Nguyên lý hoạt động của pin lithium ion
Ngày nay, pin lithium-ion rất phổ biến. Ví dụ, điện thoại di động, máy tính xách tay, máy tính bảng và các thiết bị khác mà chúng ta sử dụng dựa vào chúng làm nguồn điện, nhưng ít người hiểu được sức mạnh hoạt động của pin lithium-ion. Hãy cùng' tìm hiểu:
1. Giới thiệu về Pin Lithium Ion
& quot; Pin Lithium ion" đề cập đến một loại pin thứ cấp bao gồm hai hợp chất có thể chèn và chiết xuất các ion lithium một cách thuận nghịch làm điện cực dương và âm. Khi pin được sạc, các nguyên tử liti ở cực âm ion hóa thành các ion liti và các điện tử, và các ion liti di chuyển đến cực dương để tổng hợp các nguyên tử liti với các điện tử. Trong quá trình phóng điện, các nguyên tử liti bị ion hóa từ bề mặt cực dương trong tinh thể than chì thành các ion và điện tử liti, và các nguyên tử liti được tổng hợp ở cực âm. Do đó, trong loại pin này, lithium sẽ luôn xuất hiện ở dạng ion lithium, và sẽ không xuất hiện ở dạng lithium kim loại, vì vậy loại pin này được gọi là pin lithium ion.
2. Cấu trúc pin Lithium-ion
Pin Lithium-ion là một giải pháp thay thế cho pin lithium kim loại đã xuất hiện trong vài năm trở lại đây. Các thành phần chính của pin là điện cực âm và dương, chất điện phân, bộ phân tách và vỏ.
Vật liệu chính: điện cực dương, điện cực âm, chất điện phân, chất tách
Cấu trúc: tròn, vuông, nhiều lớp, uốn lượn
Dạng: polyme (bao bì mềm), ion liti lỏng (vỏ thép)
Điện cực dương: Một điện cực cacbon có thể lưu trữ các ion liti được sử dụng. Trong quá trình phóng điện, lithium trở thành ion lithium, rời khỏi cực dương của pin để đến cực âm của pin lithium ion.
Cực dương: Vật liệu được chọn sao cho càng gần với tiềm năng của liti càng tốt để có thể đưa vào các hợp chất liti, chẳng hạn như các vật liệu cacbon khác nhau bao gồm graphit tự nhiên, graphit tổng hợp, sợi cacbon, cacbon trung mô, v.v. và các ôxít kim loại.
Chất điện phân: Hệ dung môi hỗn hợp sử dụng LiPF6 ethylene cacbonat, propylen cacbonat và dietyl cacbonat có độ nhớt thấp và các muối cacbonat alkyl khác.
Màng: Việc sử dụng các màng vi xốp polyolefin như PE, PP hoặc màng composite của chúng, đặc biệt là màng ba lớp PP / PE / PP không chỉ có nhiệt độ nóng chảy thấp mà còn có khả năng chống thủng cao, có vai trò dẫn nhiệt tiền bảo hiểm.
Vỏ: Được làm bằng thép hoặc nhôm, cụm vỏ có chức năng chống cháy nổ và ngắt điện.
3. Nguyên lý hoạt động của pin lithium ion
Nguyên lý hoạt động của pin lithium ion đề cập đến nguyên tắc sạc và xả của nó. Khi pin được sạc, các ion lithium được tạo ra trên điện cực dương của pin và các ion lithium được tạo ra sẽ di chuyển đến điện cực âm qua chất điện phân. Carbon làm điện cực âm có cấu trúc phân lớp. Nó có nhiều lỗ nhỏ. Các ion liti đi tới điện cực âm được nhúng vào các vi lỗ của lớp cacbon. Càng nhiều ion lithium được đưa vào, khả năng sạc càng cao.
Tương tự, khi hết pin (tức là khi chúng ta sử dụng pin), các ion lithium nhúng trong lớp carbon của điện cực âm sẽ được giải phóng và di chuyển trở lại điện cực dương. Càng nhiều ion liti quay trở lại điện cực dương, khả năng phóng điện càng cao. Những gì chúng ta thường gọi là dung lượng pin đề cập đến khả năng xả.
Trong quá trình sạc và xả của pin lithium ion, các ion lithium ở trạng thái chuyển động từ dương → âm → dương. Nếu chúng ta so sánh pin lithium ion với một chiếc ghế bập bênh, thì hai đầu của chiếc ghế bập bênh là hai cực của pin, và ion lithium giống như một vận động viên điền kinh xuất sắc chạy qua lại hai đầu của chiếc ghế bập bênh. Vì vậy, các chuyên gia đã đặt cho pin lithium-ion một cái tên đáng yêu là pin ghế bập bênh.
