Elektronen mit Lithiumionen (üblicherweise als Einbettung oder Deinterkalation der positiven Elektrode und Insertion oder Deinterkalation der negativen Elektrode bezeichnet). Während des Ladens und Entladens werden Lithiumionen zwischen der positiven und der negativen Elektrode interkaliert / deinterkaliert und eingefügt / deinterkaliert und werden treffend als "Schaukelstuhlbatterien" bezeichnet.

Wenn die Batterie geladen wird, werden Lithiumionen an der positiven Elektrode der Batterie erzeugt, und die erzeugten Lithiumionen bewegen sich durch den Elektrolyten zur negativen Elektrode. Der Kohlenstoff als negative Elektrode hat eine Schichtstruktur und viele Mikroporen. Die die negative Elektrode erreichenden Lithiumionen sind in die Mikroporen der Kohlenstoffschicht eingebettet, und je mehr Lithiumionen eingebettet sind, desto höher ist die Ladekapazität. In ähnlicher Weise treten die in der Kohlenstoffschicht der negativen Elektrode eingebetteten Lithiumionen aus und wandern zur positiven Elektrode zurück, wenn die Batterie entladen wird (dh der Prozess, bei dem wir die Batterie verwenden). Je mehr Lithiumionen zur positiven Elektrode zurückkehren, desto höher ist die Entladekapazität.

Im Allgemeinen wird der Ladestrom der Lithiumbatterie zwischen 0,2 ° C und 1 ° C eingestellt. Je größer der Strom ist, desto schneller wird der Akku geladen und desto höher ist die Wärme. Darüber hinaus ist bei zu starker Stromaufladung die Kapazität nicht voll, da die elektrochemische Reaktion im Inneren der Batterie Zeit braucht. Genau wie beim Eingießen von Bier, wenn es zu schnell ist, entstehen Blasen, aber es ist nicht voll.

Bei Batterien ist der normale Gebrauch der Vorgang des Entladens.

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